[发明专利]以醋酸乙酯为原料生产乙醇产品的方法及装备

说明书

技术领域

本发明属于有机化工技术领域，特别是涉及一种以醋酸乙酯(也称为乙酸乙酯)为原料生产乙醇产品的方法及装备。

背景技术

乙醇(CH₃CH₂OH)俗称酒精,乙醇产品按照使用功能和组分指标不同，主要分为食用酒精、工业酒精、无水乙醇(包括燃料乙醇)等产品。

乙醇传统生产工艺主要以玉米、小麦、薯类、甘蔗和木质纤维素等生物质为原料，经酶解、发酵、精馏脱水等生产单元而制成，也可以由乙烯原料水合制成，受原油价格的影响，乙烯水合法乙醇生产受到很大的制约，目前我国主要以生物质为原料发酵生产乙醇产品。2012年，我国发酵乙醇产品的产量为821万千升，其中燃料乙醇产品的产量为207万千升。

近年来，国内煤价相对较低廉，煤化工产业发展迅速，导致煤基甲醇、醋酸等产品过剩，价格不断下降。在这个背景下，从醋酸出发生产乙醇及其下游产品变得有利可图，但醋酸直接加氢生产乙醇面临一些技术问题：(1)醋酸有强腐蚀性，在高温的反应条件下，要采用稀缺昂贵的贵金属催化剂及耐醋酸腐蚀生产设备；(2)醋酸直接加氢时，副反应多，产物成分复杂，造成乙醇产品精制采用精馏分离技术难度大，也影响产品的品质，生产流程复杂，能耗高，设备投资大。

随着煤基醋酸价格的降低，醋酸乙酯的生产成本也进一步降低，导致醋酸乙酯产品的生产能力过剩，亟待开发醋酸或醋酸乙酯的下游产品。因此，采用反应条件温和、选择性高、主反应没有水生成的醋酸酯化后再加氢生产工艺生产乙醇产品的技术，规避醋酸直接加氢生产乙醇工艺的技术瓶颈，受到了煤化工行业的关注。

发明内容

本发明公开了一种以醋酸乙酯为原料生产乙醇产品的方法及装备，以醋酸乙酯为原料进行加氢反应，加氢催化剂采用Cu系催化剂，载体为氧化铝或氧化硅，助剂为锌、锰、铬、钙、钡、铁、镍、镁等元素的氧化物，反应方程式如下所示：

CH₃COOCH₂CH₃+2H₂——>2C₂H₅OH

其转化率一般大于95％，乙醇选择性一般大于90％。采用醋酸乙酯为原料加氢生产乙醇的反应液中主要成份是乙醇、醋酸乙酯、氢气、乙烷、乙醛、甲烷、乙醚和水等，通过共沸精馏、热耦合精馏等技术对加氢反应产物进行分离，可以得到燃料乙醇、无水乙醇等产品，解决了目前已公开的萃取精馏等技术存在生产流程长、能耗物耗高等问题。

本发明公开了一种醋酸乙酯加氢制备乙醇产品的装备及方法，使醋酸乙酯加氢反应及精制工艺优化，降低乙醇生产过程中的能耗物耗，提高醋酸乙酯加氢制乙醇装置的产品质量，以及副产品的回收利用，使煤基乙醇产品及副产品更具市场竞争力。

本文涉及的燃料乙醇产品及无水乙醇产品统称为乙醇产品，文中没有特殊说明的百分比含量均为质量百分比含量，压力操作条件均为表压。本发明以醋酸乙酯为原料生产乙醇产品的方法及装备，包括醋酸乙酯催化加氢反应单元及乙醇产品精制单元，具体参见附图说明中的图1-醋酸乙酯催化加氢反应单元流程图、图2-乙醇产品精制单元流程图、图3-隔壁塔结构及操作示意图，技术方案如下：

一种以醋酸乙酯为原料生产乙醇产品的方法，包括醋酸乙酯催化加氢反应单元和乙醇产品精制单元，醋酸乙酯原料和氢气原料在醋酸乙酯催化加氢反应单元得到含有乙醇的加氢反应液，加氢反应液送至乙醇产品精制单元得到乙醇产品；乙醇产品精制单元包括脱轻塔和精馏塔，加氢反应产物首先通过脱轻塔脱除氢气、氮气及乙烷轻杂质组分，处理后的加氢反应液再送至精馏塔，脱除乙醛、乙醚及醋酸乙酯杂质组分，得到燃料乙醇产品或无水乙醇产品。

乙醇产品精制单元的精馏塔塔顶采出(简称：精馏塔顶采)为富含乙醚及乙醛的馏分，精馏塔侧线采出(简称：精馏塔侧采)为醋酸乙酯、水及乙醇三元共沸物组成的馏分，精馏塔塔釜采出(简称：精馏塔釜采)为燃料乙醇产品或无水乙醇产品。

乙醇产品精制单元的精馏塔进料中，也就是脱轻塔塔釜采出(简称：脱轻塔釜采)加入水或乙酸乙酯作为共沸剂，通过添加水或醋酸乙酯，使精馏塔进料中的醋酸乙酯与水的组成比例达到操作条件下的醋酸乙酯、水及乙醇三元共沸物中醋酸乙酯与水的组成比例，通过精馏塔侧线采出醋酸乙酯、水及乙醇三元共沸物馏分，实现精馏塔进料中的醋酸乙酯和水杂质组分的同时脱除。

乙醇产品精制单元的精馏塔受分离效率的影响，精馏塔侧采中的乙醇含量通常高于特定操作温度及压力条件下的醋酸乙酯、水及乙醇三元共沸物平衡组成。