[发明专利]一种合成气经甲醇制乙醇的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备乙醇的工艺，具体地说涉及一种合成气经甲醇制乙醇的工艺。

背景技术

以煤为主的能源消费结构使我国面临能源安全、环境保护和可持续发展等诸多能源环境压力，利用我国相对丰富的煤炭资源，发展非石油依赖型的能源化工技术和产业，弥补石油供给的不足，是保障中国能源安全的重要手段。

乙醇是大宗的化工产品，更为重要的是，乙醇作为燃料添加剂的优势已成为全球共识。世界上许多国家已经或正在推广燃料乙醇的使用。我国一直鼓励支持乙醇汽油的发展，对乙醇汽油的生产使用出台了若干支持和补贴政策，并出台了国家技术标准等正式文件，黑龙江、吉林等10省的部分地区已作为乙醇汽油的试点地区。我国燃料乙醇产能缺口巨大，亟需新型规模化乙醇生产技术。

目前，绝大部分的乙醇生产都采用以粮食和经济作物为原料的发酵法，这导致燃料乙醇产业发展的两个瓶颈，高成本问题和威胁国家粮食与耕地安全。非粮食路线乙醇生产技术包括以下几种：纤维素（主要是生物质秸秆）发酵法、合成气合成乙醇法等。纤维素发酵（专利CN101235392）制乙醇技术不直接使用粮食和经济作物，能有效缓解粮食发酵法消耗粮食、占用耕地的问题，但该技术缺陷在于：（1）由于农作物秸秆能量密度小，运输成本高，很难实现乙醇的大规模生产；（2）纤维素酶成本高，目前的纤维素乙醇成本仍高于粮食乙醇。以合成气为原料的乙醇合成技术是燃料乙醇制造技术的一个重要发展方向。

发明内容

本发明的目的是提出一种成本低，可大规模生产的合成气经甲醇制乙醇的工艺。

    本发明的具体工艺过程包括如下：

（1）合成气（CO+H₂）分为两部分，一部分合成气用于甲醇合成，其余部分分离为CO和H₂；

（2）合成气与甲醇合成循环尾气混合成为甲醇合成原料气，甲醇合成原料气在甲醇合成催化剂作用下进行甲醇合成反应，得到甲醇和甲醇合成循环尾气；

（3）将合成气分离得到的CO与醋酸合成循环尾气进行混合后，再与甲醇进行羰基化反应，进行醋酸合成反应，得到醋酸和醋酸合成循环尾气；

（4）合成气分离得到的H₂与乙醇合成循环尾气混合进入反应器，混合气和醋酸与催化剂接触发生加氢反应生成乙醇及副产物（乙醛和乙酸乙酯）和乙醇合成循环尾气，反应器出口粗产物经分离得乙醇。

如上所述的合成气分离是采用专利CN102191086A和CN102133498A等公开的CO、H₂分离工艺。CN102133498A的工艺为将原料气从下部送入第一吸附塔进行吸附，在第一吸附塔的底部富集得到CO产品气，第一吸附塔上部得到的混合气体送往第二吸附塔；混合气体经第二吸附塔吸附后，第二吸附塔的出口得到高纯度的氢气产品气。CN102191086A为一种煤制合成气联产一氧化碳、甲醇、氢气、精制合成气的集成装置，其中的CO深冷分离单元和变压吸附制氢单元可用来制氢和制CO。

如上所述的甲醇合成是采用ICI多段冷激塔低压甲醇合成工艺、Lurgi管式等温合成塔低压甲醇合成工艺或Linde螺旋蛇管等温合成塔甲醇合成工艺等。Lurgi低压合成甲醇的合成气是由天然气、水蒸气重整制备的，合成气经净化、冷却后，送入离心式透平压缩机，将其压至4-5 MPa后，送入合成塔。合成气在铜催化剂存在下反应生成甲醇。合成甲醇产生的反应热用以产生高压蒸汽，并作为透平压缩机的动力。合成塔出口含甲醇的气体与混合气换热冷却，再经空气或水冷却，使粗甲醇冷凝，在分离器中分离。冷凝的粗甲醇至闪蒸罐闪蒸后，送至精馏装置精致。ICI低压合成甲醇法首先将H₂、CO、CO₂及少量CH₄组成的合成气经过变换反应以调节CO/CO₂比例，然后用离心压缩机升压到5 MPa，送入温度为270℃冷激式反应器，反应后的气体经冷却分离出甲醇，未反应的气体经压缩升压与新鲜原料气混合再次进入反应器。Linde等温合成塔为新型的单段节能等温塔。在塔内，螺旋蛇管放置在催化剂床层中，从蛇管下部通入4.5 MPa的锅炉水，从上面排出中压蒸汽和循环水。合成气从塔顶部进入，穿过催化剂床层，从塔底部排出。

甲醇合成催化剂可采用ICI公司开发的ICI51-1、ICI51-2、ICI51-7型催化剂、Lurgi公司的C79-5GL型催化剂西南化工研究设计院的C302、C302-1、C302-2、CNJ206等。