專利名稱：無水乙醇的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及無水乙醇的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
無水乙醇主要作為燃料(該用途的無水乙醇也稱為燃料乙醇)、電子元件制造、高級化妝品的溶劑和化工生產(chǎn)原料等廣泛應(yīng)用。
無水乙醇生產(chǎn)過程一般以乙醇含量為5～30％體積比的發(fā)酵醪液為原料，通過精餾和特殊分離兩個(gè)操作過程得到。采用精餾技術(shù)脫除大部分水、醛和雜醇油等雜質(zhì)，得到水含量小于5％體積比的接近乙醇與水共沸組成的高濃度乙醇，再通過共沸萃取精鎦或吸附等特殊分離手段將乙醇中的水脫除得到無水乙醇，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)參見無水乙醇標(biāo)準(zhǔn)GB678-90和燃料乙醇標(biāo)準(zhǔn)GB18350-2001。在無水乙醇生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品精制脫水過程控制著產(chǎn)品收率及公用工程消耗。
傳統(tǒng)的無水乙醇工業(yè)生產(chǎn)方法，對于高濃度乙醇進(jìn)一步脫水過程主要是基于精餾技術(shù)的分離過程，即共沸精餾。在共沸精餾方面，苯是工業(yè)化無水乙醇生產(chǎn)過程中使用最多的溶劑，其它溶劑還有環(huán)己烷、戊烷、乙醚、乙二醇等。無水乙醇脫水采用共沸精餾工藝能耗較高，蒸汽單耗高達(dá)1.6噸蒸汽/噸乙醇產(chǎn)品，而且設(shè)備投資大，操作不穩(wěn)定。
當(dāng)代迅速發(fā)展的無水乙醇主流生產(chǎn)方法，對于高濃度乙醇進(jìn)一步脫水過程主要采用分子篩吸附脫水方法。首先通過精餾過程得到水含量接近共沸組成的高濃度乙醇?xì)怏w，乙醇?xì)怏w通過分子篩氣相吸附脫除乙醇中的殘余水份獲得無水乙醇產(chǎn)品。并通過變壓和變溫等手段實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生。
無水乙醇分子篩吸附吸附脫水裝置要求毗鄰乙醇精餾脫水裝置，吸附脫水原料來自乙醇精餾脫水裝置的精塔頂?shù)木凭珴舛冉咏卜薪M成的高濃度乙醇蒸汽，直接進(jìn)入分子篩氣相吸附裝置，脫去乙醇中殘余的水分，得到無水乙醇產(chǎn)品；吸附劑再生過程產(chǎn)生的富含水的乙醇溶液，俗稱淡酒，返回乙醇精餾脫水裝置，回收其中的乙醇。該氣相進(jìn)料工藝蒸汽消耗較少，噸無水乙醇產(chǎn)品的分子篩吸附脫水過程增加蒸汽消耗0.7噸左右，由于不引進(jìn)第三種溶劑，其生產(chǎn)過程為綠色清潔生產(chǎn)工藝。但采用氣相進(jìn)料的分子篩吸附脫水裝置不能遠(yuǎn)離精餾裝置，無水乙醇分子篩吸附脫水裝置的建設(shè)選址和操作缺乏靈活性；另外，無水乙醇在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中容易吸水，造成產(chǎn)品中的水含量增加，需采取一定措施，增加了無水乙醇產(chǎn)品的儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的無水乙醇的生產(chǎn)方法，采用無水乙醇液相進(jìn)料生產(chǎn)新方法，解決了遠(yuǎn)離乙醇精餾脫水裝置的無水乙醇分子篩吸附脫水生產(chǎn)裝置，需單獨(dú)設(shè)置淡酒回收系統(tǒng)的難題，使得非酒精生產(chǎn)企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)無水乙醇的生產(chǎn)。本發(fā)明提供了一種利用酒精濃度為90～99％體積比的高濃度酒精的原料液，及酒精濃度為1％～90％體積比的低濃度酒精原料液，采用集原料蒸發(fā)和淡酒脫水為一體的多功能乙醇回收塔，以及精密精餾、變溫變壓吸附和能量多級多效利用等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了以高濃度酒精液相原料生產(chǎn)無水乙醇產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。
本發(fā)明的具體技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明采用的主要設(shè)備乙醇回收塔、吸附器、產(chǎn)品冷凝器、再沸器和淡酒預(yù)熱器等，在各設(shè)備之間設(shè)置有閥門和對應(yīng)的管線，將酒精濃度為90～99％體積比的高濃度酒精的原料液、酒精濃度為1％～90％體積比的低濃度酒精原料液和分子篩再生過程產(chǎn)生的淡酒送入乙醇回收塔。
所述酒精濃度為90～99％體積比的高濃度乙醇液體原料送至乙醇回收塔的塔頂，酒精濃度為1％～90％體積比的乙醇原料液及淡酒送至乙醇回收塔側(cè)線進(jìn)料口。
所述的酒精濃度為90～99％體積比的高濃度酒精的原料液、酒精濃度為1％～90％體積比的酒精原料液進(jìn)料，經(jīng)冷凝器分別預(yù)熱后，進(jìn)入乙醇回收塔。
所述的淡酒經(jīng)淡酒預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入乙醇回收塔，淡酒預(yù)熱器的加熱介質(zhì)為再沸器蒸氣凝液，也可以考慮乙醇回收塔塔釜排出液。
所述的乙醇回收塔的操作壓力為常壓～1.1MPa。乙醇回收塔塔頂?shù)囊掖颊魵饨?jīng)加熱器加熱，溫度為80～290℃，通過正處于吸附狀態(tài)的分子篩吸附器進(jìn)行吸附脫水操作。
所述的分子篩吸附器對乙醇和水進(jìn)行選擇性吸附，在吸附器中水被吸附劑吸附，通過分子篩吸附器脫水后的乙醇?xì)怏w，經(jīng)品冷凝器冷卻得到無水乙醇產(chǎn)品。分子篩吸附器設(shè)置兩個(gè)以上，依次交替完成吸附、脫附操作，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料和采出連續(xù)穩(wěn)定操作。
本發(fā)明的乙醇回收塔具有將酒精濃度為90～99％體積比的高濃度乙醇液體原料蒸發(fā)，以及酒精濃度為1％～90％體積比的低濃度乙醇原料液和淡酒的脫水功能。
需要說明的是乙醇回收塔設(shè)計(jì)上巧妙地將高效填料塔技術(shù)和板式塔技術(shù)相結(jié)合，使精餾單元的分離能力及設(shè)備的可靠性均得到提高，可實(shí)現(xiàn)側(cè)線多股進(jìn)料。來自淡酒罐的淡酒，采用淡酒預(yù)熱器預(yù)熱，加熱介質(zhì)為再沸器蒸氣凝液，也可以考慮乙醇回收塔塔釜排出液。乙醇回收塔的操作壓力為常壓～1.1MPa。
乙醇回收塔塔頂?shù)囊掖颊魵饨?jīng)加熱器加熱后，溫度為80～290℃，通過正處于吸附狀態(tài)的5分子篩吸附器進(jìn)行吸附脫水操作。在吸附器中裝有可對乙醇和水進(jìn)行選擇性吸附的吸附劑，此種吸附劑可以是硅鋁型分子篩，可選擇的分子篩為A型、X型、絲光沸石型、ZSM型等。在吸附器中水被吸附劑吸附，通過分子篩吸附器脫水后的乙醇?xì)怏w，經(jīng)產(chǎn)品冷凝器冷卻得到無水乙醇產(chǎn)品，進(jìn)入9無水乙醇產(chǎn)品罐收集。吸附壓力為常壓～1MPa，溫度為80-300℃。
為了使整個(gè)吸附脫水工藝連續(xù)進(jìn)行，設(shè)置兩個(gè)以上的吸附器，依次交替完成吸附解吸操作，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料和采出連續(xù)操作。
本發(fā)明有效地解決了無水乙醇分子篩吸附脫水生產(chǎn)中，采用接近乙醇與水共沸組成的高濃度液體乙醇為原料，設(shè)備投資大，蒸汽消耗和操作成本高等問題。流程合理，設(shè)備功能多，投資大幅度下降；熱量利用合理，實(shí)現(xiàn)了無水乙醇液相進(jìn)料的分子篩吸附脫水生產(chǎn)工藝與氣相進(jìn)料工藝相近的蒸汽消耗量；非酒精生產(chǎn)企業(yè)可以容易實(shí)現(xiàn)無水乙醇的生產(chǎn)；工藝靈活性強(qiáng)，裝置可以建在無水乙醇產(chǎn)品用戶附近，降低了無水乙醇產(chǎn)品的運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本。本發(fā)明將有利于增強(qiáng)無水乙醇產(chǎn)品，特別是燃料乙醇產(chǎn)品推廣使用的市場競爭力。


圖1無水乙醇的生產(chǎn)方法流程示意圖；圖中符號說明如下1-乙醇回收塔；2-再沸器；3-加熱器；4-淡酒預(yù)熱器；5A/5B-吸附器或脫附器；6、7、8-產(chǎn)品冷凝器；9-無水乙醇產(chǎn)品罐；10-淡酒冷凝器；11-淡酒罐；12-淡酒后冷凝器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述無水乙醇的生產(chǎn)方法操作步驟如圖1所示，無水乙醇生產(chǎn)過程主要由乙醇回收塔、吸附器、產(chǎn)品冷凝器、再沸器和淡酒預(yù)熱器等組成，在各設(shè)備之間設(shè)置有閥門和對應(yīng)的管線。
原料蒸發(fā)和淡酒脫水操作。將乙醇含量96％體積比、溫度30℃的高濃度乙醇液體原料經(jīng)產(chǎn)品冷凝器7預(yù)熱后送至乙醇回收塔1的塔頂，另外酒精濃度為85％體積比、溫度30℃的低濃度乙醇原料液經(jīng)產(chǎn)品冷凝器8預(yù)熱后送至乙醇回收塔進(jìn)料口，同時(shí)將富含水的脫附再生過程產(chǎn)生的淡酒經(jīng)淡酒經(jīng)預(yù)熱器4預(yù)熱后，也送至乙醇回收塔進(jìn)料口，淡酒經(jīng)預(yù)熱器4的加熱介質(zhì)為再沸器2加熱蒸氣凝液。乙醇回收塔通過再沸器2提供加熱能量，加熱蒸汽也可以通入塔釜直接加熱，廢液從塔釜排出。高濃度酒精原料液在乙醇回收塔中實(shí)現(xiàn)汽化，淡酒和低酒精濃度酒精在塔內(nèi)通過傳質(zhì)和傳熱作用，實(shí)現(xiàn)酒精濃縮和汽化，操作壓力為0.5MPa。乙醇回收塔塔塔頂?shù)囊掖颊魵饨?jīng)加熱器4加熱到150℃，進(jìn)入正處于吸附狀態(tài)的分子篩吸附器5A進(jìn)行吸附脫水操作。
在吸附器中裝有可對乙醇和水進(jìn)行選擇性吸附的吸附劑。此種吸附劑可以是硅鋁型分子篩，可選擇的分子篩為A型、X型、絲光沸石型、ZSM型等。在吸附器中水被吸附劑吸附，乙醇通過分子篩吸附器5A后，經(jīng)產(chǎn)品冷凝器6、冷凝器7和冷凝器8冷卻得到無水乙醇產(chǎn)品。吸附壓力為0.5Mpa，溫度為150℃。
脫附操作。當(dāng)吸附器5A吸附操作完成后，吸附器5B進(jìn)入吸附操作。吸附器5A脫附壓力為-0.3Mpa。在脫附操作進(jìn)行到一定程度，從正處于吸附狀態(tài)的吸附器5B得到的水含量很低的部分乙醇蒸汽，引入正進(jìn)行脫附操作的吸附器5A，對處于脫附操作的吸附器5A進(jìn)行吹掃。經(jīng)過脫附、吹掃，吸附器5A中所吸附的水被徹底脫除，可以重新進(jìn)入吸附操作。脫附操作過程中產(chǎn)生的富含水的淡酒酒氣，經(jīng)淡酒冷凝器10和淡酒后冷凝器12冷凝冷卻后進(jìn)入淡酒罐11，經(jīng)過淡酒加熱器4預(yù)熱后，返回乙醇回收塔脫水回收。為了使整個(gè)吸附脫水工藝連續(xù)進(jìn)行，設(shè)置兩個(gè)吸附器，依次交替完成吸附解吸操作，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料采出連續(xù)操作。
按照以上敘述的工藝過程，通過圖1所示的無水乙醇生產(chǎn)裝置，可得到水含量小于0.1％的無水乙醇產(chǎn)品，噸乙醇產(chǎn)品的蒸汽消耗量為0.7噸。
在本實(shí)施例中，可以將原料的酒精濃度確定為90～99％體積比的高濃度酒精的原料液及酒精濃度為1％～90％體積比的酒精原料液；乙醇回收塔的操作壓力為常壓～1.1MPa；可得到水含量為0.01％～0.8％的無水乙醇產(chǎn)品，噸無水乙醇產(chǎn)品的蒸汽消耗量為0.5～1.0噸。
本發(fā)明公開和提出的工藝和方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變原料、工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的方法與技術(shù)已通過較佳實(shí)施例子進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和技術(shù)進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動(dòng)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種無水乙醇的生產(chǎn)方法，采用的主要設(shè)備乙醇回收塔、吸附器、冷凝器、再沸器和預(yù)熱器等，在各設(shè)備之間設(shè)置有閥門和對應(yīng)的管線，其特征是將酒精濃度為90～99％體積比的高濃度酒精的原料液、酒精濃度為1％～90％體積比的低濃度酒精原料液和分子篩再生過程產(chǎn)生的淡酒送入乙醇回收塔。
2.如權(quán)利要求1所述的一種無水乙醇的生產(chǎn)方法，其特征是所述乙醇含量為90～99％體積比的高濃度乙醇液體原料送至乙醇回收塔的塔頂，酒精濃度為1％～90％體積比的乙醇原料液及淡酒送至乙醇回收塔側(cè)線進(jìn)料口。
3.如權(quán)利要求1所述的一種無水乙醇的生產(chǎn)方法，其特征是所述的酒度為90～99％體積比的高濃度酒精的原料液和酒度為1％～90％體積比的酒精原料液進(jìn)料，經(jīng)產(chǎn)品冷凝器分別預(yù)熱后，進(jìn)入乙醇回收塔。
4.如權(quán)利要求1所述的一種無水乙醇的生產(chǎn)方法，其特征是所述的分子篩再生過程產(chǎn)生的淡酒，經(jīng)淡酒預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入乙醇回收塔，淡酒預(yù)熱器的加熱介質(zhì)為再沸器加熱蒸氣凝液或乙醇回收塔塔釜排出液。
5.如權(quán)利要求1所述的一種無水乙醇的生產(chǎn)方法，其特征是所述的乙醇回收塔的操作壓力為常壓～1.1MPa。
全文摘要
本發(fā)明是涉及無水乙醇的生產(chǎn)方法。采用無水乙醇液相進(jìn)料生產(chǎn)新方法，解決了遠(yuǎn)離乙醇精餾脫水裝置的無水乙醇分子篩吸附吸附脫水生產(chǎn)裝置，需單獨(dú)設(shè)置淡酒回收系統(tǒng)的難題，使得非酒精生產(chǎn)企業(yè)可以低投資和低成本實(shí)現(xiàn)無水乙醇的生產(chǎn)。本發(fā)明采用的主要設(shè)備是乙醇回收塔、吸附器、冷凝器、再沸器和淡酒預(yù)熱器等，將酒精濃度為90～99％體積比的高濃度酒精的原料液、酒精濃度為1％～90％體積比的低濃度的酒精原料液和分子篩再生過程產(chǎn)生的淡酒送入乙醇回收塔。流程先進(jìn)合理，設(shè)備功能多，熱量利用合理，實(shí)現(xiàn)了無水乙醇液相進(jìn)料分子篩吸附脫水生產(chǎn)工藝與氣相進(jìn)料工藝相近的蒸汽消耗量。降低了無水乙醇產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲(chǔ)存成本。
文檔編號C07C31/00GK1686986SQ200510013319
公開日2005年10月26日 申請日期2005年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月13日
發(fā)明者張敏華, 呂惠生, 董秀芹, 劉成, 劉宗章, 李永輝 申請人:天津大學(xué)