專利名稱：一種多吸附塔錯(cuò)步內(nèi)循環(huán)生產(chǎn)無水乙醇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)無水乙醇方法，特別涉及一種多吸附塔錯(cuò)步內(nèi)循環(huán)生產(chǎn)無水乙醇方法。
背景技術(shù)：
無水乙醇作為重要的化工原料和溶劑，在國民經(jīng)濟(jì)中占有不可估量的地位。隨著市場需求的迅速增長和對產(chǎn)品質(zhì)量需求的不斷提高，生產(chǎn)無水乙醇的方法也不斷改進(jìn)和發(fā)展。無水乙醇的制備方法有最早傳統(tǒng)的氧化鈣法、離子交換法、苯恒沸蒸餾法、戊烷恒沸法、萃取蒸餾法、分子篩法等。恒沸蒸餾法、萃取蒸餾法雖然可以得到含量較高的無水乙醇，但是這些方法不可避免地帶入微量的有機(jī)溶解雜質(zhì)，且投資大，能耗高，收率相對低。
利用吸附劑吸附法是80年代才開始工業(yè)化的一項(xiàng)酒精脫水新技術(shù)，吸附劑有活性碳、硅膠、活性氧化鋁、分子篩、谷物粉等，其中以分子篩的吸附能力和選擇性最好。同時(shí)分子篩熱穩(wěn)定性好，機(jī)械性能優(yōu)良，吸水后不發(fā)生膨潤，不因含水而松碎，吸附劑壽命長，可達(dá)5-7年。因此該技術(shù)得到廣泛的推廣。ZL 88102169，CN 1498678(申請?zhí)?2150135.1)，CN 1328987A(申請?zhí)?1118051.X)，USP 4,373,621，USP 4,465,875，USP 4,407,662等專利中都涉及到吸附劑吸附生產(chǎn)無水乙醇。但是目前的方法進(jìn)料方式為下部進(jìn)料，形成氣體的攪動(dòng)，產(chǎn)生吸附床層的位移，產(chǎn)品時(shí)常會夾帶吸附劑，對吸附劑壽命產(chǎn)生影響；同時(shí)，在生產(chǎn)無水乙醇的過程中，因?yàn)橛写罅康钠⒗鋮s過程，因此冷卻水用量很大；而且由于集中解析，使得解析汽瞬時(shí)冷卻所需冷卻水以及換熱面積都非常大，造成設(shè)備負(fù)荷大，能耗大，設(shè)備投資大，運(yùn)行費(fèi)用高；在吸附塔解析過程中，閥門直接打開關(guān)閉，導(dǎo)致氣體產(chǎn)生沖力，易造成吸附劑粉化，且瞬間熱量較大，單位時(shí)間所需換熱面積大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種設(shè)備負(fù)荷小、設(shè)備投資少、能耗低、吸附劑壽命長的多塔錯(cuò)步內(nèi)循環(huán)生產(chǎn)無水乙醇方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的多塔錯(cuò)步內(nèi)循環(huán)生產(chǎn)無水乙醇方法的步驟如下1、將濃度重量比為70-99％的乙醇水溶液原料，經(jīng)換熱器與產(chǎn)品換熱后進(jìn)入氣化器，經(jīng)氣化器蒸汽加熱汽化，并過熱至80-220℃；2、過熱乙醇水溶液原料蒸汽自吸附塔上口先后交替進(jìn)入處于吸附狀態(tài)的多個(gè)吸附塔進(jìn)行吸附脫水操作，吸附塔壓力為0.1～2.5Mpa，吸附時(shí)間為50～500秒；當(dāng)任意一個(gè)吸附塔中水濃度接近飽和時(shí)，停止對該吸附塔進(jìn)料；乙醇從吸附塔下部流出，脫水后的乙醇蒸汽通過換熱器加熱乙醇原料，降溫后經(jīng)產(chǎn)品冷卻器取樣分析，產(chǎn)品含量達(dá)到99.5％～99.99％，達(dá)到要求的乙醇產(chǎn)品進(jìn)入產(chǎn)品儲罐，否則進(jìn)入原料乙醇儲罐重新處理；3、吸附脫水完畢后，調(diào)節(jié)閥門開度，緩緩讓吸附脫水完畢的吸附塔內(nèi)的乙醇蒸汽自塔頂流向處于吸附狀態(tài)的吸附塔塔頂，直到兩塔的壓力均等，形成內(nèi)循環(huán)；所述的內(nèi)循環(huán)是兩吸附塔之間平衡壓力的過程；4、完成內(nèi)循環(huán)、均壓后的吸附塔塔頂與真空系統(tǒng)接通，吸附塔中剩余乙醇蒸汽通過真空吸出，真空抽吸乙醇蒸汽與噴射來的循環(huán)液混合后，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，經(jīng)過解吸換熱器做降溫處理后，成為新的循環(huán)液而被送進(jìn)循環(huán)泵，然后部分循環(huán)液送到精餾塔，精餾后直接進(jìn)入氣化器過熱作為原料，精餾塔底物料為無污染廢水，可直接排放，其余循環(huán)液再次進(jìn)入噴射器作為噴射液；所述的循環(huán)液為乙醇水溶液；5、然后用正處于吸附的有乙醇產(chǎn)品蒸汽的吸附塔對已經(jīng)真空抽吸去掉殘存乙醇蒸汽的吸附塔的分子篩從上部進(jìn)行沖洗，經(jīng)解析，完成分子篩的再生；6、完成再生的吸附塔此時(shí)的壓力為-0.01～-0.1MPa，可以視為真空。使其與吸附完畢的另一吸附塔連接，形成內(nèi)循環(huán)，提升壓力，達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)，進(jìn)入第二次操作過程。
本方法有以下優(yōu)點(diǎn)1、本方法采用上部進(jìn)料，解決了吸附床層的位移、產(chǎn)品時(shí)常夾帶吸附劑的問題，能夠延長吸附劑的壽命。
2、本方法采用多塔錯(cuò)步內(nèi)循環(huán)法，將吸附、解析、沖洗交替進(jìn)行，而不是在塔吸附完成后解析；因此降低了過程中脈沖瞬時(shí)熱量；解析汽與沖洗汽錯(cuò)開來冷凝，減少換熱器面積，降低冷卻水用量。
3、在生產(chǎn)過程中，吸附塔解析氣進(jìn)入處于吸附狀態(tài)的另一塔作為原料氣形成內(nèi)循環(huán)，充分利用了資源，而其他方法則將解析氣全部解析，冷凝后再回收。本方法減少了設(shè)備負(fù)荷，降低了能耗。
4、在生產(chǎn)過程中，吸附塔解析出的氣體，其他方法是進(jìn)入冷凝器冷卻后回收利用，本方法真空抽吸氣與噴射器循環(huán)液混合后由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，同時(shí)液化后的物料作為噴射器噴射源，充分利用了熱量，減少了設(shè)備投資，減少能耗。
5、本方法采用先進(jìn)的自動(dòng)控制手段，在方法流程上使用多塔交替吸附內(nèi)循環(huán)再生的方式，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)脫水及在線再生。無任何污染，能耗和運(yùn)行成本低，流程短，投資省，壽命長，乙醇收率高，脫水深度高。
6、本方法選擇的閥門均為可調(diào)節(jié)閥門，利用閥門的開度的調(diào)節(jié)，緩緩降壓解析，降低單位時(shí)間放熱量，減少換熱器換熱面積，節(jié)約投資；同時(shí)，沒有其他方法中閥門直接開啟造成的氣體沖力，有效地延長催化劑壽命。
7、本方法脫水深度高，可達(dá)到99.99％；同時(shí)可調(diào)節(jié)乙醇脫水深度，根據(jù)要求進(jìn)行乙醇的脫水。


圖1是本發(fā)明一種多吸附塔錯(cuò)步內(nèi)循環(huán)生產(chǎn)無水乙醇方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1參照附圖1所示，將濃度重量比為70％的乙醇水溶液原料，經(jīng)換熱器1與產(chǎn)品換熱后進(jìn)入氣化器2，經(jīng)氣化器2蒸汽加熱汽化，并過熱至80℃，過熱乙醇水溶液原料蒸汽從上而下經(jīng)過閥門11進(jìn)入吸附塔A，此時(shí)閥門12、13、14、15關(guān)閉；當(dāng)吸附塔A吸附250秒時(shí)，過熱乙醇水溶液原料蒸汽從上而下經(jīng)過閥門21進(jìn)入吸附塔B，此時(shí)閥門22、23、24、25關(guān)閉，吸附塔A、B壓力設(shè)為0.1Mpa，吸附時(shí)間設(shè)為500秒；乙醇蒸汽通過吸附塔下部閥門15、25流出，脫水后的乙醇蒸汽通過換熱器1加熱乙醇原料，降溫后經(jīng)產(chǎn)品冷卻器3冷卻后取樣分析，得到含量為99.5％的無水乙醇，通過閥門51進(jìn)入產(chǎn)品儲罐8；如果乙醇含量達(dá)不到要求，通過閥門52進(jìn)入原料乙醇儲罐重新處理。
吸附塔A吸附脫水完畢后，調(diào)節(jié)閥門開度，乙醇蒸汽緩緩自塔頂通過閥門13和閥門43流向吸附塔D塔頂，此時(shí)閥門11、12、14、15、41、42、44、45處于關(guān)閉狀態(tài)，直到吸附塔A與吸附塔D的壓力達(dá)到平衡，形成內(nèi)循環(huán)；所述的內(nèi)循環(huán)是兩吸附塔之間平衡壓力的過程；該部分乙醇蒸汽由于乙醇含量相對較高，因此不必再通過預(yù)處理直接進(jìn)入塔內(nèi)吸附，提高熱利用率，減少設(shè)備投資。
完成內(nèi)循環(huán)、均壓后的吸附塔A塔頂與真空系統(tǒng)4接通，吸附塔A中剩余乙醇蒸汽通過真空吸出；同時(shí)吸附塔C打開閥門31進(jìn)入乙醇原料過熱蒸汽，32、33、34、35關(guān)閉，吸附塔C壓力設(shè)為0.1Mpa，吸附時(shí)間設(shè)為500秒。真空抽吸的吸附塔A剩余乙醇蒸汽在與噴射來的循環(huán)液混合后，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，進(jìn)入循環(huán)液儲罐6，成為新的循環(huán)液而被送進(jìn)循環(huán)泵5，然后將部分循環(huán)液通過閥門53送到精餾塔9，精餾塔精餾后打開閥門55進(jìn)入氣化器2過熱作為原料乙醇蒸汽，精餾塔底物料為無污染廢水，可直接通過閥門54排放，其余循環(huán)液再次進(jìn)入噴射器作為噴射液；所述的循環(huán)液為乙醇水溶液；。
然后用此時(shí)正吸附的吸附塔C生產(chǎn)的乙醇蒸汽對已經(jīng)真空抽吸去掉殘存乙醇蒸汽的吸附塔A的分子篩從上部進(jìn)行進(jìn)行沖洗，經(jīng)解析，完成分子篩的再生，此時(shí)，閥門33、13開啟，閥門31、32、34、35、11、12、14、15關(guān)閉。
完成再生的吸附塔A此時(shí)的壓力為-0.01MPa，使其與吸附完畢的吸附塔B連通，形成內(nèi)循環(huán)，提升壓力，達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)，進(jìn)入第二次操作過程。
實(shí)施例2參照附圖1所示，將濃度重量比為99％的乙醇水溶液原料，經(jīng)換熱器與產(chǎn)品換熱后進(jìn)入氣化器，經(jīng)氣化器蒸汽加熱汽化，并過熱至220℃，過熱乙醇水溶液原料蒸汽從上而下經(jīng)過閥門11進(jìn)入吸附塔A，此時(shí)閥門12、13、14、15關(guān)閉；當(dāng)吸附塔A吸附25秒時(shí)，過熱乙醇水溶液原料蒸汽從上而下經(jīng)過閥門21進(jìn)入吸附塔B，此時(shí)閥門22、23、24、25關(guān)閉，吸附塔A、B壓力設(shè)為2.5Mpa，吸附時(shí)間設(shè)為50秒；乙醇蒸汽通過吸附塔下部閥門15、25流出，脫水后的乙醇蒸汽通過換熱器1加熱乙醇原料，降溫后經(jīng)產(chǎn)品冷卻器3冷卻后取樣分析，得到含量為99.99％的無水乙醇，通過閥門51進(jìn)入產(chǎn)品儲罐8；如果乙醇含量達(dá)不到要求，通過閥門52進(jìn)入原料乙醇儲罐重新處理。
吸附塔A吸附脫水完畢后，調(diào)節(jié)閥門開度，乙醇蒸汽緩緩自塔頂通過閥門13和閥門43流向吸附塔D塔頂，此時(shí)閥門11、12、14、15、41、42、44、45處于關(guān)閉狀態(tài)，直到吸附塔A與吸附塔D的壓力達(dá)到平衡，形成內(nèi)循環(huán)；所述的內(nèi)循環(huán)是兩吸附塔之間平衡壓力的過程；該部分乙醇蒸汽由于乙醇含量相對較高，因此不必再通過預(yù)處理直接進(jìn)入塔內(nèi)吸附，提高熱利用率，減少設(shè)備投資。
完成內(nèi)循環(huán)、均壓后的吸附塔A塔頂與真空系統(tǒng)4接通，吸附塔A中剩余乙醇蒸汽通過真空吸出；同時(shí)吸附塔C打開閥門31進(jìn)入乙醇原料過熱蒸汽，32、33、34、35關(guān)閉，吸附塔C壓力設(shè)為2.5Mpa，吸附時(shí)間設(shè)為50秒。真空抽吸的吸附塔A剩余乙醇蒸汽在與噴射來的循環(huán)液混合后，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，進(jìn)入循環(huán)液儲罐6后，成為新的循環(huán)液而被送進(jìn)循環(huán)泵5，然后將部分循環(huán)液通過閥門53送到精餾塔9，精餾塔精餾后打開閥門55進(jìn)入氣化器2過熱作為原料乙醇蒸汽，精餾塔底物料為無污染廢水，可直接通過閥門54排放，其余循環(huán)液再次進(jìn)入噴射器作為噴射液；所述的循環(huán)液為乙醇水溶液；。
然后用此時(shí)正吸附的吸附塔C生產(chǎn)的乙醇蒸汽對已經(jīng)真空抽吸去掉殘存乙醇蒸汽的吸附塔A的分子篩從上部進(jìn)行進(jìn)行沖洗，經(jīng)解析，完成分子篩的再生，此時(shí)，閥門33、13開啟，閥門31、32、34、35、11、12、14、15關(guān)閉。
完成再生的吸附塔A此時(shí)的壓力為-0.1MPa，使其與吸附完畢的吸附塔B連通，形成內(nèi)循環(huán)，提升壓力，達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)，進(jìn)入第二次操作過程。
實(shí)施例3參照附圖1所示，將濃度重量比為85％的乙醇水溶液原料，經(jīng)換熱器與產(chǎn)品換熱后進(jìn)入氣化器，經(jīng)氣化器蒸汽加熱汽化，并過熱至150℃，過熱乙醇水溶液原料蒸汽從上而下經(jīng)過閥門11進(jìn)入吸附塔A，此時(shí)閥門12、13、14、15關(guān)閉；當(dāng)吸附塔A吸附125秒時(shí)，過熱乙醇水溶液原料蒸汽從上而下經(jīng)過閥門21進(jìn)入吸附塔B，此時(shí)閥門22、23、24、25關(guān)閉，吸附塔A、B壓力設(shè)為1.0Mpa，吸附時(shí)間設(shè)為250秒；乙醇蒸汽通過吸附塔下部閥門15、25流出，脫水后的乙醇蒸汽通過換熱器1加熱乙醇原料，降溫后經(jīng)產(chǎn)品冷卻器3冷卻后取樣分析，得到含量為99.7％的無水乙醇，通過閥門51進(jìn)入產(chǎn)品儲罐8；如果乙醇含量達(dá)不到要求，通過閥門52進(jìn)入原料乙醇儲罐重新處理。
吸附塔A吸附脫水完畢后，調(diào)節(jié)閥門開度，乙醇蒸汽緩緩自塔頂通過閥門13和閥門43流向吸附塔D塔頂，此時(shí)閥門11、12、14、15、41、42、44、45處于關(guān)閉狀態(tài)，直到吸附塔A與吸附塔D的壓力達(dá)到平衡，形成內(nèi)循環(huán)；所述的內(nèi)循環(huán)是兩吸附塔之間平衡壓力的過程；該部分乙醇蒸汽由于乙醇含量相對較高，因此不必再通過預(yù)處理直接進(jìn)入塔內(nèi)吸附，提高熱利用率，減少設(shè)備投資。
完成內(nèi)循環(huán)、均壓后的吸附塔A塔頂與真空系統(tǒng)4接通，吸附塔A中剩余乙醇蒸汽通過真空吸出；同時(shí)吸附塔C打開閥門31進(jìn)入乙醇原料過熱蒸汽，32、33、34、35關(guān)閉，吸附塔C壓力設(shè)為1.0Mpa，吸附時(shí)間設(shè)為250秒。真空抽吸的吸附塔A剩余乙醇蒸汽在與噴射來的循環(huán)液混合后，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，進(jìn)入循環(huán)液儲罐6，成為新的循環(huán)液而被送進(jìn)循環(huán)泵5，然后將部分循環(huán)液通過閥門53送到精餾塔9，精餾塔精餾后打開閥門55進(jìn)入氣化器2過熱作為原料乙醇蒸汽，精餾塔底物料為無污染廢水，可直接通過閥門54排放，其余循環(huán)液再次進(jìn)入噴射器作為噴射液；所述的循環(huán)液為乙醇水溶液；。
然后用此時(shí)正吸附的吸附塔C生產(chǎn)的乙醇蒸汽對已經(jīng)真空抽吸去掉殘存乙醇蒸汽的吸附塔A的分子篩從上部進(jìn)行進(jìn)行沖洗，經(jīng)解析，完成分子篩的再生，此時(shí)，閥門33、13開啟，閥門31、32、34、35、11、12、14、15關(guān)閉。
完成再生的吸附塔A此時(shí)的壓力為-0.05MPa，使其與吸附完畢的吸附塔B連通，形成內(nèi)循環(huán)，提升壓力，達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)，進(jìn)入第二次操作過程。
權(quán)利要求
1.一種多吸附塔錯(cuò)步內(nèi)循環(huán)生產(chǎn)無水乙醇方法，其特征在于，該方法的步驟如下1)將濃度重量比為70-99％的乙醇水溶液原料，經(jīng)換熱器與產(chǎn)品換熱后進(jìn)入氣化器，經(jīng)氣化器蒸汽加熱汽化，并過熱至80-220℃；2)過熱乙醇水溶液原料蒸汽自吸附塔上口先后交替進(jìn)入處于吸附狀態(tài)的多個(gè)吸附塔進(jìn)行吸附脫水操作，吸附塔壓力為0.1～2.5Mpa，吸附時(shí)間為50～500秒；當(dāng)任意一個(gè)吸附塔中水濃度接近飽和時(shí)，停止對該吸附塔進(jìn)料；乙醇從吸附塔下部流出，脫水后的乙醇蒸汽通過換熱器加熱乙醇原料，降溫后經(jīng)產(chǎn)品冷卻器取樣分析，產(chǎn)品含量達(dá)到99.5％～99.99％的乙醇產(chǎn)品進(jìn)入產(chǎn)品儲罐，否則進(jìn)入原料乙醇儲罐重新處理；3)吸附脫水完畢后，調(diào)節(jié)閥門開度，緩緩讓吸附脫水完畢的吸附塔內(nèi)的乙醇蒸汽自塔頂流向處于吸附狀態(tài)的吸附塔塔頂，直到兩塔的壓力均等，形成內(nèi)循環(huán)；所述的內(nèi)循環(huán)是兩吸附塔之間平衡壓力的過程；4)完成內(nèi)循環(huán)、均壓后的吸附塔塔頂與真空系統(tǒng)接通，吸附塔中剩余乙醇蒸汽通過真空吸出，真空抽吸乙醇蒸汽與噴射來的循環(huán)液混合后，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，進(jìn)入循環(huán)液儲罐后，成為新的循環(huán)液而被送進(jìn)循環(huán)泵，然后部分循環(huán)液送到精餾塔，精餾后進(jìn)入原料儲罐作為原料，精餾塔底物料為無污染廢水，可直接排放，其余循環(huán)液再次進(jìn)入噴射器作為噴射液；5)然后用正處于吸附的有乙醇產(chǎn)品蒸汽的吸附塔對已經(jīng)真空抽吸去掉殘存乙醇蒸汽的吸附塔的分子篩從上部進(jìn)行沖洗，經(jīng)解析，完成分子篩的再生；6)完成再生的吸附塔此時(shí)的壓力為-0.01～-0.1MPa，可以視為真空。使其與吸附完畢的另一吸附塔連接，形成內(nèi)循環(huán)，提升壓力，達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)，進(jìn)入第二次操作過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多塔錯(cuò)步內(nèi)循環(huán)生產(chǎn)無水乙醇方法，其特征在于所述的循環(huán)液為乙醇水溶液；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多塔錯(cuò)步內(nèi)循環(huán)生產(chǎn)無水乙醇方法，其特征在于所述吸附塔臺數(shù)為4-12個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多塔錯(cuò)步內(nèi)循環(huán)生產(chǎn)無水乙醇方法，其特征在于所述吸附塔中的吸附劑為3A型溴石分子篩。
全文摘要
一種多吸附塔錯(cuò)步內(nèi)循環(huán)生產(chǎn)無水乙醇工藝，該工藝包括加熱、吸附、內(nèi)循環(huán)、真空抽吸、沖洗、解析等過程；本工藝能延長吸附劑壽命；減少換熱器面積，降低冷卻水用量；設(shè)備負(fù)荷小，能耗低；利用熱量充分，設(shè)備投資少；脫水深度深，無任何污染等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C07C29/78GK1733666SQ20051009853
公開日2006年2月15日 申請日期2005年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月2日
發(fā)明者鐘婭玲, 鐘雨明, 李園華, 李麗川 申請人:鐘婭玲