[发明专利]能量降低的醇分离方法

说明书

优先权要求

本申请要求2011年4月26日提交的美国申请No.13/094,537和2010年7月9日提交的美国临时申请No.61/363,109的优先权，通过引用将其全文并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及生产醇的方法，特别是能量降低的乙醇回收方法。

发明背景

用于工业用途的乙醇按照常规由石油化工原料例如油、天然气或煤生产，由原料中间体例如合成气生产，或者由淀粉质材料或纤维素材料例如玉米(corn)或甘蔗生产。由石油化工原料以及由纤维素材料生产乙醇的常规方法包括乙烯的酸催化水合、甲醇同系化、直接醇合成和费-托合成。石油化工原料价格的不稳定性促使按照常规生产的乙醇成本波动，在原料价格升高时使对乙醇生产的替代来源的需要比以往更大。淀粉质材料以及纤维素材料通过发酵转化为乙醇。然而，发酵通常用于适合于燃料或人类消费的乙醇的消费性生产。此外，淀粉质或纤维素材料的发酵与食品来源构成竞争并且对用于工业用途所可生产的乙醇的量施加了限制。

通过链烷酸和/或其它含羰基化合物的还原生产乙醇得到广泛研究，在文献中提及了催化剂、载体和操作条件的各种组合。在链烷酸例如乙酸的还原期间，其它化合物随乙醇一起生成或者以副反应生成。这些杂质限制了乙醇的生产和从这类反应混合物的回收。例如，在加氢期间，产生的酯与乙醇和/或水一起形成难以分离的共沸物。此外，当转化不完全时，未反应的酸保留在粗乙醇产物中，必须将其加以移除以回收乙醇。

EP02060553描述了将烃转化为乙醇的方法，该方法包括将烃转化为醋酸(ethanoic acid)和将醋酸加氢得到醇。将来自加氢反应器的料流进行分离以获得乙醇料流与乙酸和乙酸乙酯料流，将所述乙酸和乙酸乙酯料流再循环到加氢反应器。

仍需要提高从使链烷酸例如乙酸和/或其它含羰基化合物还原获得的粗产物回收乙醇的回收率。

发明概述

在第一实施方案中，本发明涉及生产乙醇的方法，该方法包括：在反应器中将来自乙酸进料流的乙酸加氢形成包含乙醇、乙酸和水的粗乙醇产物。该方法还包括在塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇的第一馏出物与包含乙酸和水的第一残余物，其中在第一残余物中移出给进到该塔的粗乙醇产物中的大部分水以及从第一馏出物回收乙醇。

在第二实施方案中，本发明涉及生产乙醇的方法，该方法包括：在反应器中将来自乙酸进料流的乙酸加氢形成包含乙醇、乙酸和水的粗乙醇产物。该方法还包括在塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇的第一馏出物与包含乙酸和水的第一残余物，其中第一残余物包含主要部分的来自粗乙醇产物的乙酸和60-90wt.%水，以及从第一馏出物回收乙醇。

在第三实施方案中，本发明涉及生产乙醇的方法，该方法包括：在反应器中将来自乙酸进料流的乙酸加氢形成包含乙醇、乙酸、水和乙酸乙酯的粗乙醇产物。该方法还包括一个或多个分离步骤。首先，在第一蒸馏塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇、乙酸乙酯和水的第一馏出物，与包含乙酸和水的第一残余物。接下来，在第二蒸馏塔中将至少部分第一馏出物进行分离以获得包含乙醇和水的第二残余物与包含乙酸乙酯以及一些乙醇和水的第二馏出物。取决于所需乙醇中的水浓度，该方法还包括从第二残余物移出水。该方法可以使用蒸馏塔、吸附单元、膜或它们的组合将水移出。

在第四实施方案中，本发明涉及生产乙醇的方法，该方法包括一个或多个从粗乙醇产物回收乙醇的分离步骤。首先，将包含乙醇、乙酸、水和乙酸乙酯的粗乙醇产物提供到塔中，在该塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇、乙酸乙酯和水的第一馏出物，与包含乙酸和水的第一残余物。接下来，在第二蒸馏塔中将至少部分第一馏出物进行分离以获得包含乙醇和水的第二残余物，与包含乙酸乙酯的第二馏出物。还方法还包括从第二残余物移出水。在一方面为回收乙醇，在第三蒸馏塔中将至少部分第二残余物进行分离以获得包含含水乙醇和无水乙醇的第三馏出物与包含水的第三残余物。在另一方面为回收乙醇，该方法还包括使用吸附单元将水从第二残余物移出以形成乙醇产物料流。在又一方面为回收乙醇，用膜将至少部分第二残余物分离成包含水的渗透物料流与包含乙醇和比该至少部分第二残余物更少水的渗余物料流。

附图说明

下面参考附图详细地描述本发明，其中相同的数字指示类似的部分。

图1是根据本发明一个实施方案的获得包含水和乙酸的残余物料流的乙醇生产系统的示意图。