[发明专利]一种制取高纯乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制取乙醇的方法，特别涉及醋酸加氢反应制取高纯度乙醇的方法。

背景技术

乙醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用70％—75％的乙醇作消毒剂。乙醇还是一种很好的溶剂，既能溶解许多无机物，又能溶解许多有机物，所以常用乙醇来溶解植物色素或其中的药用成分，也常用乙醇作为反应的溶剂，使参加反应的有机物和无机物均能溶解，增大接触面积，提高反应速率。

关于乙醇的制备技术，目前主要采用的方法有：生物质发酵法、乙烯水化法以及羧酸酯加氢制备醇的方法。上述的乙醇制备方法均存在乙醇回收率低、生产成本高、能耗高的缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种生产成本低、分离效果好、回收率高的制取高纯乙醇的方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种制取高纯乙醇的方法，其包括如下步骤：（1）以乙酸和氢气为原料在合成塔中进行加氢反应合成得到乙醇和反应副产物的混合物料；（2）上述加氢反应后得到的乙醇和反应副产物的混合物料经过精馏脱除混合物料中的轻组分、乙酸、乙酸乙酯得到纯化的乙醇和水的混合物；（3）将上述纯化的乙醇和水的混合物进一步精馏脱除部分水分；（4）将上述部分脱水的乙醇通过膜分离组件进行浓缩截留得到高纯度乙醇。

本发明是通过乙酸加氢反应得到乙醇和反应副产物的混合物料，然后利用膜分离和精馏耦合的方法制备高纯度乙醇。其中，精馏工艺主要是脱除加氢反应后得到的混合物料中的副产物及部分水分，膜分离组件主要是用于使含水乙醇中的水透过膜元件而将乙醇截留达到乙醇与水分离的目的。本发明由于耦合了膜分离和精馏的工艺，可以显著降低工艺过程中的蒸汽耗量，且无污染物排放，乙醇的回收率高。

本发明中，步骤（2）中设有第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔，所述加氢反应后得到的乙醇和反应副产物的混合物料分别依次经过第一精馏塔、第二精馏塔和第三精馏塔以依次脱除混合物料中的轻组分、乙酸、乙酸乙酯。

步骤（2）中，经过第一精馏塔精馏分离后混合物中的轻组分质量百分比含量控制为：＜0.02%。

步骤（2）中，经过第二精馏塔精馏分离后混合物中的乙酸质量百分比含量控制为：＜0.01%。

步骤（2）中，经过第三精馏塔精馏分离后混合物中的乙酸乙酯的质量百分比含量控制为：＜0.01%。

步骤（3）中采用常压精馏的方法脱除部分水分。

为了提高乙醇的回收率，步骤（4）中的膜分离组件的透过液回流到第三精馏塔中和/或步骤（3）中的常压精馏塔中以回收其中的乙醇。

由于乙醇在常压下和水形成共沸物，共沸点为78.1⁰C，而本发明因采用精馏和膜分离耦合的技术，由于膜分离的能耗较低，为了降低系统的综合能耗，步骤（3）中，混合物经过常压精馏后的含水量控制为：4.5-20%（质量百分比），优选的含水量控制为8-15%（质量百分比）。既可有效降低能耗，又能保证膜分离的效率。

步骤（4）中的膜分离组件采用的膜元件为陶瓷膜或有机膜。透过液中乙醇的含量主要取决于膜元件对乙醇和水的分离效果，即取决于乙醇和水在膜元件中不同的渗透速度，本发明选用陶瓷膜或有机膜元件，该两种膜元件对水的选择透过性都比较好，能够达到较好的分离效果。透过液中乙醇的含量为0.1-10%（质量百分比）。

本发明的有益效果是：本发明由于采用乙酸加氢反应得到乙醇和反应副产物的混合物料，然后利用膜分离和精馏耦合的方法制备高纯度乙醇，因此，能大大降低系统能耗，降低生产成本。其中，本发明由于采用乙酸加氢合成反应制取乙醇，而目前煤制醋酸工艺已经比较成熟，且醋酸市场价格较低（大约3000元人民币/吨），本发明大约1.3吨醋酸可生产1吨乙醇，工业乙醇的价格约为7000元人民币/吨，因此，本发明利用醋酸作为原料，可以较大程度的降低原料成本。另一方面，本发明采用精馏和膜分离耦合的工艺对合成反应后的乙醇混合物进行提纯，可以有效去除反应混合物中的反应副产物，保证产品的纯度，同时采用的膜分离工艺由于能耗较低可大大降低系统的能耗。据测算，本发明方法每吨乙醇产品耗蒸汽约为3.3吨，大大低于现有技术中的蒸汽消耗。此外，本发明中的透膜低浓度乙醇可以再循环利用，提高了回收效率，乙醇的回收率可达99.5％以上。本发明的整个工艺过程均无污染物排放，因此具有较高的环保优势。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中的工艺流程图；