[发明专利]一种通过醋酸乙烯制备燃料乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过醋酸乙烯制备燃料乙醇的方法。

背景技术

乙醇俗称酒精，是一种重要的溶剂和化工原料，广泛应用于油漆、涂料和医药等行业；另外乙醇与汽油相比，氢的质量分数、密度、辛烷值等性质非常接近，是一种理想的高辛烷值车用燃料及其添加剂。乙醇作为车用燃料已经在世界范围内获得了推广和认可，尤其在巴西和美国尤为成功。在巴西，乙醇汽油的消耗量占全国汽油用量的70%左右。我国在“十一五”期间也制定了《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油的发展专项规划》。在我国大力推广燃料乙醇，不仅可使我国的车用燃料结构多元化，降低对进口石油依赖度。目前，在我国E10即10%的乙醇掺混汽油已经在部分省区合法销售。当前我国工业乙醇需求约为每年300万吨，预计年增长率在8%到10%之间。同时车用燃料乙醇需求也不断增长，预计2015年我国汽车保有量将达到1.6亿-1.8亿辆，成品油需求将达到3.3亿吨，其中汽油消费量达1亿吨左右，按照国内通常使用的E10（掺混10%的乙醇）标准计算，如果全部采用乙醇汽油，届时对燃料乙醇的需求约1000万吨。

工业乙醇的生产方法主要是乙烯水合法和生物发酵法。乙烯水合法由于近年来国际原油问题和乙烯价格上涨的制约，已经逐渐被生物发酵法所替代。目前，我国燃料乙醇的生产企业主要集中在5家定点企业，分别为吉林燃料乙醇有限公司、河南天冠燃料乙醇有限公司、安徽丰原燃料酒精有限公司、黑龙江华润酒精公司和广西中粮生物质能源公司，均分布在产粮大省，总产能为166万吨/年。前四个企业均以陈化粮（小麦或者玉米）为原料，经发酵、提纯、脱水等工艺，得到含水量低于1%的燃料乙醇。为了避免燃料乙醇“与人争粮”等问题，2006年国家推广非粮乙醇，如木薯为原料，但是，纤维素为原料生产乙醇的技术尚未成熟。

燃料乙醇作为一种高辛烷值无污染的车用燃料，有望缓解我国石油供不应求的紧张局面。针对富煤贫油的国家国情，以煤为基础原料经过系列化学转化生产燃料乙醇，已经成为现代煤化工发展的一个新方向。在合成气一步法合成乙醇、乙酸和乙醛等混合C₂含氧化合物技术研究方面；中国专利ZL96119439、英国专利GB1501891、美国专利US 4096164以及相关专业期刊Applied Catalysis A:General 243(2003)155-164和Energy&Fuels2003,17(6)，主要采用Rh基催化剂合成乙醇、乙酸、乙酸乙酯和乙醛等混合物。同时中国专利ZL 98113865报道，将合成气生成的混合C₂含氧化合物，在Cu基催化剂条件下再次加氢生成乙醇等技术过程。目前，该技术路线处于研究开发阶段。

我国醋酸主要采用甲醇羰基法，2011年我国醋酸产量约为420万吨，产能利用率为66%。据亚化咨询统计，截至2012年6月，中国羰基合成工艺醋酸产能（含外资企业）为635万吨/年，正在试车的山东华鲁恒升60万吨/年装置和河南煤化集团煤气化公司20万吨/年装置投产后，2012年我国醋酸产能将达715万吨。考虑仍有数个煤基醋酸装置处于建设和规划中，2015年醋酸年产能可能超过千万吨规模，而传统醋酸下游需求增长相对较慢，如何开发有竞争力的下游衍生物产品，解决醋酸产能过剩、成为需要解决的问题。

由于传统的煤化工产品乙酸（俗称醋酸）等生产技术日益成熟和大型化，乙酸生产成本明显下降，造成了乙酸价格只有乙醇的一半，并且约有一半生产装置闲置；所以将乙酸催化加氢转化为乙醇，对煤化工发展具有重要价值。

目前乙酸加氢制乙醇研究主要有2种方法：

（1）乙酸一步法制乙醇（直接法）：乙酸一步催化加氢制乙醇，其优点是反应流程短；缺点是反应压力、设备材质要求苛刻，需要贵金属催化剂，以及收率偏低等。由于乙酸分子结构特点，乙酸直接催化剂加氢过程中反应温度和压力高，以及乙酸溶液的强腐蚀性，造成加氢反应过程中需要贵金属催化剂和特种材质的反应和蒸馏系统，使得一次性设备投资大等不足之处。目前乙酸一步催化加氢反应技术路线，正处于研究开发阶段。