[发明专利]一种合成气间接生产乙醇的工艺及其应用

权利要求书

1.一种合成气间接生产乙醇的工艺，先以氢气和工业级一氧化碳混合形成的合成气为原料合成甲醇，甲醇再脱水制备出二甲醚，然后二甲醚与一氧化碳和氢气混合进行羰化反应制取醋酸甲酯，醋酸甲酯纯化后进行加氢，加氢产物纯化后即得到乙醇产品。

2.如权利要求1所述的合成气间接生产乙醇的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将氢气和工业级一氧化碳混合形成的合成气从甲醇反应器的顶部通入，在合成甲醇催化剂的存在下进行催化合成甲醇反应；所述甲醇反应器中反应温度为200～300℃，反应压力为3～12MPa；

（2）将所述甲醇反应器中合成甲醇反应产物通入闪蒸罐闪蒸分离进行甲醇的粗分，或者通入甲醇精馏分离工艺单元进行甲醇的精制；

（3）所述闪蒸罐或者甲醇精馏分离工艺单元分离出的粗甲醇或者精甲醇经预热器预热至甲醇的泡点温度后，从装有固体超强酸填料的反应精馏塔的下部通入进行甲醇脱水制取二甲醚的反应精馏过程；

（4）将所述反应精馏塔塔顶采出的二甲醚与氢气、工业一氧化碳混合为羰化反应原料气进入羰化反应器，在羰化催化剂存在下进行羰化反应生成醋酸甲酯；

（5）所述羰化反应的反应产物从羰化反应器底部引出，进入二甲醚回收塔精馏回收二甲醚；二甲醚回收塔顶部采出二甲醚及少量醋酸甲酯等轻组分，底部液体重组分进入醋酸甲酯精馏塔进一步分离提纯；

（6）将所述醋酸甲酯精馏塔顶部分离出的醋酸甲酯等轻组分与氢气混合为加氢反应原料气后进入加氢反应器，在加氢催化剂存在下进行加氢反应，生成甲醇和乙醇；所述加氢反应的温度为190～320℃，反应压力为1～10MPa；

（7）所述加氢反应的反应产物从加氢反应器的底部引出，进入醋酸甲酯回收塔，回收醋酸甲酯等轻组分；所述醋酸甲酯回收塔塔釜液体重组分进入乙醇产品塔进一步分离提纯，得到乙醇产品。

3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述氢气和工业级一氧化碳的纯度分别为99.9V%和98V%；所述氢气和工业级一氧化碳的混合体积比为2-3.5：1。

4.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述甲醇反应器设有换热系统，所述甲醇反应器的换热器统包括甲醇反应器出口换热器和甲醇反应器进口换热器，所述合成气进入甲醇反应器之前还经过所述甲醇反应器的换热系统多级连续换热达到所述甲醇反应器的催化剂床层进口温度后，再进入所述甲醇反应器进行催化合成甲醇反应。

5.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述催化合成甲醇反应的产物从甲醇反应器的底部出料，进入所述甲醇反应器出口换热器换热后，进入水冷器中进一步冷却至30～50℃，然后进入气液分离器进行气液分离；所述气液分离器顶部气相排放部分不凝气后增压，然后与所述合成气混合，经所述甲醇反应器的换热系统换热后循环至甲醇反应器继续反应；所述气液分离器底部液相粗甲醇进入后续甲醇粗分或精制过程。

6.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述合成甲醇催化剂为Cu-Zn-Al系催化剂，所述催化剂的载体为Al₂O₃为10～30wt%，所述催化剂的活性成分及含量分别为CuO：5～30wt%和ZnO：10～70wt%。

7.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述甲醇反应器中合成甲醇反应产物通入闪蒸罐前经减压阀减压，然后在闪蒸罐中进行气液分离，分离出的不凝气体弛放到外界回收利用，分离出的凝液即为粗甲醇。

8.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述甲醇精馏分离工艺单元为两塔精馏或三塔精馏，分离后获得精甲醇。

9.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，步骤（3）中，所述反应精馏塔理论塔板数为9～50块，塔顶压力为0.5～1.8MPa，塔釜温度为100～300℃，主反应区的温度为120～220℃，回流比控制为0.01～3.0，甲醇液时空速为2.5～30h^-1。

10.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，步骤（3）中，所述反应精馏塔塔釜采出的混合液进入甲醇回收塔，甲醇回收塔塔釜排出水等杂质送至外界处理，甲醇回收塔塔顶采出的甲醇与所述闪蒸罐或者甲醇精馏分离工艺单元分离出的粗甲醇或者精甲醇混合后循环至反应精馏塔中继续反应。