[发明专利]一种醋酸加氢生产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产乙醇的方法，更具体地说，涉及一种通过醋酸加氢制备高选择性乙醇产品的方法。

背景技术

乙醇是发现最早、用途最广的一种脂肪醇，也是酒的主要成分。目前乙醇的工业生产方法主要有发酵法和乙烯水合法。乙烯水合法是伴随着石油化工的兴起而发展的，包括间接水合法和直接水合法。近年来受乙烯生产成本的提高，在我国乙烯法基本处于停产状态。发酵法的主要原料是农作物(包括玉米、甘蔗、高粱、木薯、稻谷等)，通过利用农作物中的淀粉发酵获得乙醇。

我国主要的乙醇生产企业使用的原料为玉米、小麦和木薯(主要依靠进口)。事实上近年粮食成本大幅上涨，因此乙醇也存在与人争粮的问题。木薯、甜高粱等非粮乙醇原料价格也一直看涨，而以纤维素乙醇为代表的二代乙醇技术距离应用还有较多的困难需要解决。

醋酸是一种重要的化工原料，醋酸的生产工艺有粮食发酵法、甲醇羰基化法、乙烯氧化法、乙醇氧化法、乙醛氧化法和乙烷氧化法等。

近10年来醋酸消费仍主要集中在传统领域，消费结构没有发生明显变化，没有形成新的需求增长点来支持新增产能。预计我国2012年醋酸需求量小于480万吨左右，产能过剩问题突出，甚至出现新装置开车后即停产。因此醋酸的下游用途开发迫在眉睫。

使用醋酸作为原料生产乙醇产品的途径包括两种，一是醋酸经酯化生成醋酸酯，然后醋酸酯加氢生成乙醇，再进行精制生产乙醇产品；二是醋酸直接加氢生成乙醇，再经精制过程生产乙醇产品。第一种方法相比第二种方法多出了酯化过程，并且大量乙醇需要循环作为酯化原料，相应增加了加氢反应器的尺寸及其前后的换热器的尺寸及能耗、至少部分精制过程也放大一倍，其优点是加氢过程的腐蚀强度可能会低些，但其过程中也或多或少地存在醋酸，仍存在腐蚀性。但是，第二种方法的关键是研制出醋酸直接加氢的催化剂，这一难题也是许多研究者选择第一种醋酸经酯化再加氢的方法的原因。

对于醋酸直接加氢，研究者和研究资料已有许多，如中国石化、美国Celanese公司等就醋酸加氢提交了大量专利申请。例如PCT申请进入中国国家阶段的CN102414153A，公开了首先将醋酸加氢成粗乙醇产物，然后在第一个塔中分离出未反应的醋酸，将第一个塔的馏出物在第二个塔中分离出含醋酸乙酯的第二馏出物，得到含乙醇和水的第二残余物，第二残余物在第三个塔中分离成含乙醇的馏出物和含水的残余物。另外，可选择地将第二馏出物送至第四个塔，分离为含乙醛的第四馏出物和第四残余物，再将第四馏出物返回反应系统以提高乙醇收率，第四残余物用作溶剂或用在酯生产中。在该公司公开的其他专利申请中，基本上都公开了该加氢和分离顺序的乙醇生产方法。

在Calenese公司的专利申请公开的流程中，均没有提及副产的酮类组分如丙酮的分离，而是将副产的乙醛分离出去。丙酮含在乙醇产品中将影响乙醇的产品质量，在我国乙醇产品国家标准中对羰基有所规定。发明人经过详细的研究，并从机理上进行了分析，醋酸加氢过程中不可避免地生成少量丙酮。发明人经过大量细致的研究，认为可以从乙醇中分离出丙酮，再将丙酮循环回反应器，经加氢过程丙酮变成异丙醇，而异丙醇作为杂质含在乙醇产品。我国乙醇国家标准允许其中含有一定量的异丙醇，另外乙醇如果作为燃料乙醇使用，异丙醇的含有不影响其应用。并且，未反应的乙酸均采用精馏的方式分离，这种分离方式无疑将大量的乙醇和水从精馏塔顶部分出，需要消耗大量的蒸汽，一般来说该过程需要消耗整个流程的1/2～1/3的蒸汽消耗。

发明内容

为了解决现有技术存在的乙醇提纯过程的缺陷，发明人提出了一种乙酸经直接加氢为粗乙醇产物，然后经过脱除酮类组分和乙酸乙酯并同时脱除少量的乙酸、脱除水分过程，获得乙醇产品。

本发明所述的一种醋酸加氢生产乙醇的方法，包括以下步骤：

(1)加氢：将原料醋酸和氢气预热，使其通过装有加氢催化剂的反应器，将醋酸加氢成粗乙醇产物；

(2)脱轻：将所述粗乙醇产物送至脱轻塔，将萃取剂送至脱轻塔，向所述脱轻塔下部或塔釜引入含有碱性物质的物流，所述的脱轻塔采取两步冷凝方式，分离成含有乙醚、乙醛、丙酮和醋酸乙酯的脱轻塔馏出物以及含有乙醇的脱轻塔残余物，将至少部分所述的脱轻塔馏出物返回到反应器前，送入反应器或经预热后送入反应器，通过调节含有碱性物质的物流控制含有乙醇的脱轻塔残余物的pH值为7～10.5；

(3)脱水：将至少部分脱轻塔残余物送至脱水塔，分离成含有乙醇的脱水塔馏出物和含有水的脱水塔残余物；