[发明专利]一种醋酸酯加氢制乙醇的工艺方法及系统

说明书

本发明涉及一种醋酸酯加氢制乙醇的工艺方法以及系统，该方法包括气相加氢反应、产品分离和液相加氢反应，该系统包括气相反应装置、液相反应装置和产品分离装置，该系统通过液相反应装置与产品分离装置的部分耦合，利用气相反应装置的氢气，将气相反应液相产物中少量未转化的醋酸酯及其他含羰基的反应副产物进行液相加氢转化脱除，从而减少气相反应装置的循环量、增大产品收率、减少总弛放气排放量、降低产品分离难度以及节约系统能耗。与现有技术相比，本发明流程简单、单位产品能耗低、产品收率高、投资低、操作方便，易于工业大型化。

技术领域

本发明涉及一种乙醇生产与分离工艺，尤其是涉及一种采用液相加氢方法优化反应与分离流程的醋酸酯加氢制乙醇工艺方法及系统，属于化工技术领域。

背景技术

乙醇(CH₃CH₂OH)是一种重要的基本化工原料，被广泛地应用于食品、化工、军工、医药等诸多领域。乙醇是清洁的高辛烷值燃料，其具辛烷值高、抗爆性好、燃烧后产物对大气污染小等特点，是世界公认的环保清洁燃料和油品质量改良剂，可以作为车用燃料调入汽油，是一种新型的清洁燃料。燃料乙醇是可再生能源开发利用的重要方向，其使用比例在逐步增加，美国和巴西使用乙醇汽油已超过30年的历史，欧洲和东南亚也在积极推广使用乙醇汽油。

乙醇汽油的缺口巨大，依照2017年国家推出的《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》，到2020年，车用乙醇汽油要在全国范围内推广使用。现阶段的燃料乙醇主要由陈化粮发酵得到，但是现有的生产能力不能达到国内的需求目的。如果仅强调陈化粮制乙醇，乙醇的产量存在制约。目前，生产聚乙烯醇(PVA)会副产大量醋酸甲酯，醋酸甲酯工业用途有限；此外，我国二甲醚产能大量过剩，二甲醚也可以通过与一氧化碳羰基化生成醋酸甲酯，因此，发展醋酸酯加氢制乙醇，不仅可以补充粮食制乙醇产量的不足，还可以解决现有生产PVA的副产物出路以及释放过剩的二甲醚产能等问题。

专利CN 102976892 B公开了一种醋酸酯加氢制乙醇的方法，该方法在装填有铜基催化剂的固定床反应器中，在反应温度为220℃，反应压力3MPa，摩尔氢酯比为30，醋酸酯质量空速为2h^-1时，醋酸酯转化率为98.5％，乙醇选择性高达99.6％，该催化剂具有极高的加氢活性、选择性以及稳定性。但反应产物中仍存在少量未转化的醋酸酯或副产的乙醛等含羰基化合物，增大后续产品分离难度。

专利CN 103265402 B公开了一种降低醋酸酯加氢制乙醇工艺过程能耗的方法，该方法采用将未反应的醋酸酯与醇生成的二元共沸混合物不再进行后续特种精馏分离，而是直接返回至加氢工段进行催化加氢处理，这样可以减少后续特种分离能耗。但增大了酯加氢反应回路的循环量、乙醇产品的纯度以及回收率较难保证。

专利CN 105439816 B公开了一种醋酸酯加氢生产乙醇的工艺方法，该方法主要利用二级冷凝、现有系统内的压差以及氢气回收装置将弛放气中的部分氢气进行提纯回收利用，从而减少反应物损失，并降低了氢气的消耗。但是该氢气回收装置复杂、且该系统无法解决醋酸酯不能完全转化问题，从而影响后续产品分离。

专利CN 105367385 B公开了一种醋酸甲酯加氢制乙醇并联产甲醇的分离方法，该方法考虑了醋酸甲酯加氢反应产物中可能存在的轻烃以及乙醛等杂质，采用三塔顺序分离工艺与甲醇精制脱醛工艺相耦合的技术方案，在满足产品质量的同时大大降低了分离能耗。但第一蒸馏塔塔顶采出量少，无法将乙醛、醋酸甲酯等物质全部采出返回，因此导致下游塔系中仍存在乙醛、醋酸甲酯等，需要进一步的脱醛处理以确保甲醇产品质量，而甲醇经过第二精馏塔和第四精馏塔在塔顶获得甲醇产品，甲醇在两塔塔顶的反复蒸发和冷凝必然增大分离能耗，而且第四精馏塔塔釜缩醛反应产物采出会造成甲醇产品的损失。此外，第一蒸馏塔塔顶采出返回反应系统的物流S2必将增大反应系统的负荷。