醋酸甲酯加氫制乙醇的分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種醋酸甲酯加氫制乙醇的分離方法，具體為一種醋酸甲酯加氫制乙醇并聯(lián)產(chǎn)甲醇分離過程的節(jié)能工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乙醇(CH3CH20H)是一種重要的基本化工原料，可用于制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是染料、涂料、洗滌劑等產(chǎn)品的原料；乙醇也可以調(diào)入汽油，作為車用燃料，燃料乙醇是清潔的高辛烷值燃料，其具有辛烷值高、抗爆性能好、對(duì)大氣污染小等特點(diǎn)。
[0003]當(dāng)前我國化工行業(yè)每年消耗工業(yè)級(jí)乙醇約300萬t，市場(chǎng)需求年增長(zhǎng)率為8%?10%。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)劃，2020年我國燃料乙醇利用量將達(dá)到1000萬t。目前，我國乙醇生產(chǎn)以糧食發(fā)酵法為主(95%以上)，每年耗糧量巨大；而聚乙烯醇(PVA)等生產(chǎn)過程中有大量的副產(chǎn)品醋酸甲酯生成，而該副產(chǎn)物工業(yè)用途較小。因此開展醋酸甲酯加氫制乙醇技術(shù)對(duì)替代傳統(tǒng)的糧食發(fā)酵路線，保障我國糧食安全具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0004]甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，其全球產(chǎn)量居第三位。甲醇主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫二甲酯等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。甲醇在深加工后還可作為一種新型清潔燃料，也可摻入汽油。
[0005]專利CN101934228 A申請(qǐng)公開了一種醋酸酯加氫制乙醇的催化劑及其制備方法，該方法采用銅或銅的氧化物作為催化劑，使醋酸酯轉(zhuǎn)化為乙醇的轉(zhuǎn)化率> 80%，乙醇的選擇性> 95%。
[0006]專利CN102942446 A申請(qǐng)公開了一種醋酸加氫制乙醇精餾工藝簡(jiǎn)化的方法，該方法采用乙二醇萃取精餾的方法分離醋酸乙酯和乙醇，并得到純度較高的乙醇產(chǎn)品，該方法還可同時(shí)滿足生產(chǎn)醋酸乙酯產(chǎn)品和乙醇產(chǎn)品的要求。
[0007]專利CN202626058 U公開了一種醋酸酯加氫制備乙醇并聯(lián)產(chǎn)2_ 丁醇的工藝系統(tǒng)，通過調(diào)整加氫反應(yīng)溫度，可選擇性地聯(lián)產(chǎn)2-丁醇。該方法具體針對(duì)醋酸乙酯的加氫與分離工藝，但是由醋酸酯回收塔頂?shù)玫降拇姿狨?乙醇的共沸混合物返回至反應(yīng)系統(tǒng)繼續(xù)反應(yīng)，可能會(huì)引起副反應(yīng)產(chǎn)生醚、醛等輕組分以及其他的重醇組分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是以往技術(shù)中存在的高能耗問題，本發(fā)明提出一種醋酸甲酯加氫制乙醇分離過程的節(jié)能工藝方法，該方法在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高效提純的情況下充分考慮了分離過程的熱量集成，最大限度節(jié)約了分離系統(tǒng)的能耗。
[0009]在本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種醋酸甲酯加氫制乙醇分離過程的節(jié)能工藝，包括以下步驟:
[0010]i)將醋酸甲酯加氫反應(yīng)得到的反應(yīng)產(chǎn)物(S1)由第一蒸餾塔?\加入，經(jīng)過第一蒸餾塔分離后，塔頂采出含輕烴的甲醇物流(S3)，塔釜得到的塔釜液為含其余甲醇、全部乙醇及重醇的物流(S2)，其中塔頂采出的甲醇量為SI中甲醇量的1% -80% (wt.% )；
[0011]ii)上述塔釜液(S2)由第二蒸餾塔T2塔加入，分離后塔頂采出含甲醇及輕烴的物流(S4)，塔釜得到含乙醇和重醇的物流(S6)，第二蒸餾塔頂氣為第一蒸餾塔釜提供熱量(Hl)；
[0012]iii)上述含乙醇和重醇物流(S6)由第三蒸餾塔T3塔加入，分離后塔頂采出乙醇產(chǎn)品(S7)，塔釜得到含重醇的組分(S8)；
[0013]iv)將步驟i)第一蒸餾塔頂?shù)玫降暮p烴的甲醇物流(S3)與步驟ii)第二蒸餾塔頂?shù)玫降暮状技拜p烴的物流混合后得到的含甲醇的混合物流(S5)由第四蒸餾塔T4加入，萃取劑由第四蒸餾塔上部加入，分離后塔頂采出含乙醛和醋酸酯的物流(S12)，塔釜得到含甲醇和萃取劑的物流(Sll)；
[0014]V)上述含甲醇和萃取劑的物流(Sll)由第五蒸餾塔T5加入，分離后塔頂?shù)玫铰?lián)產(chǎn)的甲醇產(chǎn)品(S14)，塔釜得到的萃取劑分為兩股，一股做為循環(huán)萃取劑(S16)返回第四蒸餾塔塔頂，一股排放(S15)；
[0015]vi)上述循環(huán)萃取劑(S16)與新鮮萃取劑(S9)混合后作為萃取劑進(jìn)料(SlO)加入第四蒸餾塔T4上部。
[0016]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述加氫反應(yīng)產(chǎn)物中醇的含量為80%-100% (wt.% ),更優(yōu)選為 95% -100% (wt.% )；
[0017]上述技術(shù)方案中，醋酸甲酯加氫反應(yīng)得到的反應(yīng)產(chǎn)物(SI)含有的其他主要組分包括:10-500ppm 醚，50-2000ppm 醛，0.1% -10%酯，200_3000ppmC3+醇；
[0018]優(yōu)選地，所述第一蒸餾塔理論塔板數(shù)為30-100塊，更優(yōu)選為50-70塊；
[0019]優(yōu)選地，所述第一蒸餾塔回流比為1-5，更優(yōu)選為2-4 ；
[0020]優(yōu)選地，所述第一蒸餾塔頂壓力為50_500kPa，更優(yōu)選為60_300kPa ；
[0021]優(yōu)選地，所述第一蒸餾塔塔頂溫度為50-100°C，更優(yōu)選為60-90°C ；
[0022]優(yōu)選地，所述第二蒸餾塔理論塔板數(shù)為30-100塊，更優(yōu)選為60-85塊；
[0023]優(yōu)選地，所述第二蒸餾塔回流比為3-15，更優(yōu)選為8-11 ；
[0024]優(yōu)選地，所述第二蒸餾塔頂壓力為200-1000kPa，更優(yōu)選為200_700kPa ；
[0025]優(yōu)選地，所述第二蒸餾塔塔頂溫度為80-150°C，更優(yōu)選為80_125°C ；
[0026]優(yōu)選地，所述第三蒸餾塔理論塔板數(shù)為30-100塊，更優(yōu)選為40-60塊；
[0027]優(yōu)選地，所述第三蒸餾塔回流比為0.5-5，更優(yōu)選為1-3 ；
[0028]優(yōu)選地，所述第三蒸餾塔頂壓力為300-1000kPa，更優(yōu)選為300_850kPa ；
[0029]優(yōu)選地，所述第三蒸餾塔頂溫度為100-200°C，更優(yōu)選為100-150°C ；
[0030]優(yōu)選地，所述第四蒸餾塔理論塔板數(shù)為30-100塊，更優(yōu)選為50-70塊；
[0031]優(yōu)選地，所述第四蒸餾塔回流比為3-15，更優(yōu)選為8-11 ；
[0032]優(yōu)選地，所述第四蒸餾塔頂壓力為50_500kPa，更優(yōu)選為常壓_300kPa ；
[0033]優(yōu)選地，所述第四蒸餾塔頂溫度為40-100°C，更優(yōu)選為60-80°C ；
[0034]優(yōu)選地，所述第五蒸餾塔理論塔板數(shù)為30-100塊，更優(yōu)選為50-70塊；
[0035]優(yōu)選地，所述第五蒸餾塔回流比為0.5-5，更優(yōu)選為1-3 ；
[0036]優(yōu)選地，所述第五蒸餾塔頂壓力為50_500kPa，更優(yōu)選為60_300kPa ；
[0037]優(yōu)選地，所述第五蒸餾塔頂溫度為30-100°C，更優(yōu)選為35-80°C ；
[0038]優(yōu)選地，所述第一蒸餾塔釜再沸器由第二蒸餾塔頂氣提供熱量，所述第五蒸餾塔釜再沸器由第三蒸餾塔頂氣提供一部分熱量。
[0039]優(yōu)選地，所述第一蒸餾塔頂采出的甲醇比例需滿足第二蒸餾塔頂所需冷量與第一蒸餾塔釜所需熱量相匹配。
[0040]優(yōu)選地，所述第四蒸餾塔中選用的萃取劑為水或二甲基亞砜或兩者按一定配比的混合物；
[0041]優(yōu)選地，所述第四蒸餾塔中，萃取劑進(jìn)料與粗甲醇進(jìn)料的質(zhì)量流量比為0.5-10，更優(yōu)選為1-3 ；
[0042]優(yōu)選地，所述第五蒸餾塔底排放萃取劑的比例為0.01 % -1 %,更優(yōu)選為0.05-0.5% ο
[0043]優(yōu)選地，所述乙醇產(chǎn)品中，乙醇產(chǎn)品純度彡99.8 %，其中甲醇含量< 0.02%，水含量彡0.2 %，C3+醇含量彡0.003 %，羰基化合物含量彡0.003 % ；
[0044]優(yōu)選地，所述甲醇產(chǎn)品中，甲醇產(chǎn)品純度彡99.9%，其中羰基化合物含量彡20ppm，水含量彡0.1%。
[0045]本發(fā)明方法中，所述壓力均指絕壓。
[0046]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過以下方法降低了分離工藝的能耗:
[0047](1)采用萃取精餾的方法，大大降低了體系中共沸物的分離能耗；
[0048](2)采用逆流雙效精餾的方法，實(shí)現(xiàn)了甲醇/乙醇分離過程的熱量高效利用，節(jié)約了分離能耗；(3)利用高壓第三蒸餾塔頂氣為第五蒸餾塔釜提供部分熱量，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的分離能耗。采用本發(fā)明方法可以在得到合格、高純度的乙醇/甲醇產(chǎn)品的同時(shí)分別降低分離能耗約22%和49%，同時(shí)大大的節(jié)約了分離成本。
【附圖說明】
[0049]圖1為本發(fā)明方法的工藝流程簡(jiǎn)圖。
[0050]圖1中，?\為第一蒸餾塔，Τ2為第二蒸餾塔，Τ3為第三蒸餾塔，Τ4為第四蒸餾塔，Τ5為第五蒸餾塔；S1為醋酸甲酯加氫反應(yīng)得到的反應(yīng)產(chǎn)物，S2為第一蒸餾塔釜液，S3為第一蒸餾塔頂采出，S4為第二蒸餾塔頂采出，S5為第一蒸餾塔、第二蒸餾塔頂液混合物流，S6為第二蒸餾塔釜液，S7為乙醇產(chǎn)品，S8為第三蒸餾塔釜液，S9為新鮮萃取劑，S10為萃取劑進(jìn)料，S11為第四蒸餾塔釜液，S12為第四蒸餾塔頂采出，S13為第五蒸餾塔釜液，S14為甲醇產(chǎn)品，S15為萃取劑排放，S16為循環(huán)萃取劑。
[0051]下面通