一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的装置及方法，装置包括原料气压缩机、循环气压缩机、热交换器、醋酸储罐、醋酸乙酯储罐、原料泵、原料预热器、汽化装置、蒸发分离器、反应装置、水冷器、高压分离器、低压分离器、火炬总管、粗乙醇预热器和提纯装置。本发明在同一个装置通过切换连接关系实现了醋酸、醋酸乙酯加氢制乙醇产品的生产工艺，操作方便、能耗低，节省了投资成本及生产成本；本发明原料转化率大于99％，乙醇选择性大于98.9％，整套装置通过工艺参数比如压力、温度、氢酸比等的调节，生产出高纯度的乙醇产品。
【专利说明】
一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种制乙醇的装置和方法，具体涉及一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的装置及方法。
【背景技术】
[0002]乙醇是重要的溶剂和化工原料，是公认的无污染车用燃料及其添加剂，近年来，我国在多个省份实施了乙醇汽油的推广工作。乙醇的工业生产方法以粮食发酵法为主，粮食发酵法每生产一吨乙醇需要消耗3.2吨玉米，为了解决“与粮争地”问题，我国于2007年叫停粮食乙醇项目审批。此外，目前生产酒精行业还是我国环境排放有机污染物最高、环境污染严重的一个行业，酒精废水的污染是食品与发酵工业最严重的污染源之一。我国人口众多，耕地面积不足，同时我国石油资源相对缺乏，煤炭资源比较丰富，因此研究从煤炭资源出发研究新的乙醇工艺路线，既可以解决粮食，又可以解决环保问题，可以说是具有政治、经济、环保三重意义。目前国内煤制乙醇技术主要有三种工艺路线，煤气化后直接反应制得乙醇；煤气化后经醋酸直接反应制得乙醇;煤气化后反应得到醋酸，醋酸酯化后进一步加氢制得乙醇。后两者是目前工业化制乙醇的重点研究对象。
[0003]专利CN102757308B公开了一种制取高纯乙醇的方法，介绍了乙酸和氢气反应生成乙醇和副产物，存在乙酸转化率低，多次精馏脱除轻组分、乙酸、乙酸乙酯才能得到乙醇和水的混合物，提纯装置流程较为复杂，蒸汽消耗量大，导致提纯的操作费用与投资费较高。
[0004]专利CN102718627A公开了一种乙酯加氢制乙醇的工艺方法，此法醋酸乙酯在系统内部大量循环使用，醋酸乙酯原料只能气化部分，醋酸乙酯转化率不高，醋酸要比醋酸乙酯更难气化，所以此工艺不能适用于醋酸完全气化加氢反应。
[0005]专利CN201320068681公开了一种乙酸气相加氢制乙醇的提纯装置，解决了现有乙醇提纯装置流程较为复杂，蒸汽消耗量大，导致提纯的操作费用与投资均较高的问题。
[0006]专利CN201210081309公开了一种醋酸蒸发与气体混合一体化装置，解决现有醋酸加氢制乙醇工艺将醋酸溶液蒸发成醋酸蒸汽不仅需要较高的蒸发温度，还需要体积庞大的汽化装置，同时为了使醋酸蒸汽与原料气体充分混合均匀，也需要体积庞大的混合器的问题。
[0007]目前，有报道的绝大部分仅是实现醋酸加氢或醋酸乙酯加氢制乙醇的单一装置及工艺，应用同一装置及工艺解决醋酸、醋酸乙酯完全气化加氢制乙醇，且提纯结构简单、操作方便、蒸汽消耗低，并且原料转化率高、选择性好的报道还未可见。
【发明内容】
[0008]解决的技术问题:针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的装置及方法，在同一装置及工艺中实现醋酸、醋酸乙酯完全气化加氢制乙醇，且原料转化率高、选择性好，并且提纯结构简单、操作方便、蒸汽消耗低。
[0009]技术方案:本发明提供的一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的装置，包括原料气压缩机、循环气压缩机、热交换器、醋酸储罐、醋酸乙酯储罐、原料栗、原料预热器、汽化装置、蒸发分离器、反应装置、水冷器、高压分离器、低压分离器、火炬总管、粗乙醇预热器和提纯装置；
[0010]所述醋酸储罐、醋酸乙酯储罐出口分别与原料栗入口相连接，各连接管道分别设有一个阀门；所述原料栗出口与原料预热器原料通道入口连接，原料预热器原料通道出口依次连接汽化装置、蒸发分离器，蒸发分离器的气相出口与反应装置连接，液相出口与汽化装置连接;所述反应装置包括蒸汽加热器、醋酸加氢反应器和醋酸乙酯加氢反应器，三者顺序连接，各连接管道间均设有一个阀门，所述醋酸加氢反应器与热交换器之间还设有一个阀门；反应装置出口与热交换器热气通道入口连接，所述热交换器热气通道出口与原料预热器热气通道入口连接，原料预热器热气通道出口依次连接水冷器、高压分离器、低压分离器、粗乙醇预热器和提纯装置;所述高压分离器和低压分离器气相出口与火炬总管连接，高压分尚器气相出口分支与循环气压缩机连接，循环气压缩机与原料气压缩机出口与热交换器原料通道进口连接，热交换器原料通道出口与汽化装置连接。
[0011]本发明提供的一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的方法，包括以下步骤:[00?2] (I)来自界区外的氢气，经原料气压缩机压缩至6MpaG?10.0MpaG后，与经循环气压缩机增压至6MpaG?10.0MpaG的循环气混合后，再在热交换器中与来自反应装置的出口气换热，加热至170°C?200°C;
[0013](2)若需要醋酸加氢制乙醇，来自醋酸储罐的醋酸溶液经原料栗送至原料预热器预热至120°C?140°C后，与来自热交换器的原料氢气和循环气的混合气在汽化装置中混合汽化;汽化后的醋酸蒸汽、原料氢气和循环气的混合气在蒸发分离器中脱除所夹带的液相后，液相返回汽化装置的底部，气相进入蒸汽加热器，加热至200°C?230°C后送至醋酸加氢反应器进行醋酸催化加氢反应，生成乙醇和醋酸乙酯;醋酸乙酯进入醋酸乙酯加氢反应器，进一步反应生成乙醇和副产物；
[0014]若需要醋酸乙酯加氢制乙醇，来自醋酸乙酯储罐的醋酸乙酯溶液经原料栗送至原料预热器预热至120°C?140°C后，与来自热交换器的原料氢气和循环气的混合气在汽化装置中混合汽化;汽化后的醋酸乙酯蒸汽、原料氢气和循环气的混合气在蒸发分离器中脱除所夹带的液相后，液相返回汽化装置的底部，气相进入蒸汽加热器，加热至230°C?270°C后送至醋酸乙酯加氢反应器进行醋酸乙酯催化加氢反应，生成乙醇和副产物；
[0015](3)醋酸乙酯加氢反应器的出塔气在热交换器中与原料氢气和循环气的混合气换热后，再进入原料预热器与原料醋酸或醋酸乙酯换热后，经水冷器冷却至30°C?50°C，送至高压分离器气液分离；分离后的气相，一部分作为循环气经循环气压缩机增压至6MpaG?10.0MpaG参与循环，一部分作为弛放气排放至火炬总管，液相减压至0.5MPaG进入低压分离器；
[0016](4)经低压分离器闪蒸的气相送至火炬总管，液相进入粗乙醇预热器预热到100°C?125°C送提纯装置，粗乙醇经提纯装置提纯得到乙醇产品。
[0017]所述醋酸加氢制乙醇工艺中含有醋酸原料的设备及管路使用耐腐蚀材料堆焊inconel或哈氏G。
[0018]所述醋酸催化加氢反应过程中氢酸摩尔比为1/10?1/30，所述催化剂为含贵金属钯催化剂。所述醋酸乙酯加氢反应过程中氢酯摩尔比为1/30?1/60，所述催化剂为含铜催化剂。
[0019]有益效果:(1)本发明在同一个装置通过切换连接关系实现了醋酸、醋酸乙酯加氢制乙醇产品的生产工艺，操作方便、能耗低，节省了投资成本及生产成本。
[0020](2)本发明采用的汽化装置可以同时解决醋酸、醋酸乙酯加氢制乙醇工艺中醋酸或醋酸乙酯完全汽化的问题，采用的提纯装置使得每吨乙醇产品的蒸汽消耗低于1.5吨，大大低于现有技术的蒸汽消耗。
[0021](3)本发明醋酸、醋酸乙酯加氢一体化制乙醇的装置，原料转化率大于99%，乙醇选择性大于98.9%，相对现有工艺技术均有所提高。整套装置通过工艺参数比如压力、温度、氢酸比等的调节，生产出纯度95 %?99.5%的乙醇产品，其中99.5 %乙醇产品能达到无水酒精的优等品各项指标。
[0022](4)对于醋酸加氢反应，为了防止醋酸腐蚀问题，整个工艺中含有醋酸原料的设备及管路使用了堆焊inconel、哈氏G等耐腐蚀材料。
[0023](5)整个工艺过程中均无污染排放，具有很好的环保优势。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的工艺装置流程示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不因此局限于下述实施例，而是由本发明的说明书和权利要求书限定。
[0026]实施例1
[0027]如图1所示，一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的装置，包括原料气压缩机、循环气压缩机、热交换器、醋酸储罐、醋酸乙酯储罐、原料栗、原料预热器、汽化装置、蒸发分离器、反应装置、水冷器、高压分离器、低压分离器、火炬总管、粗乙醇预热器和提纯装置；
[0028]所述醋酸储罐、醋酸乙酯储罐出口分别与原料栗入口相连接，各连接管道分别设有一个阀门；所述原料栗出口与原料预热器原料通道入口连接，原料预热器原料通道出口依次连接汽化装置、蒸发分离器，蒸发分离器的气相出口与反应装置连接，液相出口与汽化装置连接;所述反应装置包括蒸汽加热器、醋酸加氢反应器和醋酸乙酯加氢反应器，三者顺序连接，各连接管道间均设有一个阀门，所述醋酸加氢反应器与热交换器之间还设有一个阀门；反应装置出口与热交换器热气通道入口连接，所述热交换器热气通道出口与原料预热器热气通道入口连接，原料预热器热气通道出口依次连接水冷器、高压分离器、低压分离器、粗乙醇预热器和提纯装置;所述高压分离器和低压分离器气相出口与火炬总管连接，高压分尚器气相出口分支与循环气压缩机连接，循环气压缩机与原料气压缩机出口与热交换器原料通道进口连接，热交换器原料通道出口与汽化装置连接。
[0029]实施例2
[0030]如图1所示，一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的方法，包括以下步骤:[0031 ] (I)来自界区外的氢气，经原料气压缩机压缩至6MpaG?10.0MpaG后，与经循环气压缩机增压至6MpaG?10.0MpaG的循环气混合后，再在热交换器中与来自反应装置的出口气换热，加热至170°C?200°C;
[0032](2)醋酸加氢制乙醇时，关闭醋酸乙酯储罐与原料栗、蒸汽加热器与醋酸乙酯加氢反应器之间的阀门，来自醋酸储罐的醋酸溶液经原料栗送至原料预热器预热至120°C?140°(:后，与来自热交换器的原料氢气和循环气的混合气在汽化装置中混合汽化;汽化后的醋酸蒸汽、原料氢气和循环气的混合气在蒸发分离器中脱除所夹带的液相后，液相返回汽化装置的底部，气相进入蒸汽加热器，加热至200 °C?230 0C后送至醋酸加氢反应器进行醋酸催化加氢反应，生成乙醇和醋酸乙酯;醋酸乙酯进入醋酸乙酯加氢反应器，进一步反应生成乙醇和副产物;所述醋酸催化加氢反应过程中氢酸摩尔比为1/10?1/30，所述催化剂为含贵金属钯催化剂。
[0033]醋酸乙酯加氢制乙醇时，关闭醋酸储罐与原料栗、蒸汽加热器与醋酸加氢反应器、醋酸加氢反应器与醋酸乙酯加氢反应器、醋酸加氢反应器与热交换器热气通道入口之间的阀门，来自醋酸乙酯储罐的醋酸乙酯溶液经原料栗送至原料预热器预热至120°C?140°C后，与来自热交换器的原料氢气和循环气的混合气在汽化装置中混合汽化;汽化后的醋酸乙酯蒸汽、原料氢气和循环气的混合气在蒸发分离器中脱除所夹带的液相后，液相返回汽化装置的底部，气相进入蒸汽加热器，加热至230°C?270°C后送至醋酸乙酯加氢反应器进行醋酸乙酯催化加氢反应，生成乙醇和副产物;所述醋酸乙酯加氢反应过程中氢酯摩尔比为I/30?I/60，所述催化剂为含铜催化剂。
[0034](3)醋酸乙酯加氢反应器的出塔气在热交换器中与原料氢气和循环气的混合气换热后，再进入原料预热器与原料醋酸或醋酸乙酯换热后，经水冷器冷却至30°C?50°C，送至高压分离器气液分离；分离后的气相，一部分作为循环气经循环气压缩机增压至6MpaG?
10.0MpaG参与循环，一部分作为弛放气排放至火炬总管，液相减压至0.5MPaG进入低压分离器；
[0035](4)经低压分离器闪蒸的气相送至火炬总管，液相进入粗乙醇预热器预热到100°C?125°C送提纯装置，粗乙醇经提纯装置提纯得到高纯度的乙醇产品。
[0036]本发明采用的汽化装置可以同时解决醋酸、醋酸乙酯加氢制乙醇工艺中醋酸或醋酸乙酯完全汽化的问题，采用的提纯装置使得每吨乙醇产品的蒸汽消耗低于1.5吨，大大低于现有技术的蒸汽消耗。
[0037]本发明原料转化率大于99%，乙醇选择性大于98.9%，相对现有工艺技术均有所提高。整套装置通过工艺参数比如压力、温度、氢酸比等的调节，生产出纯度95%?99.5%的乙醇广品，其中99.5%乙醇广品能达到无水酒精的优等品各项指标。
【主权项】
1.一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的装置，包括原料气压缩机、循环气压缩机、热交换器、醋酸储罐、醋酸乙酯储罐、原料栗、原料预热器、汽化装置、蒸发分离器、反应装置、水冷器、高压分离器、低压分离器、火炬总管、粗乙醇预热器和提纯装置； 其特征在于所述醋酸储罐、醋酸乙酯储罐出口分别与原料栗入口相连接，各连接管道分别设有一个阀门；所述原料栗出口与原料预热器原料通道入口连接，原料预热器原料通道出口依次连接汽化装置、蒸发分离器，蒸发分离器的气相出口与反应装置连接，液相出口与汽化装置连接;所述反应装置包括蒸汽加热器、醋酸加氢反应器和醋酸乙酯加氢反应器，三者顺序连接，各连接管道间均设有一个阀门，所述醋酸加氢反应器与热交换器之间还设有一个阀门；反应装置出口与热交换器热气通道入口连接，所述热交换器热气通道出口与原料预热器热气通道入口连接，原料预热器热气通道出口依次连接水冷器、高压分离器、低压分离器、粗乙醇预热器和提纯装置;所述高压分离器和低压分离器气相出口与火炬总管连接，高压分离器气相出口分支与循环气压缩机连接，循环气压缩机与原料气压缩机出口与热交换器原料通道进口连接，热交换器原料通道出口与汽化装置连接。2.如权利要求1所述的一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的装置的一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)来自界区外的氢气，经原料气压缩机压缩至6MpaG?10.0MpaG后，与经循环气压缩机增压至6MpaG?10.0MpaG的循环气混合后，再在热交换器中与来自反应装置的出口气换热，加热至170°C?200°C; (2)若需要醋酸加氢制乙醇，来自醋酸储罐的醋酸溶液经原料栗送至原料预热器预热至120°C?140°C后，与来自热交换器的原料氢气和循环气的混合气在汽化装置中混合汽化;汽化后的醋酸蒸汽、原料氢气和循环气的混合气在蒸发分离器中脱除所夹带的液相后，液相返回汽化装置的底部，气相进入蒸汽加热器，加热至200°C?230°C后送至醋酸加氢反应器进行醋酸催化加氢反应，生成乙醇和醋酸乙酯;醋酸乙酯进入醋酸乙酯加氢反应器，进一步反应生成乙醇和副产物； 若需要醋酸乙酯加氢制乙醇，来自醋酸乙酯储罐的醋酸乙酯溶液经原料栗送至原料预热器预热至120°C?140°C后，与来自热交换器的原料氢气和循环气的混合气在汽化装置中混合汽化;汽化后的醋酸乙酯蒸汽、原料氢气和循环气的混合气在蒸发分离器中脱除所夹带的液相后，液相返回汽化装置的底部，气相进入蒸汽加热器，加热至230°C?270°C后送至醋酸乙酯加氢反应器进行醋酸乙酯催化加氢反应，生成乙醇和副产物； (3)醋酸乙酯加氢反应器的出塔气在热交换器中与原料氢气和循环气的混合气换热后，再进入原料预热器与原料醋酸或醋酸乙酯换热后，经水冷器冷却至30°C?50°C，送至高压分离器气液分离；分离后的气相，一部分作为循环气经循环气压缩机增压至6MpaG?10.0MpaG参与循环，一部分作为弛放气排放至火炬总管，液相减压至0.5MPaG进入低压分离器； (4)经低压分离器闪蒸的气相送至火炬总管，液相进入粗乙醇预热器预热到100°C?125°C送提纯装置，粗乙醇经提纯装置提纯得到乙醇产品。3.根据权利要求2所述的一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的方法，其特征在于所述醋酸加氢制乙醇工艺中含有醋酸原料的设备及管路使用耐腐蚀材料堆焊inconel或哈氏G。4.根据权利要求2所述的一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的方法，其特征在于所述醋酸催化加氢反应过程中氢酸摩尔比为1/10?1/30，所述催化剂为含贵金属钯催化剂。5.根据权利要求2所述的一种醋酸、醋酸乙酯加氢反应一体化制乙醇的方法，其特征在于所述醋酸乙酯加氢反应过程中氢酯摩尔比为1/30?1/60，所述催化剂为含铜催化剂。
【文档编号】C07C29/149GK106008155SQ201610456928
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】邵守言, 朱桂生, 王忠华, 唐丽, 刘玲, 梁佳, 吴益, 朱言萍
【申请人】江苏索普（集团）有限公司, 江苏索普工程科技有限公司