一種高收率製備無水乙醇的工藝的製作方法
2023-06-03 21:09:16 2
專利名稱：一種高收率製備無水乙醇的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無水乙醇的製造工藝，具體涉及一種高收率製備無水乙醇的工藝。
背景技術：
無水乙醇是重要的有機溶劑，廣泛用於醫藥、塗料、衛生用品、化妝品、油脂等各個方面。同時，無水乙醇還是重要的基本化工原料，用於製造乙醛、乙二烯、乙胺、乙酸乙酯、乙酸、氯乙烷等化學物質，並衍生出醫藥、染料、塗料、香料、合成橡膠、洗滌劑、農藥等產品的許多中間體，其製品多達300種以上。
由於無水乙醇應用廣泛，需求量大,如何實現以較高的收率獲得無水乙醇成為本領域研究的熱點問題。
傳統的無水乙醇製造方法有共沸精餾法、萃取精餾法和膜分離法等，但是這些方法都會不可避免地帶入部分雜質，且投資大、能耗高。
隨著高分子技術的發展，分子篩逐漸以其對高極性分子具有很強的親和力，尤其是對水，在低分壓、低濃度或者高溫等十分苛刻的情況下也能保持極高的吸附率的特性，越來越廣泛的應用於無水酒精的製造中。
分子篩在含水量達到飽和後會失去吸附能力，此時，乙醇脫水塔內的乙醇溶液蒸汽將無法再進行脫水。在傳統的分子篩吸附脫水工藝中，通常將乙醇脫水塔內殘留的乙醇溶液蒸汽冷卻後直接排除，這導致乙醇溶液無法得到充分利用，降低了無水乙醇的收率。
另外，傳統的分子篩吸附脫水工藝，包括低溫吸附和高溫再生兩個主要步驟，再生溫度比吸附溫度高10°c 50°C，主要採用抽真空和衝洗配合的方式使分子篩再生。衝洗即是將無水乙醇產品蒸汽加熱至比分子篩的溫度高10°C 50°C，然後對乙醇脫水塔中的分子篩 進行衝洗，促使水與分子篩脫離，最後再對乙醇脫水塔進行抽真空再生，真空度通常為-O. OSMpa^-O. 09Mpa，達到降低分子篩的殘餘水量的目的。這種方式的缺點在於，需要使用得到的無水乙醇產品對分子篩進行衝洗，衝洗完成後，無水乙醇產品會被稀釋成低濃度乙醇溶液，導致無水乙醇的收率大大降低，現有的分子篩吸附法的收率在60%飛5%之間；需要對無水乙醇產品蒸汽加熱至比分子篩的溫度高10°C 50°C，能量消耗大，提高了無水乙醇製造的成本。發明內容
本發明的目的即在於克服現有的針對乙醇溶液的分子篩吸附脫水工藝無法充分利用乙醇溶液、無水乙醇收率低、能耗大、成本高的不足,提供一種高收率製備無水乙醇的工藝。
本發明的目的通過以下技術方案實現一種高收率製備無水乙醇的工藝，包括如下步驟A.將乙醇水飽和蒸汽加熱形成乙醇水過熱蒸汽；B.將乙醇水過熱蒸汽送入乙醇脫水塔吸附脫水，得到無水乙醇蒸汽，在任意一個乙醇脫水塔中的水濃度飽和前，停止向乙醇脫水塔中送入乙醇水過熱蒸汽，乙醇脫水塔的數量可以根據實際情況進行設定；C.將乙醇脫水塔與逆放緩衝罐均壓，乙醇脫水塔中的低濃度乙醇溶液蒸汽流入逆放緩衝罐中，將流入逆放緩衝罐中的低濃度乙醇溶液蒸汽冷卻至液態後送入精餾塔；D.採用抽真空裝置對乙醇脫水塔抽真空，保持乙醇脫水塔內的真空度為-O. 091Mpa -O. 094Mpa，完成分子篩的再生；E.將精餾塔中精餾後得到的乙醇水飽和蒸汽加熱形成乙醇水過熱蒸汽後送入乙醇脫水塔吸附脫水。
優選的，在所述的步驟C之後，所述的步驟D之前還包括釋放乙醇脫水塔內分子篩吸附的水分的步驟。
優選的，所述的步驟A中，乙醇水飽和蒸汽的質量濃度為9(Γ99%。
優選的，所述的步驟B中，乙醇脫水塔內壓力為O. Γ2. 5Mpa。
優選的，所述的步驟B中，得到無水乙醇蒸汽經換熱至常溫液態，得到無水乙醇產品O
優選的，所述的步驟C中，乙醇脫水塔與逆放緩衝罐均壓前，逆放緩衝罐中壓力為-O. 02 O. 05MPa。
優選的，所述的步驟C中，採用設置於逆放緩衝罐中的換熱管將逆放緩衝罐中的乙醇溶液蒸汽冷卻至液態。
優選的，使用逆放緩衝罐中液態的乙醇溶液與無水乙醇蒸汽換熱，得到無水乙醇女口·廣叩ο
優選的，所述的步驟D中，保持乙醇脫水塔內的真空度為-O. 093Mpa。
優選的，所述的步驟A中，乙醇水過熱蒸汽的溫度為115°C 135°C，所述的步驟E 中，乙醇水過熱蒸汽的溫度為115°C 135°C。
乙醇脫水塔與逆放緩衝罐均壓表示乙醇脫水塔與逆放緩衝罐連通，打開乙醇脫水塔與逆放緩衝罐上的閥門，由於乙醇脫水塔內的壓力大於逆放緩衝罐內的壓力，乙醇脫水塔中的乙醇溶液蒸汽會自動流入逆放緩衝罐內，實現乙醇脫水塔與逆放緩衝罐內部的壓力均衡。
申請人通過研究發現，在乙醇脫水塔內真空度為-O. 09IMpa^-O. 094Mpa的條件下進行分子篩再生，不需要加熱，不需要衝洗，分子篩也能取得很好的再生效果，在相同的再生時間下，分子篩的殘餘水量比傳統工藝下降了 409Γ70%。
申請人通過研究還發現，將乙醇脫水塔內真空度設定為-O. 09IMpa^-O. 094Mpa,能夠取得成本與收益上的平衡。從理論上講，相對真空的壓力為-O.1Mpa，相當於絕對壓力為 0，這在實際中是不可能達到的。要將真空度保持在高於-O. 094Mpa，需要採用尺寸更精確、 材料性能更優異的零部件，於是生產成本就大幅度提高了，而且成本的增幅遠遠大於真空度指標的增幅和因無水乙醇收率提高降低的成本。在能夠在-O. 09IMpa^-O. 094Mpa的條件下通過抽真空實現分子篩的完全再生的情況下，無需進一步提高真空度。
本發明的優點和有益效果在於1.可以在吸附過程停止後，將殘餘在乙醇脫水塔內的乙醇溶液蒸汽通過逆放緩衝罐回收，然後送入精餾塔精餾後再作為原料進行無水乙醇的製備，最大程度上實現了乙醇溶液的充分利用，提高了無水乙醇的收率，降低了生產成本；2.採用逆放緩衝罐中的液態乙醇溶液對無水乙醇蒸汽進行換熱，不但能將無水乙醇蒸汽冷卻成液態成品，也能提高來自逆放緩衝罐的液態乙醇溶液的溫度，使其在精餾時無需再進行升溫，實現了熱能的充分利用；3.不需要衝洗，僅採用抽真空方式對分子篩進行再生，即可使分子篩的殘餘水量比傳統工藝能夠達到的水平低409Γ70%，取得了更好的再生效果，相比於傳統工藝，節省了用於衝洗分子篩的無水乙醇產品，大大提高了無水乙醇的收率，使無水乙醇的收率能夠達到 75%"80% ；4.無需在分子篩再生時對分子篩進行加熱，節省了能源；5.省略了傳統分子篩再生時用於將分子篩降溫到吸附溫度的冷吹步驟，節省了再生時間，提聞了生廣效率。
為了更清楚地說明本發明的實施例，下面將對描述本發明實施例中所需要用到的附圖作作簡單的說明。顯而易見的，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例， 對於本領域的技術人員來講，在不付出創造性勞動的情況下，還可以根據下面的附圖，得到其它附圖。
圖1為實現本發明實施例1、實施例2和實施例3的無水乙醇製造裝置的結構示意圖；圖2為實現本發明實施例4的無水乙醇製造裝置的結構示意圖；其中，附圖標記對應的零部件名稱如下1-乙醇脫水塔Α，2-乙醇脫水塔B，3-真空緩衝罐，4-淡酒儲罐，5-真空泵，61-換熱器 Α，62-換熱器B, 63-換熱器C，71-閥門Α，72-閥門B, 73-閥門C，74-閥門D，75-閥門Ε， 76-閥門F，77-閥門G，78-閥門H，8-逆放緩衝罐，9-換熱管，10-精餾塔，11-輸送泵。
具體實施方式
為了使本領域的技術人員更好地理解本發明，下面將結合本發明實施例中的附圖對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。顯而易見的，下面所述的實施例僅僅是本發明實施例中的一部分，而不是全部。基於本發明記載的實施例，本領域技術人員在不付出創造性勞動的情況下得到的其它所有實施例，均在本發明保護的範圍內。
下面的實施例，都需要配合無水乙醇製造裝置進行。
實施例1:如圖1所示，一種高收率製備無水乙醇的工藝，包括如下步驟Α.將質量濃度為92%的乙醇水飽和蒸汽通過換熱器Α61加熱至115°C形成乙醇水過熱蒸汽。
B.打開閥門A71和閥門E75，關 閉閥門B72，將乙醇水過熱蒸汽送入乙醇脫水塔Al 內進行吸附脫水，乙醇脫水塔Al的壓力為O.1Mpa,乙醇溶液蒸汽從乙醇脫水塔Al的頂部進入，穿過吸附床層後，水分被分子篩吸收，得到無水乙醇蒸汽。打開閥門E75，將無水乙醇蒸汽從乙醇脫水塔Al的底部放出，經過換熱器B62換熱至常溫液態後儲存，即得到無水乙醇產品，該無水乙醇產品的質量濃度大於99. 85%。在乙醇脫水塔Al中的水濃度接近飽和前， 停止向乙醇脫水塔Al中送入乙醇水過熱蒸汽。
C.逆放緩衝罐8內壓力保持-O. 02MPa，關閉閥門A71和閥門E75，打開閥門B72 和閥門G77，乙醇脫水塔Al的內部與逆放緩衝罐8的內部連通，由於逆放緩衝罐8內的壓力小於乙醇脫水塔Al內的壓力，乙醇脫水塔Al內的乙醇溶液蒸汽自動流入逆放緩衝罐8內， 直至乙醇脫水塔Al和逆放緩衝罐8的內部壓力相等。逆放緩衝罐8內設置有換熱管9，乙醇溶液蒸汽通過換熱管9冷卻至液態，液態的乙醇溶液在輸送泵11的作用下被送至精餾塔 10中。
D.關閉閥門A71和閥門E75，打開閥門B72和閥門H78，使乙醇脫水塔Al中的水分逆向流出，釋放分子篩吸附的水分。上述水分通過換熱器C63換熱至液態後進入真空緩衝罐3，隨後排入淡酒儲罐4儲存。將乙醇脫水塔Al內的溫度維持在120°C，採用真空泵5對乙醇脫水塔Al抽真空，抽真空時間為50s，使乙醇脫水塔Al內的真空度保持為-O. 091Mpa, 完成分子篩的再生，分子篩的殘餘水量比傳統工藝降低了 43%。在抽真空時，抽取的乙醇溶液蒸汽被換熱器C63換熱至液態後進入真空緩衝罐3，隨後排入淡酒儲罐4儲存。
E.將精餾塔10中精餾後的乙醇水飽和蒸汽加熱形成溫度為120°C的乙醇水過熱蒸汽後送入乙醇脫水塔Al和乙醇脫水塔B2中吸附脫水。
在本實施例中，乙醇脫水塔Al和乙醇脫水塔B2分別進行吸附和再生，當乙醇脫水塔Al在進行吸附時，乙醇脫水塔B2在進行再生；當乙醇脫水塔B2在進行吸附時，乙醇脫水塔Al在進行再生，保證裝置的連續性。
乙醇脫水塔B2進行吸附和再生的過程與乙醇脫水塔Al相同，乙醇脫水塔B2通過閥門C73、閥門D74和閥門F76控制乙醇脫水塔B2與其它設備的通斷。
在本實施例中，無水乙醇的收率為75%。
實施例2 如圖1所示，一種高收率製備無水乙醇的工藝，包括如下步驟 A.將質量濃度為92%的乙醇水飽和蒸汽通過換熱器A61加熱至131°C形成乙醇水過熱蒸汽。
B.打開閥門A71和閥門E75，關閉閥門B72，將乙醇水過熱蒸汽送入乙醇脫水塔Al 內進行吸附脫水，乙醇脫水塔Al的壓力為O.1Mpa,乙醇溶液蒸汽從乙醇脫水塔Al的頂部進入，穿過吸附床層後，水分被分子篩吸收，得到無水乙醇蒸汽。打開閥門E75，將無水乙醇蒸汽從乙醇脫水塔Al的底部放出，經過換熱器B62換熱至常溫液態後儲存，即得到無水乙醇產品，該無水乙醇產品的質量濃度大於99. 85%。在乙醇脫水塔Al中的水濃度接近飽和前， 停止向乙醇脫水塔Al中送入乙醇水過熱蒸汽。
C.逆放緩衝罐8內壓力保持0.02MPa，關閉閥門A71和閥門E75，打開閥門B72和閥門G77，乙醇脫水塔Al的內部與逆放緩衝罐8的內部連通，由於逆放緩衝罐8內的壓力小於乙醇脫水塔Al內的壓力，乙醇脫水塔Al內的乙醇溶液蒸汽自動流入逆放緩衝罐8內， 直至乙醇脫水塔Al和逆放緩衝罐8的內部壓力相等。逆放緩衝罐8內設置有換熱管9，乙醇溶液蒸汽通過換熱管9冷卻至液態，液態的乙醇溶液在輸送泵11的作用下被送至精餾塔 10中。
D.關閉閥門A71和閥門E75，打開閥門B72和閥門H78，使乙醇脫水塔Al中的水分逆向流出，釋放分子篩吸附的水分。上述水分通過換熱器C63換熱至液態後進入真空緩衝罐3，隨後排入淡酒儲罐4儲存。將乙醇脫水塔Al內的溫度維持在131°C，採用真空泵5 對乙醇脫水塔Al抽真空，抽真空時間為50s，使乙醇脫水塔Al和乙醇脫水塔B2內的真空度保持為-O. 093Mpa，完成分子篩的再生，分子篩的殘餘水量比傳統工藝降低了 68%。在抽真空時，抽取的乙醇溶液蒸汽被換熱器C63換熱至液態後進入真空緩衝罐3，隨後排入淡酒儲罐4儲存。
E.將精餾塔10中精餾後的乙醇水飽和蒸汽加熱形成溫度為131°C的乙醇水過熱蒸汽後送入乙醇脫水塔Al和乙醇脫水塔B2中吸附脫水。
在本實施例中，乙醇脫水塔Al和乙醇脫水塔B2分別進行吸附和再生，當乙醇脫水塔Al在進行吸附時，乙醇脫水塔B2在進行再生；當乙醇脫水塔B2在進行吸附時，乙醇脫水塔Al在進行再生，保證裝置的連續性。
乙醇脫水塔B2進行吸附和再生的過程與乙醇脫水塔Al相同，乙醇脫水塔B2通過閥門C73、閥門D74和閥門F76控制乙醇脫水塔B2與其它設備的通斷。
在本實施例中，無水乙醇的收率為79%。
實施例3 如圖1所示，一種高收率製備無水乙醇的工藝，包括如下步驟A.將質量濃度為92%的乙醇水通過換熱器A61加熱至135°C形成乙醇溶液蒸汽。
B.打開閥門A71和閥門E75，關閉閥門B72，將乙醇 水過熱蒸汽送入乙醇脫水塔Al 內進行吸附脫水，乙醇脫水塔Al的壓力為2. 5Mpa,乙醇溶液蒸汽從乙醇脫水塔Al的頂部進入，穿過吸附床層後，水分被分子篩吸收，得到無水乙醇蒸汽。打開閥門E75，將無水乙醇蒸汽從乙醇脫水塔Al的底部放出，經過換熱器B62換熱至常溫液態後儲存，即得到無水乙醇產品，該無水乙醇產品的質量濃度大於99. 85%。在乙醇脫水塔Al中的水濃度接近飽和前， 停止向乙醇脫水塔Al中送入乙醇水過熱蒸汽。
C.逆放緩衝罐8內壓力保持0.05MPa，關閉閥門A71和閥門E75，打開閥門B72和閥門G77，乙醇脫水塔Al的內部與逆放緩衝罐8的內部連通，由於逆放緩衝罐8內的壓力小於乙醇脫水塔Al內的壓力，乙醇脫水塔Al內的乙醇溶液蒸汽自動流入逆放緩衝罐8內， 直至乙醇脫水塔Al和逆放緩衝罐8的內部壓力相等。逆放緩衝罐8內設置有換熱管9，乙醇溶液蒸汽通過換熱管9冷卻至液態，液態的乙醇溶液在輸送泵11的作用下被送至精餾塔 10中。
D.關閉閥門A71和閥門E75，打開閥門B72和閥門H78，使乙醇脫水塔Al中的水分逆向流出，釋放分子篩吸附的水分。上述水分通過換熱器C63換熱至液態後進入真空緩衝罐3，隨後排入淡酒儲罐4儲存。將乙醇脫水塔Al內的溫度維持在135°C，採用真空泵5 對乙醇脫水塔Al抽真空，抽真空時間為50s，使乙醇脫水塔Al和乙醇脫水塔B2內的真空度保持為-O. 094Mpa，完成分子篩的再生，分子篩的殘餘水量比傳統工藝降低了 68%。在抽真空時，抽取的乙醇溶液蒸汽被換熱器C63換熱至液態後進入真空緩衝罐3，隨後排入淡酒儲罐4儲存。
E.將精餾塔10中精餾後的乙醇水飽和蒸汽加熱形成溫度為135°C的乙醇水過熱蒸汽後送入乙醇脫水塔Al和乙醇脫水塔B2中吸附脫水。
在本實施例中，乙醇脫水塔Al和乙醇脫水塔B2分別進行吸附和再生，當乙醇脫水塔Al在進行吸附時，乙醇脫水塔B2在進行再生；當乙醇脫水塔B2在進行吸附時，乙醇脫水塔Al在進行再生，保證裝置的連續性。
乙醇脫水塔B2進行吸附和再生的過程與乙醇脫水塔Al相同，乙醇脫水塔B2通過閥門C73、閥門D74和閥門F76控制乙醇脫水塔B2與其它設備的通斷。
在本實施例中，無水乙醇的收率為79%。
實施例4:如圖2所示，本實施例與實施例1基本相同，不同之處在於，逆放緩衝罐8內的乙醇溶液經過換熱器B62後進入精餾塔10。這種方法的優點在於，在換熱器B62中，無水乙醇蒸汽能夠與低濃度乙醇溶液進行熱交換，無水乙醇蒸汽溫度降低得到無水乙醇成品，低濃度乙醇溶液溫度升高，使其在精餾時無需再進行升溫，實現了熱能的充分利用。
如上所述，便可較好的實現本發明。
需要說明的是，分子篩的殘餘水量的測量為本領域技術人員的公知常識，此處不再贅述。
抽真空時間可以根據實際情況設定，抽真空時間越長，分子篩的殘餘水量越低。
權利要求
1.一種高收率製備無水乙醇的工藝，其特徵在於，包括如下步驟A.將乙醇水飽和蒸汽加熱形成乙醇水過熱蒸汽；B.將乙醇水過熱蒸汽送入乙醇脫水塔吸附脫水，得到無水乙醇蒸汽，在任意一個乙醇脫水塔中的水濃度飽和前，停止向乙醇脫水塔中送入乙醇水過熱蒸汽；C.將乙醇脫水塔與逆放緩衝罐均壓，乙醇脫水塔中的低濃度乙醇溶液蒸汽流入逆放緩衝罐中，將逆放緩衝罐中的低濃度乙醇溶液蒸汽冷卻至液態後送入精餾塔；D.採用抽真空裝置對乙醇脫水塔抽真空，保持乙醇脫水塔內的真空度為-O. 091Mpa -O. 094Mpa，完成分子篩的再生；E.將精餾塔中精餾後得到的乙醇水飽和蒸汽加熱形成乙醇水過熱蒸汽後送入乙醇脫水塔吸附脫水。
2.根據權利要求1所述的一種高收率製備無水乙醇的工藝，其特徵在於在所述的步驟C之後，所述的步驟D之前還包括釋放乙醇脫水塔內分子篩吸附的水分的步驟。
3.根據權利要求1所述的一種高收率製備無水乙醇的工藝，其特徵在於所述的步驟A 中，乙醇水飽和蒸汽的質量濃度為9(Γ99%。
4.根據權利要求1所述的一種高收率製備無水乙醇的工藝，其特徵在於所述的步驟B 中，乙醇脫水塔內壓力為O. Γ2. 5Mpa。
5.根據權利要求1所述的一種高收率製備無水乙醇的工藝，其特徵在於所述的步驟B 中，得到無水乙醇蒸汽經換熱至常溫液態，得到無水乙醇產品。
6.根據權利要求1所述的一種高收率製備無水乙醇的工藝，其特徵在於所述的步驟C 中，乙醇脫水塔與逆放緩衝罐均壓前,逆放緩衝罐中壓力為-O. 02、. 05MPa。
7.根據權利要求1所述的一種高收率製備無水乙醇的工藝，其特徵在於所述的步驟 C中，採用設置於逆放緩衝罐中的換熱管將逆放緩衝罐中的低濃度乙醇溶液蒸汽冷卻至液態。
8.根據權利要求5所述的一種高收率製備無水乙醇的工藝，其特徵在於使用逆放緩衝罐中液態的乙醇溶液與無水乙醇蒸汽換熱，得到無水乙醇產品。
9.根據權利要求1所述的一種高收率製備無水乙醇的工藝，其特徵在於所述的步驟D 中,保持乙醇脫水塔內的真空度為-O. 093Mpa。
10.根據權利要求1所述的一種高收率製備無水乙醇的工藝，其特徵在於所述的步驟 A中，乙醇水過熱蒸汽的溫度為115°C 135°C，所述的步驟E中，乙醇水過熱蒸汽的溫度為 115°C 135°C。
全文摘要
本發明公開了一種高收率製備無水乙醇的工藝，包括如下步驟A．將乙醇水溶液飽和蒸汽形成乙醇水過熱蒸汽；B．將乙醇水過熱蒸汽送入乙醇脫水塔吸附脫水，在任意一個乙醇脫水塔中的水濃度飽和前，停止向乙醇脫水塔中送入乙醇水過熱蒸汽；C．將乙醇脫水塔與逆放緩衝罐均壓，將逆放緩衝罐中的乙醇溶液蒸汽冷卻至液態後送入精餾塔；D．抽真空，保持乙醇脫水塔內的真空度為-0.091Mpa~-0.094Mpa，完成分子篩的再生；E．將精餾塔中精餾後的乙醇水飽和蒸汽加熱形成乙醇水過熱蒸汽後送入乙醇脫水塔。本發明的優點在於，充分利用乙醇溶液、無水乙醇收率高、能耗低、成本低。
文檔編號C07C29/80GK102992954SQ20131000166
公開日2013年3月27日 申請日期2013年1月5日 優先權日2013年1月5日
發明者鍾婭玲, 曾啟明, 鍾雨明, 王力, 陳天洪, 高利梅 申請人:四川亞連科技有限責任公司