一种醋酸酯加氢制乙醇的能量耦合精馏方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化工过程中的分离工艺以及分离过程中能量利用的方法，确切地 来说是一种醋酸酯加氢制乙醇的能量耦合精馏方法。 二、
【背景技术】
[0002] 乙醇，俗称酒精，室温下是一种无色且有特殊香味的挥发性液体。乙醇易燃，是常 用的燃料、溶剂和消毒剂；作为一种重要的基础化工原料，它被广泛地应用于食品、化工、军 工、医药等诸多领域。
[0003] 工业上一般用淀粉发酵法或乙烯水合法制取乙醇。近年来随着煤化工的兴起，煤 制乙醇逐渐走入视野。煤制乙醇是指以煤为原料经气化为合成气或者以工厂废气（主要成 分均为⑶和氏）为原料，采用不同的工艺路线生产乙醇的过程。目前，以煤为源头生产乙 醇的工艺路线主要有四条；见图2。
[0004] 从反应机理来看，直接法路径较短，但由于其C0转化率低，乙醇的选择性和原料 利用率较低，目前主要处于试验研究阶段，鲜有工业应用的报道。间接法虽然路径较长，但 原料的转化率及乙醇的选择性均达到了较高的水平，对于催化剂及反应过程的研究也已经 达到大规模商业化推广的阶段，目前已有大规模工业装置在建。
[0005] 醋酸直接加氢法制乙醇的优势为：路径相对较短；投资收益率较高。劣势为：大多 采用贵金属催化剂，成本高；醋酸原料反应转化率达不到1〇〇%，对设备材质要求较高；反 应有水产生，分离能耗较高。
[0006] 醋酸酯化加氢法制乙醇解决了直接加氢法存在的主要问题，其优势为：采用非贵 金属催化剂，成本较低；对设备材质要求较低；反应无水产生，分离能耗较低。劣势为：多一 步酯化反应，反应流程较长。
[0007] 乙醇可粗分为无水乙醇（乙醇质量分数彡99. 5% )、工业乙醇（乙醇质量分数 彡95% )、燃料乙醇（乙醇质量分数彡92. 1% )等不同级别，根据不同的规格可采用不同的 分离工艺。
[0008] 本发明所述的粗醇是指在铜系催化剂作用下醋酸甲酯（下简称醋酸酯）加氢制乙 醇直接得到的粗醇产品，该混合物中各组分如下：
[0009]
[0010] 备注：微量水为原料中带入水，加氢反应本身无水生成。 三、
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于通过精馏工艺对醋酸酯加氢制乙醇直接得到的粗醇产品进行 分离，一方面得到产品甲醇、乙醇，另一方面回收轻组分醋酸酯循环利用。所要解决的技术 问题是通过能量耦合以降低装置的能耗。
[0012] 本发明所述的精馏是由脱轻塔、甲醇塔和乙醇塔构成的三塔装置进行三塔精馏， 具体过程如下：
[0013] 粗醇首先进入脱轻塔，经脱轻塔分离后，塔顶气相为醋酸酯和甲醇等的混合蒸汽； 经脱轻塔冷凝器冷凝后，一部分冷凝液返回脱轻塔塔顶回流，另一部分以醋酸酯为主的轻 组分返回上游醋酸酯加氢工段，回收循环加氢利用；塔釜为含有微量水、丙醇等的乙醇、甲 醇混合溶液，栗送进入甲醇塔进行分离。
[0014] 脱轻塔（1)的操作压力为常压，塔顶温度55-65°C，塔釜温度65-75°C，回流比 1-50〇
[0015] 经甲醇塔分离后，塔顶气相为甲醇；经甲醇塔冷凝器冷凝后，一部分冷凝液返回甲 醇塔塔顶回流，另一部分作为甲醇产品（质量分数多99. 9% )采出去产品储罐；塔釜为含 有微量水、丙醇等的乙醇溶液（质量分数多98% )，栗送进入乙醇塔进一步分离。
[0016] 甲醇塔（2)的操作压力为0? 2-0. 8MPa，塔顶温度80-130°C，塔釜温度100_150°C， 回流比1_30。
[0017] 经乙醇塔分离后，塔顶气相为乙醇（质量分数彡99.5%)和水（质量分数 < 0. 5% )的混合蒸汽；经乙醇塔冷凝器冷凝后，一部分冷凝液返回乙醇塔塔顶回流，另一 部分作为乙醇产品采出去产品储罐；塔釜为含微量丙醇等的重组分溶液。
[0018] 乙醇塔（3)的操作压力为0? 01-0. 09MPa的负压或常压，塔顶温度40-90°C，塔釜温 度 50-100°C，回流比 1-30。
[0019] 本发明所称的能量耦合精馏方法是在脱轻塔常压、甲醇塔正压、乙醇塔常压或负 压操作条件下，利用甲醇塔塔顶蒸汽冷凝热供给脱轻塔及乙醇塔塔釜液的再沸热，以实现 精馏工序的能量耦合，降低能耗。具体方法如下：
[0020] 由于脱轻塔设置在甲醇塔之前，所以在脱轻塔塔釜需设置第一、第二两台再沸器， 开车时使用第一再沸器，蒸汽供热；正常操作时使用第二再沸器，由甲醇塔塔顶气气相供 热，为此，第二再沸器同甲醇塔的塔顶与甲醇塔冷凝器之间构成一个回路。
[0021] 在脱轻塔塔釜和甲醇塔塔釜之间设置换热器，脱轻器的塔釜液经换热器预热升温 后栗送进入甲醇塔；甲醇塔的塔釜液经换热器换热后栗送进入乙醇塔。
[0022] 在甲醇塔塔釜设置第三再沸器，蒸汽供热。
[0023] 在乙醇塔釜设置第四再沸器，第四再沸器同甲醇塔的塔顶与甲醇塔冷凝器之间构 成一个回路，由甲醇塔塔顶气气相供热，实现对乙醇塔塔釜液进行加热，从而省略蒸汽供 热。
[0024] 所述的再沸器就是热交换器，可以是列管式或盘管式等常用的热交换器。
[0025] 本方法采用脱轻、甲醇塔、乙醇塔三塔联合操作，充分考虑轻组分的循环利用，使 单程未转化的醋酸酯通过脱轻塔分离后返回上游加氢工段。同时得到较高纯度的甲醇产品 (质量份彡99% )和乙醇产品（质量份彡99. 2% )。
[0026] 本方法充分考虑能量的综合利用，很好的实现了甲醇塔和脱轻塔及乙醇塔的能量 耦合；吨产品乙醇的循环水消耗节省至少200吨，蒸汽消耗节省至少2. 5吨。 四、【附图说明】
[0027] 图1为本方法的流程示意图。
[0028] 图中：1.脱轻塔，2.甲醇塔，3.乙醇塔，4.脱轻塔冷凝器，5.第二再沸器，6.第一 再沸器，7.甲醇器冷凝器，8.第三再沸器，9.乙醇塔冷凝器，10.第四再沸器，11.换热器， 12.甲