。干燥塔底部的温度,即离开的经干燥的经纯化产物料流的温度优选为 130°C至185°C,例如140°C至180°C或150°C至175°C。在干燥塔的顶部处的温度,S卩塔顶 料流的温度优选为ll〇°C至150°C,例如120°C至150°C或130°C至145°C。在一些实施方案 中,干燥塔中的压力为2巴至7巴,例如3巴至6巴或4巴至5巴。任选地,可以将经干燥 的经纯化的产物料流116和具有杂质如醛和/或丙酸的乙酸114进一步在一个或多个保护 床和/或重馏分塔中处理以进一步除去杂质如卤化物或较重的酸如丙酸和/或酯。
[0081] 可以在塔顶接收器中冷却和浓缩来自干燥塔的塔顶料流。在一些实施方案中,所 述塔顶料流可以分相并且使轻相回流至所述干燥塔。塔顶料流的剩余部分(轻相或重相) 可以返回所述羰基化反应器。
[0082] 在另一实施方案中,在回收乙酸期间可以获得一个或多个排出气流132。例如来自 所述轻馏分塔的倾析器的排出气体可以经由任选的管线133与所述反应器排出气体110合 并。这允许捕集和分离与闪蒸器的蒸气料流一起经过的任意氢气。此外,可以回收所述排 出气体中的任意一氧化碳以转化为另外的乙酸。排出气流132也可以作为纯化排出物134 而清除。
[0083] 氢化单元
[0084] 如图2中所示,可以将从所述排出气体回收的氢气和从羰基化分离单元112产生 的乙酸共同进料至氢化单元140以生产乙醇。取决于单元112中的纯化,可以将经纯化的 乙酸料流进料至氢化单元140或可以将包含乙酸和杂质如乙酸甲酯、酸酐、乙醛、丙酸及其 混合物的料流进料至氢化单元。可以将一部分乙酸与所述氢化单元140整合并将另一部分 乙酸分离为另外的产物。出于本发明的目的,将就乙酸描述示例性的氢化方法,但是其也可 适用于乙酸酐。
[0085] 进料至所述氢化反应器的乙酸还可以包含其它羧酸、酯和酸酐以及醛和/或酮如 乙醛和丙酮。优选地,合适的乙酸进料流包含一种或多种选自乙酸、乙酸酐、乙醛、乙酸乙酯 及其混合物。还可以在本发明的方法中氢化这些其它化合物。在一些实施方案中,羧酸如 丙酸或其酸酐的存在在生产丙醇方面可以是有益的。水也可以存在于所述乙酸进料中。
[0086] 所述乙酸可以在反应温度蒸发,这之后可以将蒸发的乙酸连同未稀释状态或用相 对惰性的载气如氮气、氩气、氦气、二氧化碳等稀释的氢气一起进料。对于在蒸气状态运行 的反应而言,应当在系统中控制温度,从而使其不降至低于乙酸的露点。在一个实施方案 中,所述乙酸可以在乙酸的沸点于特定的压力下蒸发,然后可以将蒸发的乙酸进一步加热 至反应器入口温度。在另一实施方案中,在蒸发前将所述乙酸与其它气体混合,然后将混合 的蒸气加热至反应器入口温度。优选地,通过将氢气和/或再循环气体在处于或低于125°C 的温度通过所述乙酸而将所述乙酸转变至蒸气状态,然后将合并的气态料流加热至反应器 入口温度。
[0087] 在优选的实施方案中,在固定床反应器中使用催化剂,所述固定床反应器呈例如 管线或管道的形状,在其中使典型地呈蒸气形式的反应物经过或穿过所述催化剂。可以使 用其它反应器,如流化床反应器或沸腾床反应器。在一些情形,可以将氢化催化剂与惰性材 料结合使用以调节穿过催化剂床的反应物料流的压降和反应物化合物与催化剂颗粒的接 触时间。
[0088] 反应器中的氢化可以在液相或可以在气相中进行。优选地,所述反应在气相中在 以下条件下进行。反应温度可以在125°C至350°C,例如200°C至325°C,225°C至300°C或 250°C至300°C的范围。氢化反应器压力可以在10kPa至3000kPa,例如50kPa至2300kPa或 lOOkPa至1500kPa的范围。可以将反应物以大于500hr\例如大于lOOOhr\大于2500hr1 或甚至大于SOOOhr1的气时空速(GHSV)进料至反应器。在所述GHSV的范围方面,其可以 在 50hr1 至 50, 000hr\ 例如 500hr1 至 30, 000hr\ 1000hr1 至 10, 000hr1 或 1000hr1 至 6500hr1的范围。
[0089] 尽管并不存在对使用较高压力的阻碍,但所述氢化任选地在正好足以克服在选 定的GHSV穿过催化剂床的压降的压力下进行,应理解的是在高的空速例如5000hr1或 6, 500hr1下可能经受穿过反应器床的相当大的压降。
[0090] 尽管所述反应每摩尔乙酸消耗两摩尔氢气以生产一摩尔乙醇,但是进料料流中的 氢气比乙酸的实际摩尔比可以在约100:1至1:100,例如50:1至1:50,20:1至1:2或18:1 至2:1变化。最优选地,所述氢气比乙酸的摩尔比大于2:1,例如大于4:1或大于8:1。在一 些实施方案中,根据需要可以将从排出气体回收的另外的氢气用于增加氢气比乙酸之比。
[0091] 取决于变量,如乙酸的量、催化剂、反应器、温度和压力,接触或停留时间也可以宽 范围地变化。当使用不同于固定床的催化系统时,典型的接触时间的范围在几分之一秒至 长于若干小时,优选地,至少对于气相反应而言,接触时间为〇. 1至100秒,例如〇. 3至80 秒或0. 4至30秒。
[0092] 氢化乙酸以形成乙醇优选在氢化催化剂存在下在反应器中进行。在一个实施方案 中,所述氢化催化剂可以为双功能催化剂且可以转化乙酸和乙酸乙酯。所述催化剂优选不 是甲醇合成催化剂并且基本上不含铜和/或锌(包括其氧化物)。合适的氢化催化剂包括 任选地在催化剂载体上的包含第一金属和任选的一种或多种第二金属、第三金属或任意数 量的另外的金属的催化剂。一些示例性催化剂组合物的优选的双金属组合包括铂/锡、铂 /钌、铂/铼、钯/钌、钯/铼、钴/钯、钴/铂、钴/铬、钴/钌、钴/锡、银/钯、镍/钯、金/ 钯、钌/铼、和钌/铁。另外的金属组合可以包括钯/铼/锡、钯/铼/钴、钯/铼/镍、铂 /锡/钯、钼/锡/钴、钼/锡/铬和铂/锡/镍。示例性氢化催化剂进一步描述于美国专 利第7, 608, 744和7, 863, 489和8, 471,075号,其全部内容通过引用并入本文。在另一实 施方案中,所述催化剂包括如美国专利第7, 923, 405号中描述的类型的Co/Mo/S催化剂,其 全部内容通过引用并入本文。
[0093] 在一个实施方案中,所述氢化催化剂包含第一金属,选自铜、铁、钴、镍、钌、铑、钯、 锇、铱、铂、钛、锌、铬、铼、钼和钨。所述第一金属可以选自铂、钯、钴、镍和钌。更优选地,所 述第一金属为铂或钯。在其中所述第一金属包含铂的本发明的实施方案中,由于对铂高需 求而优选的是所述催化剂包含少于5重量%,例如少于3重量%或少于1重量%的量的钼。
[0094] 如上文所指出,在一些实施方案中,所述催化剂进一步包含第二金属,其将典型地 起助催化剂的作用。如果存在的话,所述第二金属优选选自铜、钼、锡、铬、铁、钴、钒、钨、钯、 铂、镧、铈、锰、钌、铼、金和镍。所述第二金属可以选自铜、锡、钴、铼和镍。更优选地,所述第 二金属为锡或铼。
[0095] 在一个实施方案中,所述一种或多种活性金属包括第一金属,选自铜、铁、钴、镍、 钌、铑、铂、钯、锇、铱、钛、锌、铬、铼、钼和钨。所述一种或多种活性金属可以进一步包括第二 金属,选自铜、钼、锡、络、铁、钴、银、妈、钯、钼、镧、铺、猛、舒、铼、金和镍。优选地,所述第二 金属不同于所述第一金属。
[0096] 在其中所述氢化催化剂包括两种或多种金属,例如第一金属和第二金属的某些实 施方案中,所述第一金属以〇. 1至10重量%,例如〇. 1至5重量%或0. 1至3重量%的量 存在于所述催化剂中。所述第二金属优选以〇. 1至20重量%,例如0. 1至10重量%或0. 1 至5重量%的量存在。对于包含两种或多种金属的催化剂而言,所述两种或多种金属可以 与另一种成合金或可以包含非合金的金属溶液或混合物。
[0097] 优选的金属比例可以取决于用于所述催化剂中的金属而变化。在一些示例性实 施方案中,所述第一金属比所述第二金属的摩尔比为10:1至1:10,例如4:1至1:4,2:1至 1:2,1.5:1 至 1:1.5 或 1. 1:1 至 1:1. 1。
[0098] 所述催化剂还可以包含选自上文关于所述第一或第二金属所列出的金属的任一 种的第三金属,只要所述第三金属不同于所述第一和第二金属。在优选的方面,所述第三金 属选自钴、钯、钌、铜、锌、铂、锡和铼。更优选地,所述第三金属选自钴、钯和钌。当存在时,所 述第三金属的总重量优选为0.05至7. 5重量%,例如0. 1至5重量%或0. 1至3重量%。
[0099] 除了所述一种或多种金属以外,在一些实施方案中,所述催化剂还包含载体或改 性的载体。如本文所使用的术语"改性的载体"是指包括载体材料和调节载体材料的酸度 的载体改性剂的载体。
[0100] 所述载体或改性的载体的总重量基于所述催化剂的总重量计优选为75至99. 9重 量%,例如78至97重量%或80至95重量%。在使用改性的载体的优选实施方案中,所述 载体改性剂以〇. 1至50重量%,例如0. 2至25重量%,0. 5至15重量%或1至8重量%的 量存在,基于所述催化剂的总重量计。所述催化剂的金属可以遍布所述载体而分散、遍布所 述载体分层、涂覆在所述载体的外表面上(即蛋壳)或修饰在所述载体的表面上。
[0101] 如将会被本领域普通技术人员所意识到那样,选择载体材料而使得催化剂体系在 用于形成乙醇的方法条件下具备合适的活性、选择性和耐用性。
[0102] 合适的载体材料可以包括例如稳定的金属氧化物基载体或陶瓷基载体。优选的载 体包括含硅载体如二氧化硅、二氧化硅/氧化铝、第IIA族硅酸盐如偏硅酸钙、热解二氧化 硅、高纯二氧化硅,及其混合物。其它载体可以包括,但不限于氧化铁、氧化铝、二氧化钛、氧 化锆、氧化镁、碳、石墨、高表面积石墨化碳、活性炭,及其混合物。
[0103] 在优选的实施方案中,所述载体选自二氧化硅、二氧化硅/氧化铝、偏硅酸钙、热 解二氧化硅、高纯二氧化硅、碳、氧化铝,及其混合物。
[0104] 如所指出那样,可以采用载体改性剂将所述催化剂载体改性。在一些实施方案中, 所述载体改性剂可以为增加所述催化剂的酸度的酸性改性剂。合适的酸性载体改性剂可以 选自:第IVB族金属的氧化物、第VB族金属的氧化物、第VIB族金属的氧化物、第VIIB族金 属的氧化物、第VIIIB族金属的氧化物、铝氧化物,及其混合物。酸性载体改