[發(fā)明專利]乙醇蒸餾脫水節(jié)能工藝及設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910068397.7
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101525272A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李洪;李鑫鋼;李學(xué)剛;姜斌;隋紅
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C07C31/08
• 分類號: C07C31/08;C07C29/80;C10L1/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所
• 代理人: 王 麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及乙醇蒸餾脫水節(jié)能工藝及設(shè)備，生產(chǎn)的高濃度乙醇可以用作化工原料、無 水溶劑或用來生產(chǎn)燃料乙醇等。

背景技術(shù)

乙醇按生產(chǎn)方式可分為發(fā)酵乙醇和合成乙醇，世界乙醇產(chǎn)量的93％是由發(fā)酵法生產(chǎn) 的。其原料來源十分廣泛，主要包括谷物原料(玉米、小麥、高粱、水稻)、薯類原料(甘 薯、木薯、馬鈴薯)、糖質(zhì)原料(甘蔗、甜菜、糖蜜)和纖維素原料。生物質(zhì)經(jīng)發(fā)酵后， 得到乙醇體積分?jǐn)?shù)含量為5％～30％的發(fā)酵醪液，發(fā)酵醪液精餾和脫水后即可得到無水乙 醇產(chǎn)品。

無水乙醇廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)原料、有機(jī)溶劑以及機(jī)車燃料等，其中用作機(jī)車燃料的 無水乙醇又稱燃料乙醇。目前我國能源對外依存度不斷增加，能源安全問題日益突出；我 國的環(huán)境污染問題嚴(yán)重制約了國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展；我國“三農(nóng)”問題突出。大力發(fā)展燃料 乙醇生產(chǎn)技術(shù)對解決上述問題具有重要意義。

燃料乙醇分為兩種，一是無水乙醇中加入體積分?jǐn)?shù)為5％左右的變性劑(一般為無鉛 汽油或其他無鉛烴類)得到燃料乙醇，可以直接代替化石燃料成為機(jī)車用燃料；二是向汽 油或柴油中加入一定比例(5％～20％)的無水乙醇制成汽油醇或柴油醇。由于乙醇的發(fā) 火性較差，用于燃料時乙醇中水含量不得高于0.5％(而對各種酯類、醛類及雜醇油等雜 質(zhì)含量無特殊要求)，因此必須使用脫水處理后的無水乙醇來生產(chǎn)燃料乙醇。

傳統(tǒng)的高濃度乙醇生產(chǎn)工藝流程中，乙醇脫水過程與乙醇精餾過程是分開的，具體的 工藝流程如圖1所示。乙醇原料1經(jīng)過乙醇精餾塔2后得到的塔頂氣相5進(jìn)入冷凝器15， 冷凝得到的液相物料進(jìn)入回流儲罐7，其中部分液相物料作為回流液8返回乙醇精餾塔2， 余下液相13進(jìn)入再蒸發(fā)器14，再蒸發(fā)后氣相16后進(jìn)入吸附單元11，吸附后得到需要的高 濃度乙醇產(chǎn)品12。在此流程中經(jīng)精餾過后，冷凝得到體積比接近乙醇-水共沸物組成(乙 醇體積比為97.6％)的液態(tài)含水乙醇，此液態(tài)含水乙醇在進(jìn)入吸附單元之前，需要再次蒸 發(fā)成氣態(tài)并且加壓進(jìn)料，這無疑會造成大量熱能的浪費(fèi)。

節(jié)能降耗是高濃度乙醇生產(chǎn)企業(yè)降低產(chǎn)品成本的有效途徑，節(jié)能型高濃度乙醇生產(chǎn)工 藝流程的開發(fā)受到越來越多的關(guān)注。本發(fā)明就從節(jié)能降耗的角度提出了一種乙醇蒸餾、脫 水工藝及設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明給出了一個新型的乙醇蒸餾脫水生產(chǎn)工藝及設(shè)備，能夠有效降低過程能耗，節(jié) 約高濃度乙醇生產(chǎn)成本，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

本發(fā)明的一種乙醇蒸餾脫水生產(chǎn)工藝，技術(shù)方案是：

a)乙醇精餾塔塔頂氣相采用部分冷凝；

b)部分冷凝后的氣相進(jìn)入壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)加壓；

c)壓縮后的氣相直接進(jìn)入吸附單元。

可以采用多種設(shè)備設(shè)計(jì)和連接實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的工藝方法。

本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)乙醇蒸餾脫水生產(chǎn)工藝的設(shè)備，包括乙醇精餾塔、部分冷凝器、 回流儲罐、再沸器、壓縮機(jī)和吸附單元；其中：精餾塔塔頂氣相物料管連接到部分冷凝器 入口，部分冷凝器出口物料管連接到儲罐進(jìn)口，儲罐氣相出口的物料管連接到壓縮機(jī)進(jìn)口， 壓縮機(jī)出口連接到吸附單元進(jìn)口；回流儲罐液相物料作為回流液返回乙醇精餾塔。

如圖2所示，乙醇原料1經(jīng)過乙醇精餾塔2后得到的塔頂氣相5進(jìn)入部分冷凝器6， 得到的混合物料進(jìn)入回流儲罐7，其中的液相物料作為回流液8返回乙醇精餾塔2，氣相 物料9進(jìn)入壓縮機(jī)10，經(jīng)過加壓后進(jìn)入吸附單元11，吸附后得到需要的高濃度乙醇產(chǎn)品 12。

本發(fā)明的獨(dú)到之處在于：乙醇塔頂氣相進(jìn)入冷凝器后，只進(jìn)行部分冷凝，部分冷凝后 的氣相經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入分子篩吸附單元，液相作為回流液返回精餾塔。這樣就避免了 傳統(tǒng)工藝中含水乙醇蒸汽先冷凝后蒸發(fā)所帶來的熱能浪費(fèi)，同時由于精餾塔塔頂蒸汽只進(jìn) 行部分冷凝，因此也降低了精餾塔塔頂冷凝器的冷凝負(fù)荷。

所述的工藝中，壓縮機(jī)的作用是壓縮部分冷凝后的氣相，使其壓力升高，滿足進(jìn)入吸 附單元需要的氣相物料條件要求，壓縮機(jī)出口的工藝條件達(dá)到絕對壓力為100～700kPa。

本發(fā)明能有效降低高濃度乙醇生產(chǎn)過程中的熱能消耗和精餾塔塔頂?shù)睦淠?fù)荷，降低 乙醇的生產(chǎn)成本，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是常規(guī)乙醇蒸餾脫水工藝流程示意圖；

圖2是乙醇蒸餾脫水節(jié)能工藝流程示意圖；