[發明專利]一種耦合集成分離聯產制備ETBE和乙醇的方法及裝置

無效

• 申請號: 201010138211.3
• 申請日: 2010-04-02
• 公開（公告）號: CN102211982A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 張武平;張文里;周山花;田恒水;張涵璐;諸富根;顧京君
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C07C43/04
• 分類號: C07C43/04;C07C41/42;C07C41/38;C07C31/08;C07C29/82;C07C29/86;B01D3/14
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 劉立平

技術領域

本發明涉及一種制備ETBE(乙基叔丁基醚)的方法及裝置，特別涉及一種聯產制備ETBE和乙醇的方法及裝置。所述聯產制備ETBE和乙醇的方法藉由耦合集成分離法進行。

背景技術

以發酵法生產的乙醇(EtOH)等為基礎的生物基燃料的發展越來越受到世界許多國家的重視。

然而燃料乙醇作為目前最重要的生物基醇醚燃料，其能耗、成本制約的關鍵問題之一，是乙醇和水在恒沸點附近的蒸餾濃縮及脫水困難。一方面，如欲將較低濃度的乙醇增濃到80-90重量％以上時，其回流比要求即能耗將加速增高，而如欲將乙醇增濃到90-95.5重量％、特別是92-95.5重量％左右，隨著其濃度要求的提高，其回流比要求即能耗將急劇增高(可參見Journal?ofEnergy?Resources?Technology.2007，Vol.129：332-337)；另一方面，如欲將5重量％左右的共沸含水脫除到1重量％以下，則需要采用恒沸蒸餾、萃取蒸餾、吸附、滲透汽化膜分離等特殊分離方法，而且通常還需要加入少量的具有共溶、助溶作用的變性劑如雜醇、醚類等，以在一定程度上彌補乙醇汽油容易產生相分離的缺點。但是，盡管如此，燃料乙醇由于其雷德蒸汽壓較高、熱值較低等自身功能的不足，其售價通常要低于汽油，而在有的國家其生產成本甚至高于汽油(如中國)。也就是采用現有技術得到的燃料乙醇的價值(即功能/成本)偏低，迫切需要尋找破局之法，其中包括最關鍵的問題之一是，如何降低作為可再生能源其自身生產制備過程的能耗及成本，以提高其經濟性。

ETBE可作為性能優良的汽油添加劑使用已成共識。

通常，用作汽油添加劑的ETBE是由乙醇與來自如蒸汽裂解或催化裂化或丁烷脫氫等混合C₄烴餾分中的異丁烯經醚化反應而制得(參見如US?5248836A、CN?1990443A、CN?1772848A、CN?101195560A等)。要制得ETBE并不困難，但采用什么樣的乙醇原料來制備，以及要分離純化獲得可作為性能優良的汽油添加劑，有許多問題尚待解決。其中包括的最關鍵的問題之一是，如何降低作為半可再生能源其自身生產制備過程的能耗及成本，提高其經濟性。如在一篇涉及用于汽油的醚的工業制備及醇/醚/烴的分離的文獻(Pure&App/.Chem.，Vol.67，No.6，pp.985-992，1995.)所述，分離過程的投資及能耗可能超過制備過程總投資及能耗的50％和90％。

通常，制備ETBE的乙醇原料可以是幾乎不含水的乙醇，也可以是含水量在5重量％左右的共沸乙醇或含水量至多為10-15重量％甚至更高含水量的含水乙醇。如美國專利US?5248836A揭示了一種可以采用無水乙醇或至多含有10重量％水的乙醇從脫丁烷塔反應段的上方進料，在反應段之下取出含有乙醇和ETBE的物料并與含有異丁烯的混合C₄在預反應器進行反應后，再到脫丁烷塔中進行反應分離的工藝流程。所有乙醇中的水都可以通過其與烴的共沸從而通過在脫丁烷塔塔頂冷凝液槽的底部抽出分離出的水而去除，而問題在于，一方面，由于不同來源的混合C₄中異丁烯含量可能的變化范圍較寬(如8-70摩爾％)，當異丁烯含量可能較高時，基本上按化學計量比的乙醇進料量也將較大，往往可能因為剩余C₄較少而需要很高的回流比(回流量)才能將乙醇進料中的水共沸帶出，因而可能導致較高的能耗；而當異丁烯含量可能較低時，基本上按化學計量比的乙醇進料量也將較少(否則將增加ETBE中的乙醇含量)，C₄烴富余的共沸除水能力就得不到充分利用，甚至還可能導致C₄烴中乙醇含量的增加。另一方面，由于其沒有給出實施例，由于將脫丁烷塔反應段之下的液相全部從側線取出，其與側線進料之間沒有液體回流，也就是基本上沒有可進行分離的理論板，因此，可能會引起ETBE的嚴重返混而導致如反應段催化劑容易失活或反應平衡及效率的降低，或還存在大量回流下來的C₄對側線反應器的返混或稀釋等問題。