[發明專利]生物丁醇裝置乙醇產品分子篩復合精餾精制方法及裝置

無效

• 申請號: 201110240530.X
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102351644A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 張敏華;董秀芹;耿中峰;錢勝華;陶敏莉;張志強
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C07C31/08
• 分類號: C07C31/08;C07C29/80;C07C29/76
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種生物乙醇的精制方法和設備，特別是生物發酵法生產總溶劑過程中乙醇的精制。采用分子篩吸附脫水與精餾復合工藝脫除粗乙醇物料中的異丙醇和水。

背景技術

隨著能源和環境問題的日益突出，以生物質為原料采用生物技術生產化工產品是未來的發展方向。發酵法聯合生產的丁醇，丙酮和乙醇產品共稱為總溶劑。總溶劑的生產以玉米、小麥、高粱、紅薯等淀粉質，甘蔗、糖蜜、菊芋等糖質或農作物秸稈、林業廢棄物等纖維素為原料，經發酵基質制備、發酵和溶劑蒸餾而制得成品。

如《發酵法丙酮和丁醇生產技術》所述，總溶劑蒸餾過程一般采用“四塔流程”或“五塔流程”。以“五塔流程”為例(見附圖1)：發酵成熟醪液首先送入醪塔蒸餾，得到的粗溶劑再送入乙丙塔將丙酮、乙醇和水、丁醇分開。乙丙塔底排出的丁醇和水經冷卻，分相后進入丁醇塔進行分離，最終得到丁醇產品。乙丙塔頂蒸出的丙酮和乙醇兩種溶劑經冷凝后進入丙酮塔進行分離，塔頂得到丙酮產品，塔釜得到粗乙醇。粗乙醇進入乙醇塔進一步分離，上部側線采出得到的成品中乙醇含量為95.1％～95.2％，可以作為工業酒精產品。然而，采用現有技術實際生產得到的乙醇產品中異丙醇含量為2％～15％，達不到工業酒精的標準GB/T?394.1-2008，只能作為不合格的工業酒精出售。這就大大降低了采用生物法生產總溶劑企業的利潤，減弱了其市場競爭力。

乙醇和異丙醇分別可以與水形成二元共沸物，并且此二元共沸物的沸點接近，因而無法采用精餾技術實現乙醇、異丙醇和水的完全分離，這是導致乙醇產品質量差的根本原因。本發明采用分子篩吸附脫水與精餾復合的工藝可以制得無水乙醇產品。因此采用本技術的方法和裝備，可以增加總溶劑企業的利潤，提高生物丁醇產品的市場競爭力。

發明內容

本發明針對總溶劑生產過程中乙醇的精制發明了采用分子篩吸附脫水和精餾復合工藝的方法和設備。本發明可以解決總溶劑生產中乙醇產品的異丙醇和水含量超標的問題。

本發明的分子篩復合精餾精制乙醇的方法及裝備的原料為總溶劑精餾工段乙醇塔(1)采出的乙醇餾分。

本發明的一種采用分子篩吸附與精餾復合工藝的乙醇精制方法，從乙醇塔采出的乙醇物料首先進入分子篩吸附床(2、3)脫水，脫水后的乙醇物料進入乙醇精制塔(4)進行分離精制；乙醇精制塔塔頂采出乙醇產品，塔釜采出富含異丙醇餾分。

需要精制的乙醇物料為生物丁醇生產過程中乙醇塔側線采出的乙醇物料，該物料為含有異丙醇和水雜質的乙醇，其中異丙醇含量為2％～15％，水含量為2％～15％。

分子篩吸附床吸附操作的壓力為絕對壓力0.01～0.8MPa，脫附操作的壓力為絕對壓力0.01-0.5MPa；乙醇精制塔的操作壓力為絕對壓力0.01～0.5MPa。

本發明的分子篩吸附與精餾復合的裝置，分子篩吸附與精餾共用分離乙醇、異丙醇和水的設備，包括乙醇塔(1)、乙醇過熱器(7)、分子篩吸附床(2、3)、再生氣冷卻器(8)、乙醇精制塔(4)和冷凝器裝置(10)；分子篩吸附床以并聯方式相連，物料經過吸附床脫水；乙醇塔采用側線采出，采出物料經過乙醇過熱器后選擇一臺分子篩吸附床進行脫水；經過分子篩脫水后的物料送入乙醇精制塔，進行乙醇和異丙醇的分離，塔頂采出乙醇產品，塔釜采出富含異丙醇餾分。

所述分子篩是能對乙醇、異丙醇和水進行選擇性吸附的分子篩，包括A型，X型、Y型、絲光沸石型或ZSM型。

所述的乙醇精制塔，為填料結構或為板式和填料的復合結構。

所述的分子篩吸附床為兩個或多個。

所述的分子篩吸附床操作壓力為絕對壓力0.01～0.8MPa，乙醇精制塔的操作壓力為絕對壓力0.01-0.5MPa。

所述的分子篩吸附床為一臺或多臺，若為多臺分子篩吸附床則以并聯方式相連進行乙醇物料脫水操作，吸附床按操作周期進行循環操作以保證生產過程的連續進行。分子篩吸附床中分子篩采用再生氣進行再生處理。

本發明的乙醇精制方法和設備包括脫水和精餾兩個單元：乙醇塔采出的乙醇物料送至分子篩吸附床脫水；從分子篩吸附床采出物料進入乙醇精制塔，經乙醇精制塔精制獲得無水乙醇產品和富含異丙醇餾分。乙醇物料經過分子篩床層吸附脫水處理后水含量降至2000ppm以下。采用本發明的方法和設備生產的乙醇產品滿足無水乙醇的國家標準GB/T678-2002。

采用分子篩吸附脫水和精餾復合工藝精制乙醇的方法及設備的具體生產過程說明如下：