[發(fā)明專利]生物丁醇裝置乙醇產(chǎn)品膜分離復合精餾精制方法及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110240949.5
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102351645A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張敏華;董秀芹;李桂明;李永輝;歐陽勝利;呂惠生
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: C07C31/08
• 分類號: C07C31/08;C07C29/76;C07C29/80
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物乙醇的精制方法和設(shè)備，特別是生物發(fā)酵法生產(chǎn)總?cè)軇┻^程中乙醇的精制。其特征是采用膜法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(shù)

隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，以生物質(zhì)為原料采用生物技術(shù)生產(chǎn)化工產(chǎn)品是未來的發(fā)展方向。發(fā)酵法聯(lián)合生產(chǎn)的丁醇，丙酮和乙醇產(chǎn)品共稱為總?cè)軇？側(cè)軇┑纳a(chǎn)以玉米、小麥、高粱、紅薯等淀粉質(zhì)，甘蔗、糖蜜、菊芋等糖質(zhì)或農(nóng)作物秸稈、林業(yè)廢棄物等木質(zhì)纖維素為原料，經(jīng)發(fā)酵基質(zhì)制備、發(fā)酵和溶劑蒸餾而制得成品。

如《發(fā)酵法丙酮和丁醇生產(chǎn)技術(shù)》所述，總?cè)軇┱麴s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(fā)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(jīng)冷卻，分相后進入丁醇塔進行分離，最終得到丁醇產(chǎn)品。乙丙塔頂蒸出的丙酮和乙醇兩種溶劑經(jīng)冷凝后進入丙酮塔進行分離，塔頂?shù)玫奖a(chǎn)品，塔釜得到粗乙醇。粗乙醇進入乙醇塔進一步分離，上部側(cè)線采出得到的成品中乙醇含量為95.1％～95.2％，可以作為工業(yè)酒精產(chǎn)品。然而，采用現(xiàn)有技術(shù)實際生產(chǎn)得到的乙醇產(chǎn)品中異丙醇含量為2％～15％，達不到工業(yè)酒精的標準GB/T394.1-2008，只能作為不合格的工業(yè)酒精出售。這就大大降低了采用生物法生產(chǎn)總?cè)軇┢髽I(yè)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(shù)實現(xiàn)乙醇、異丙醇和水的完全分離，這是導致乙醇產(chǎn)品質(zhì)量差的根本原因。本發(fā)明的目的在于避免乙醇、異丙醇和水形成共沸物而提供一種精制乙醇產(chǎn)品的方法。本發(fā)明采用膜法脫水與精餾復合的工藝可以制得無水乙醇產(chǎn)品。因此采用本技術(shù)的方法和裝備，可以增加總?cè)軇┢髽I(yè)的利潤，提高生物丁醇產(chǎn)品的市場競爭力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對總?cè)軇┥a(chǎn)過程中乙醇的精制發(fā)明了采用膜法脫水和精餾復合工藝的方法和設(shè)備。本發(fā)明可以解決總?cè)軇┥a(chǎn)中的乙醇產(chǎn)品異丙醇和水的含量超標的問題。

本發(fā)明的膜分離復合精餾精制乙醇的方法及設(shè)備的原料為總?cè)軇┚s工段乙醇塔(1)采出的乙醇餾分。其特征為膜法脫水和精餾的復合工藝流程如下：從乙醇塔采出的乙醇物料首先進入膜分離裝置(2、3、4)脫水，脫水后的乙醇產(chǎn)品進入乙醇精制塔(5)進行分離精制；乙醇精制塔塔頂采出無水乙醇產(chǎn)品，塔釜采出富含異丙醇餾分(見附圖2)。

所述的方法中，需要精制的乙醇原料為總?cè)軇┥a(chǎn)過程中乙醇塔側(cè)線采出的乙醇物料，其中含有2％～15％異丙醇和2％～15％水。采用本發(fā)明能夠解決或改善總?cè)軇┥a(chǎn)過程中乙醇產(chǎn)品異丙醇雜質(zhì)不易脫除的問題。

本發(fā)明的膜法脫水與精餾共用分離乙醇、異丙醇和水的設(shè)備，包括乙醇塔(1)、乙醇過熱器(8)、膜分離裝置(2、3、4)、乙醇精制塔(5)和冷凝器裝置(12)，所述的乙醇塔和乙醇精制塔為填料塔或為板式和填料的復合塔。其特征是膜分離裝置為一臺或多臺(若為多臺以并聯(lián)方式相連)，物料經(jīng)過膜分離裝置脫水后，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(chǎn)品，塔釜采出富含異丙醇餾分。

所述的膜分離裝置使用的膜材料為選擇性透水膜，其特征在于膜材料能對乙醇、異丙醇和水選擇透過，包括滲透蒸發(fā)膜和蒸氣滲透膜。乙醇物料經(jīng)過膜分離裝置脫水處理后水含量降至2000ppm以下。

所述的膜分離裝置的操作壓力為絕對壓力0.01～0.1MPa，乙醇精制塔的操作壓力為絕對壓力0.01-0.5MPa。

所述的膜分離裝置為一臺或多臺，若為多臺膜分離裝置則以并聯(lián)方式相連進行乙醇物料脫水操作。

本發(fā)明的乙醇精制方法和設(shè)備包括脫水和精餾兩個單元：乙醇塔采出的乙醇物料送至膜分離裝置脫水；脫水后的物料，經(jīng)乙醇精制塔精制獲得無水乙醇產(chǎn)品和富含異丙醇餾分。

采用本發(fā)明的方法和設(shè)備生產(chǎn)的乙醇產(chǎn)品滿足無水乙醇的國家標準GB/T?678-2002。與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了產(chǎn)品級別，增加了發(fā)酵法生產(chǎn)丁醇的市場競爭力。

附圖說明

圖1：總?cè)軇┚s工段流程示意圖；

圖2：采用膜法脫水和精餾復合工藝精制乙醇的工藝流程圖；

其中1為乙醇塔；2，3，4為膜分離裝置；5為乙醇精制塔；6為乙醇塔冷凝器；7為乙醇塔再沸器；8為乙醇過熱器(蒸發(fā)器)；9為再生氣冷凝器；10為真空泵；11為滲透液儲罐；12為乙醇精制塔冷凝器；13為乙醇精制塔再沸器。

具體實施方式

實施例1：