[發(fā)明專利]基于車用燃料和以甲基叔丁基醚為夾帶劑的乙醇-水分離方法

無效

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• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN102719282A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 漆志文;陳立芳;葉銀梅;張弛;李駿
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C10L1/02
• 分類號: C10L1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以汽油添加劑甲基叔丁基醚MTBE為夾帶劑、以車用燃料為產(chǎn)品的乙醇共沸精餾分離方法和工藝，特別是一種MTBE在系統(tǒng)內(nèi)部分循環(huán)、以共沸精餾為主要手段的乙醇分離方法，以及使用該方法的工藝路線。

背景技術(shù)

共沸精餾是在乙醇-水溶液中加入第三組分(夾帶劑)，與乙醇或水形成共沸物，用精餾的方法分離乙醇和水。

夾帶劑的選擇對操作條件和產(chǎn)品的質(zhì)量都有很大的影響。通常在選擇夾帶劑時除考慮分離的難易和分離的完全程度以外還要考慮工藝問題和經(jīng)濟(jì)性問題。

常用夾帶劑主要有苯、環(huán)己烷、戊烷、乙二醇、甘油等。苯是共沸精餾法中較傳統(tǒng)的夾帶劑，但由于苯的使用對操作人員的身體有害，其應(yīng)用的領(lǐng)域很有限，將逐漸被綠色環(huán)保的新工藝所取代。戊烷做夾帶劑的共沸精餾雖然避免了苯共沸精餾的缺點，但是戊烷的沸點低(36.1℃)需要加壓操作，常溫下容易汽化，因此溶劑損失較大。美國專利US4256541研究了環(huán)己烷作共沸劑的無水乙醇生產(chǎn)工藝。環(huán)己烷具有價格低廉、毒性低等優(yōu)良性質(zhì)，是苯較好的替代物，被許多國外廠家使用。但是這些常用的夾帶劑均需進(jìn)一步進(jìn)行分離、脫除溶劑之后才能作為車用燃料使用。

甲基叔丁基醚(MTBE)作為夾帶劑具有其獨特優(yōu)勢，不僅技術(shù)上效果好，而且MTBE是世界范圍內(nèi)使用最廣泛的汽油添加劑，用于調(diào)和汽油的辛烷值。本發(fā)明采用甲基叔丁基醚作為夾帶劑來進(jìn)行乙醇水溶液的脫水操作，得到的產(chǎn)物不需進(jìn)一步脫除夾帶劑，具有其他夾帶劑所不具有的獨特優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本專利的目的在于提供一種以汽油添加劑MTBE為夾帶劑進(jìn)行乙醇水溶液或生物乙醇分離的工藝，以及使用該工藝進(jìn)行分離得到車用乙醇燃料的操作方法。本專利工藝使用汽油添加劑MTBE為夾帶劑進(jìn)行乙醇分離，得到的產(chǎn)物中含有的MTBE無需進(jìn)一步分離，即可作為燃料使用，該分離工藝能耗低，流程簡單，可以提高乙醇的應(yīng)用范圍，同時降低生物乙醇生產(chǎn)成本。

本專利采用甲基叔丁基醚(MTBE)作為夾帶劑，常壓下其與水的共沸物沸點為51.18℃，共沸組成摩爾比水為0.1926，MTBE為0.8074；質(zhì)量比水為0.0465，MTBE為0.9535。因MTBE與水的共沸物不穩(wěn)定，在常壓常溫下會分相，其中水相中含水量高，油相中富含MTBE，通過這一機(jī)理可以便捷的實現(xiàn)夾帶劑的回收循環(huán)利用。

所發(fā)明的分離工藝中提濃塔理論塔板數(shù)為10-15，操作壓力常壓，回流比1.0-3.0。共沸精餾塔理論塔板數(shù)為14-20，操作壓力常壓，油相全回流。

所發(fā)明的直接回流工藝具有設(shè)備簡單，操作便捷的優(yōu)點，可以滿足大部分條件下的乙醇生產(chǎn)操作要求，得到的乙醇產(chǎn)物濃度可高達(dá)98.％-99.5％，水含量為50PPM-100PPM，滿足車用燃料乙醇的純度要求。

在直接回流循環(huán)工藝的基礎(chǔ)上，針對傾析器中水相含有少量夾帶劑MTBE，發(fā)明了MTBE閃蒸器循環(huán)工藝和MTBE三塔精餾循環(huán)工藝。

閃蒸器循環(huán)工藝在傾析器后采用閃蒸器，對水相產(chǎn)物進(jìn)行閃蒸，可以使得液相出料中乙醇和MTBE的摩爾分率達(dá)到PPM級，可直接作為廢水處理；氣相中乙醇和夾帶劑的含量相對較高，回流至提濃塔進(jìn)料口。加裝閃蒸器之后，可使得回流的水相流量大大降低，減少了提濃塔的操作負(fù)荷。

三塔精餾循環(huán)工藝是用簡單精餾塔代替閃蒸器。此精餾塔塔板2-5理論板，常壓操作，回流比約為1.0-1.8。通過回收塔，傾析器水相中的MTBE幾乎完全被回收至提濃塔，塔釜出料可作為廢水處理。此工藝的最主要優(yōu)點是MTBE消耗量少，僅為上述兩種工藝的一半。此外，雖MTBE回收塔有操作能耗，但是其減少了提濃塔和共沸塔的能耗，整體而言，總能耗跟直接循環(huán)方案持平。

附圖說明

圖1為直接循環(huán)工藝流程圖，圖2為閃蒸器循環(huán)工藝流程圖，圖3為三塔精餾循環(huán)工藝流程圖。三種流程中原料和循環(huán)的夾帶劑均進(jìn)入提濃塔，在提濃塔底部得到廢水，頂部得到提濃液；提濃液和補(bǔ)充夾帶劑進(jìn)入共沸精餾塔，在共沸塔底部得到燃料乙醇產(chǎn)品，共沸塔頂部經(jīng)傾析器后，油相直接回共沸塔，水相采用不同方法分離后將夾帶劑返回至提濃塔。

圖1所示的直接循環(huán)工藝流程圖中，傾析器水相直接回提濃塔進(jìn)料口。圖2所示的閃蒸器循環(huán)工藝流程圖中，傾析器水相通過閃蒸罐分離出的汽相回流至提濃塔進(jìn)料口，閃蒸液作為廢水排放。圖3所示的三塔精餾循環(huán)工藝流程圖中，傾析器水相通過精餾后，塔底廢水排放，塔頂產(chǎn)物回流至提濃塔進(jìn)料口。