[發(fā)明專利]一種燃料乙醇連續(xù)脫水方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310345199.7
• 申請(qǐng)日: 2013-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN104341268A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 惠繼星;劉海軍;徐友海;岳軍;胡世洋;王龍輝;金剛;高玉玲;王繼艷;呂繼萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): C07C31/08
• 分類號(hào): C07C31/08;C07C29/80;C07C29/76
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及燃料乙醇脫水技術(shù)，特別涉及一種精餾與蒸汽滲透耦合連續(xù)分離乙醇和水的工藝。

背景技術(shù)

近年來(lái)，全球范圍內(nèi)面臨嚴(yán)重的能源危機(jī)，尋找新型可替代能源已成為各國(guó)未來(lái)能源戰(zhàn)略的關(guān)鍵。這其中，燃料乙醇具有可再生、高效、低耗資、安全等特點(diǎn)，可直接用作液體燃料或者同汽油混合使用，減少對(duì)不可再生能源——石油的依賴，從而保障本國(guó)能源的安全。通過(guò)對(duì)谷物、薯類以及糖質(zhì)原料的發(fā)酵、蒸餾能夠連續(xù)生產(chǎn)乙醇。但通過(guò)簡(jiǎn)單蒸餾產(chǎn)生的乙醇濃度不超過(guò)96%（V/V)，而作為汽油、柴油有效添加劑的燃料乙醇中的乙醇含量須不低于99.5%（W/W），乙醇脫水的方法大致有以下4種：

（1）生石灰法：用生石灰與95%的酒精溶液共熱，長(zhǎng)時(shí)間回流，然后蒸餾。生石灰和氯化鈣都有強(qiáng)的吸水性，吸水后生成氫氧化鈣和帶結(jié)晶水的氯化鈣(CaCl₂·H₂O)。氧化鈣吸收乙醇溶液中的水分，氯化鈣吸收汽相中的水分，因而達(dá)到除去乙醇中水分的效果。用此法可制得含乙醇高達(dá)99.5%～99.8%的乙醇。但是無(wú)水乙醇的收率僅為理論值的75%，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)品質(zhì)量差，目前基本淘汰。

（2）分子篩脫水：用3A型分子篩將96%的乙醇通過(guò)后，分子篩可把乙醇中的水分吸附，從而使乙醇的純度得到提高。分子篩具有極強(qiáng)的吸附能力和高度的吸附選擇性，同時(shí)機(jī)械性能優(yōu)良，熱穩(wěn)定性好，但是傳統(tǒng)的分子篩脫水工藝存在著價(jià)格昂、再生溫度高、能耗較大及能量回收利用率較低的問(wèn)題。

（3）共沸精餾法：共沸精餾是常用的化工分離方法之一，常用于恒沸物或近恒沸物的分離。在常壓下無(wú)法制取無(wú)水乙醇的情況下，采用向其加入夾帶劑進(jìn)行精餾，常用的夾帶劑有苯、環(huán)己烷、戊烷、乙醚等。此時(shí)夾帶劑與酒精溶液中的乙醇、水形成新的三元恒沸物，這時(shí)三元恒沸物與純組分酒精或水之間的沸點(diǎn)差較大，從而較容易地通過(guò)精餾獲得純度很高的乙醇。共沸精餾法具有機(jī)械化程度高、生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)量大、技術(shù)成熟、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)，是工業(yè)化生產(chǎn)無(wú)水乙醇的主要方法，但是能耗較大，且夾帶劑在生產(chǎn)操作不當(dāng)時(shí)會(huì)引起環(huán)境污染。

（4）萃取精餾：常用萃取劑有甘油、乙二醇等。在萃取精餾塔中乙醇汽向上升，而溶劑向下降的逆流萃取，溶劑把乙醇汽中的水分帶走，無(wú)水乙醇在塔頂退出，塔底排出的為帶有水分的溶劑，溶劑再生后可復(fù)用。但溶劑再生能耗較多。

專利CN201020286456.6公開了一種用于生產(chǎn)無(wú)水乙醇的蒸汽滲透膜裝置和乙醇脫水系統(tǒng)，膜組件采用聚酞亞胺過(guò)濾膜，在其應(yīng)用實(shí)例中由于儲(chǔ)液罐分別與真空泵和精餾塔相連，由于精餾塔為正壓操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)液罐內(nèi)液體對(duì)精餾塔的正常進(jìn)料，同時(shí)存在乙醇回收率低的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低能耗、無(wú)污染的燃料乙醇連續(xù)脫水方法。本方法采用膜分離裝置，具有流程短、能耗低、設(shè)備投資省、乙醇生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明所述的一種燃料乙醇連續(xù)脫水方法，其特征在于膜分離裝置采用聚乙烯醇復(fù)合膜，具體步驟如下：

（1）將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35～55%乙醇水溶液連續(xù)送入乙醇精餾塔中，使塔釜液位在60%，打開塔頂冷凝器，對(duì)塔釜升溫，當(dāng)有回流時(shí)，全回流30min，系統(tǒng)穩(wěn)定后，開啟真空泵，使膜分離裝置滲透?jìng)?cè)絕對(duì)壓力控制在≤10KPa；

（2）乙醇精餾塔頂氣態(tài)物料進(jìn)入氣液分離罐，經(jīng)氣液分離后，由膜分離裝置滲余側(cè)入口進(jìn)入，在滲余側(cè)出口得到無(wú)水乙醇；滲透?jìng)?cè)氣體經(jīng)真空泵后，進(jìn)入乙醇精餾塔；

（3）乙醇精餾塔底部物料由膜分離裝置的夾套入口進(jìn)入，由出口排出；

所述乙醇精餾塔理論塔板數(shù)為35～45，塔頂操作壓力為110～125KPa。

所述的真空泵采用無(wú)油干式真空泵，該泵抽氣口壓力≤10KPa，排氣口壓力≥125KPa。

所述的膜分離裝置滲透?jìng)?cè)和滲余側(cè)均設(shè)有水浴夾套。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供一種利用精餾和蒸汽滲透耦合連續(xù)分離乙醇和水的工藝，經(jīng)過(guò)精餾和膜分離裝置，可得到乙醇含量為99.5%～99.9%（V）的無(wú)水乙醇，本發(fā)明合理利用系統(tǒng)熱量，降低了燃料乙醇的生產(chǎn)成本，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，具有流程短、操作方便、能耗低、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。