專利名稱：一種生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法，該方法根據(jù)生物乙醇原料及生物乙烯中間產(chǎn)物制備的特點(diǎn)，將生物乙醇原料、乙烯中間產(chǎn)物及乙酸乙烯產(chǎn)品制備等技術(shù) 優(yōu)化集成，從而縮短簡(jiǎn)化了生物乙醇制備乙酸乙烯的生產(chǎn)過程，降低了乙酸乙烯生產(chǎn)的能 耗和物耗，提高了以生物乙醇為原料生產(chǎn)乙酸乙烯產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
背景技術(shù)：
乙酸乙烯(VAc)是一種重要的有機(jī)化工原料，通過自身聚合或與其它單體共聚， 可以生成聚乙烯醇(PVA)、乙酸乙烯-乙烯共聚物(EVA)、聚乙酸乙烯(PVAC)、乙酸乙烯-氯 乙烯共聚物(EVC)等衍生物。這些衍生物的用途十分廣泛，一般可用于粘接劑，紙張或織物 的上膠劑、油漆、墨水、皮革加工、乳化劑、水溶性膜、土壤改良劑等方面。乙酸乙烯作為中間 體，隨著聚乙烯醇非纖維領(lǐng)域應(yīng)用的拓展，使得乙酸乙烯的需求不斷增長(zhǎng)和提高。乙酸乙烯生產(chǎn)工藝路線有乙烯法和乙炔法兩種。乙炔法在20世紀(jì)60年代以前 是乙酸乙烯的主要生產(chǎn)方法。20世紀(jì)70年代以來，隨著全球石油化工的發(fā)展，乙烯價(jià)廉易 得，乙烯法由此占據(jù)了乙酸乙烯生產(chǎn)的主導(dǎo)地位，目前，乙烯法裝置的生產(chǎn)能力占總能力的 77. 48%。乙烯法又分為乙烯液相法和乙烯氣相法。乙烯液相法由于腐蝕問題和技術(shù)經(jīng)濟(jì)不 過關(guān)而被淘汰，而乙烯氣相法由于工藝性及經(jīng)濟(jì)性好而占主導(dǎo)地位。但是由于乙烯法生產(chǎn) 乙酸乙烯由于依賴石油資源，隨著世界石油市場(chǎng)供需矛盾嚴(yán)重失衡，石油價(jià)格飛漲，經(jīng)濟(jì)競(jìng) 爭(zhēng)力下降。因此，采用生物乙醇等可再生資源替代以石油為原料的乙烯生產(chǎn)乙酸乙烯的生 產(chǎn)技術(shù)，已成為業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。生物乙醇是以淀粉質(zhì)、糖質(zhì)或生物質(zhì)為原料，經(jīng)液化、發(fā)酵、蒸餾等工序制得，是一 種可再生的重要基礎(chǔ)原料及產(chǎn)品。2008年開始，中國(guó)石油對(duì)外依存度已超過50%。因此， 推廣生物乙醇等可再生資源替代以石油為原料生產(chǎn)基本化工原料和產(chǎn)品，對(duì)保證我國(guó)的能 源安全，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展意義十分重大。本發(fā)明涉及一種生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法，將采用乙醇發(fā)酵成熟醪為原 料，通過生物乙烯制備、乙酸乙烯合成反應(yīng)及乙酸乙烯精制三個(gè)單元生產(chǎn)乙酸乙烯產(chǎn)品。該 方法采用生物乙醇可再生原料替代以石油為原料的乙烯原料，并根據(jù)生物乙醇原料及生物 乙烯中間產(chǎn)物的制備特點(diǎn)，采用熱耦合精密精餾等技術(shù)將生物乙醇原料制備、乙烯中間產(chǎn) 物及乙酸乙烯生產(chǎn)等過程優(yōu)化集成，從而簡(jiǎn)化縮短了生物乙醇制備乙酸乙烯的生產(chǎn)過程， 降低了乙酸乙烯生產(chǎn)的能耗和物耗，提高了以生物乙醇為原料生產(chǎn)乙酸乙烯產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)了乙酸乙烯產(chǎn)品的循環(huán)低碳生產(chǎn)模式，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法，該方法將采用乙醇發(fā)酵成熟醪 為原料，通過生物乙烯制備、乙酸乙烯合成反應(yīng)及乙酸乙烯精制三個(gè)單元生產(chǎn)達(dá)到要求的乙酸乙烯產(chǎn)品。從而實(shí)現(xiàn)生物乙醇制備乙酸乙烯過程，可再生生物質(zhì)原料對(duì)不可再生的化 石原料的部分替代，簡(jiǎn)化縮短生產(chǎn)過程，降低乙酸乙烯生產(chǎn)的能耗和物耗。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明涉及一種生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法，其特征是以來自乙醇發(fā)酵單元的乙醇發(fā)酵成熟醪為原料生產(chǎn)乙酸乙烯產(chǎn)品，乙醇發(fā)酵成熟醪乙醇體積濃度為5-20%，生 產(chǎn)過程包括生物乙烯制備單元、乙酸乙烯合成反應(yīng)單元及乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元，本發(fā)明特征是在生物乙烯制備單元，來自乙醇蒸餾塔2的乙醇質(zhì)量濃度為40 60%的乙醇水溶液，作為脫水制備乙烯的乙醇原料不經(jīng)過加水稀釋操作，直接汽化加熱后 送入乙烯反應(yīng)器12，實(shí)現(xiàn)乙烯生產(chǎn)過程中的工藝水消耗量為零。本發(fā)明特征是在生物乙烯制備單元，來自乙烯反應(yīng)器12的乙烯反應(yīng)氣降溫冷凝 后，在汽液分離罐中進(jìn)行汽液分離，主要含乙烯的氣體物料不經(jīng)過進(jìn)一步分離提純，直接通 過乙烯壓縮機(jī)壓縮后，送入乙酸乙烯反應(yīng)單元合成乙酸乙烯。本發(fā)明特征是第六精餾塔46的塔頂冷凝器與第二精餾塔再沸器51為同一設(shè)備， 第二精餾塔再沸器51加熱介質(zhì)為第六精餾塔46的塔頂蒸汽，第二精餾塔42操作不消耗新
鮮蒸汽。本發(fā)明特征是在乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元，第五精餾塔45的塔頂冷凝器與第七精 餾塔再沸器58為同一設(shè)備，第七精餾塔再沸器58加熱介質(zhì)為第五精餾塔45的塔頂蒸汽， 第七精餾塔47操作不消耗新鮮蒸汽。生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法的具體生產(chǎn)流程說明如下采用乙醇發(fā)酵成熟醪為原料生產(chǎn)乙酸乙烯的生產(chǎn)工藝過程主要包括三個(gè)單元生 物乙烯制備單元、乙酸乙烯合成反應(yīng)單元及乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元。1.生物乙烯制備單元生物乙烯制備生產(chǎn)過程參見圖1-生物乙烯制備單元流程圖。來自發(fā)酵單元的乙 醇發(fā)酵成熟醪在生物乙烯制備單元通過乙醇蒸餾及脫水操作，得到乙酸乙烯生產(chǎn)的生物乙 烯原料。生物乙烯制備單元主要由乙醇蒸餾塔2、乙醇蒸發(fā)罐9、乙烯反應(yīng)器12、汽液分離罐 15和乙烯壓縮機(jī)16等構(gòu)成。自酒精發(fā)酵單元的乙醇發(fā)酵成熟醪首先作為乙醇蒸餾塔塔頂冷凝器4的冷卻介 質(zhì)預(yù)熱后，再通過塔釜液冷卻器1進(jìn)一步升溫后，最后作為進(jìn)料進(jìn)入乙醇蒸餾塔2進(jìn)行精 餾操作，乙醇發(fā)酵成熟醪乙醇體積濃度為5-20%，乙醇蒸餾塔2操作壓力(絕對(duì)壓力)為 0. 02 0. 5MPa,乙醇發(fā)酵成熟醪在乙醇蒸餾塔中脫除水、有機(jī)酸和重組份雜質(zhì)等，塔頂蒸 汽經(jīng)塔頂冷凝器4和塔頂后冷器5得到乙醇質(zhì)量濃度為40 60 %的乙醇水溶液，乙醇水溶 液進(jìn)入回流罐6，塔頂乙醇水溶液的乙醇含量通過控制進(jìn)料溫度及回流量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整 控制，塔頂后冷器5冷卻介質(zhì)為循環(huán)冷卻水，回流罐6中的乙醇濃度為40-60%的乙醇水溶 液送入乙烯三級(jí)冷卻器13與反應(yīng)生成氣換熱至乙醇蒸發(fā)溫度，進(jìn)入到乙醇蒸發(fā)罐9，乙醇 蒸餾塔2釜采經(jīng)釜液冷卻器1冷卻后排出至裝置外廢水處理系統(tǒng)。預(yù)熱后的乙醇水溶液在蒸發(fā)罐9中進(jìn)行蒸發(fā)汽化操作，蒸發(fā)器通過蒸汽加熱器7 和乙烯二級(jí)冷卻器8進(jìn)行加熱，汽化后的乙醇水蒸汽在乙烯一級(jí)冷卻器10與來自乙烯反應(yīng) 器的乙烯反應(yīng)生成氣進(jìn)一步換熱升溫，最后送至原料電加熱器11加熱至反應(yīng)溫度進(jìn)入乙 烯反應(yīng)器12，反應(yīng)生成氣加熱溫度為350°C 500°C。在乙烯反應(yīng)器中乙醇進(jìn)行絕熱脫水反應(yīng)，得到乙烯和水，乙烯反應(yīng)器中的催化劑為分子篩或A103。乙烯反應(yīng)器出口的反應(yīng)溫度降 至250°C 350°C，乙烯反應(yīng)氣依次通過乙烯一級(jí)冷卻器10、乙烯二級(jí)冷卻器8、乙烯三級(jí)冷 卻器13及乙烯四級(jí)級(jí)冷卻器14，將溫度降至40°C 80°C，然后進(jìn)入汽液分離罐15中進(jìn)行 汽液分離，含有水及少量乙醇、乙醛、乙醚等的液相排出裝置送至廢水處理系統(tǒng)，含有C02、 H2、CH4、乙醛及乙烷等雜質(zhì)的粗乙烯氣相進(jìn)入乙烯壓縮機(jī)16，送入乙酸乙烯合成反應(yīng)單元， 在乙酸乙烯產(chǎn)品精制過程一并分離脫除，簡(jiǎn)化了工藝流程，降低了操作費(fèi)用，抑制了乙酸乙 烯反應(yīng)過程中副反應(yīng)的發(fā)生。來自乙醇蒸餾塔2的乙醇體積濃度為40-50 %的乙醇水溶液，不經(jīng)過進(jìn)一步脫水 直接送入乙烯反應(yīng)器12，與傳統(tǒng)工藝采用體積濃度95%左右的乙醇水溶液為原料比較，省 略了向原料中加入一定量水的操作，以實(shí)現(xiàn)提高乙烯的收率，解決反應(yīng)器的積碳的目的，減 少了生產(chǎn)過程中的工藝水消耗及工藝廢水排放量。2.乙酸乙烯合成反應(yīng)單元乙酸乙烯合成反應(yīng)單元生產(chǎn)過程參見圖2-乙酸乙烯合成反應(yīng)單元流程圖。在該 單元乙酸與來自生物乙烯制備單元的乙烯兩種原料，在乙酸乙烯合成反應(yīng)器中發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)生成乙酸乙烯。乙酸乙烯合成單元主要由乙酸乙烯合成反應(yīng)器18，乙酸蒸發(fā)器17，氣體 分離塔25，水洗塔31，吸收塔32，解吸塔33等構(gòu)成。新鮮乙烯和循環(huán)乙烯混合后，通過反應(yīng)氣第二冷卻器23與反應(yīng)氣進(jìn)行換熱升溫 后，從底部進(jìn)入乙酸蒸發(fā)器17，在蒸發(fā)器中乙烯原料飽和了乙酸氣體從蒸發(fā)器頂部引出，通 過反應(yīng)氣第一冷卻器21與反應(yīng)氣再次換熱升溫，而后再經(jīng)原料氣預(yù)熱器22用新鮮蒸汽加 熱到130 200°C。該氣體再送入氧氣混合器19與氧氣原料混合，使氧氣在整個(gè)反應(yīng)混合 物中占4. 5-6. 0%，從氧氣混合器出來的物料由頂部送入乙酸乙烯合成反應(yīng)器18。乙酸乙烯合成反應(yīng)器18為列管式固定床反應(yīng)器，列管式固定床反應(yīng)器18的殼程 管間通入熱水，在乙酸乙烯合成反應(yīng)過程中放出的熱量，通過列管式固定床反應(yīng)器18的管 間熱水升溫移出反應(yīng)熱，升溫后的熱水離開列管式固定床反應(yīng)器18，進(jìn)入20汽液分離器降 壓生產(chǎn)蒸汽，供其它生產(chǎn)單元使用，降溫后的熱水返回反應(yīng)器循環(huán)利用。乙酸乙烯合成反應(yīng) 器18列管內(nèi)填裝鈀系列催化劑，反應(yīng)溫度為130 200°C、反應(yīng)壓力為0. 4 1. 2MPa。乙 酸乙烯合成反應(yīng)器18底部排除的反應(yīng)合成氣體依次通過第一冷卻器21和第二冷卻器23 與原料氣進(jìn)行換熱降溫，而后再進(jìn)入反應(yīng)氣冷凝器24，用循環(huán)冷卻水將反應(yīng)氣進(jìn)一步降溫 后送入氣體分離塔25。氣體分離塔25的下段和中段的循環(huán)吸收液分別采用氣體分離塔第 一冷卻器27，氣體分離塔第二冷卻器28降溫，冷卻介質(zhì)分別為冷凍鹽水及冷卻水，氣體分 離塔25將反應(yīng)氣中所含乙酸、乙酸乙烯等高沸點(diǎn)物質(zhì)冷凝下來，送入脫氣罐25，氣體分離 塔25上段用乙酸淋洗氣體。從氣體分離塔25頂部出來的反應(yīng)氣，經(jīng)循環(huán)氣壓縮機(jī)26壓縮 后，大部分循環(huán)返回乙酸乙烯合成反應(yīng)器18，少部分送至水洗塔31，氣體分離塔25塔釜物 料也送至脫氣罐29脫氣處理，脫氣罐29底部采出的反應(yīng)液送至乙酸乙烯合成反應(yīng)單元第 一精餾塔41進(jìn)料。水洗塔31塔頂排除的部分尾氣去尾氣處理系統(tǒng)，剩余部分進(jìn)入吸收塔32，水洗塔 31塔釜物料進(jìn)入脫氣罐29。吸收塔32塔頂氣體經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)26壓縮后返回合成反應(yīng)器 18，吸收塔塔釜液送至解吸塔33。解吸塔33塔頂氣體去尾氣處理系統(tǒng)，解吸塔塔釜液返回 吸收塔32再利用。
3.乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元生產(chǎn)過程參見圖3-乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元流程圖。來自 乙酸乙烯合成單元的反應(yīng)液在乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元通過精餾操作得到合格的乙酸乙烯 成品和乙醛副產(chǎn)品。乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元主要由第一精餾塔41，第二精餾塔42，第三精 餾塔43，第四精餾塔44，第五精餾塔45，第六精餾塔46及第七精餾塔47等構(gòu)成。第一精餾塔41進(jìn)料來自乙酸乙烯合成反應(yīng)單元脫氣罐29底部才出的反應(yīng)液，第 一精餾塔塔釜采出的回收乙酸送至乙酸乙烯合成反應(yīng)單元的17進(jìn)料，塔頂蒸氣經(jīng)第一精 餾塔塔頂冷凝器50冷凝后，進(jìn)入第一分離器34分層，上層有機(jī)相為粗乙烯乙酸送至第二精 餾塔42進(jìn)料，下層水相送至第五精餾塔45進(jìn)料。第二精餾塔42進(jìn)料來自第一分離器34上層的粗乙酸乙烯，第二精餾塔塔釜液為 不含低沸物的乙酸乙烯，送至第三精餾塔43，塔頂蒸汽經(jīng)第二精餾塔塔頂冷凝器52冷凝 后，進(jìn)入第二分離器36分層，上層有機(jī)相為乙酸乙烯及低沸點(diǎn)組分混合物，送至第四精餾 塔44，下層水相送至第五精餾塔45，第二精餾塔再沸器51同時(shí)為第六精餾塔46的塔頂冷 凝器，加熱介質(zhì)為第六精餾塔46的塔頂蒸汽。第三精餾塔43進(jìn)料來自第二精餾塔41的塔釜液，第三精餾塔塔頂蒸汽經(jīng)第三精 餾塔塔頂冷凝器56冷凝后得到乙酸乙烯的產(chǎn)品，塔釜液為高沸點(diǎn)組分及部分乙酸乙烯混 合物，返回第一精餾塔41進(jìn)料。第四精餾塔44進(jìn)料來自第二分離器36上層有機(jī)相，第四精餾塔塔頂蒸出以乙醛 為主的低沸點(diǎn)組分經(jīng)第四精餾塔塔頂冷凝器54冷凝后送至第七精餾塔47進(jìn)料，塔釜液主 要包含乙酸乙烯，返回至第二精餾塔42回流。第七精餾塔47進(jìn)料來自第四精餾塔44的塔頂采出，第七精餾塔塔頂蒸汽經(jīng)過第 七精餾塔塔頂冷凝器59冷凝后，凝液至40第七精餾塔塔頂回流罐，第七精餾塔塔頂回流罐 采出乙醛成品，塔釜?dú)堃核椭翉U液處理系統(tǒng)。第六精餾塔46進(jìn)料來自乙酸乙烯合成工段乙酸蒸發(fā)器17的釜液，第六精餾塔塔 頂蒸汽與第二精餾塔再沸器51進(jìn)行換熱冷凝后，凝液至35第六精餾塔塔頂回流罐，第六精 餾塔塔頂回流罐中凝液部分回流，部分送至第一精餾塔41進(jìn)料，第六精餾塔46的塔頂冷凝 器與第二精餾塔再沸器51為同一設(shè)備，加熱介質(zhì)為第六精餾塔46的塔頂蒸汽，第六精餾塔 46的塔釜?dú)堃核椭翉U渣處理系統(tǒng)。第五精餾塔45進(jìn)料來自第一分離器34及第二分離器36的下層水相，第五精餾塔 塔頂蒸汽與第七精餾塔再沸器58進(jìn)行換熱冷凝后，部分回流，部分送至第二分離器36，第 五精餾塔45的塔頂冷凝器與第七精餾塔再沸器58為同一設(shè)備。第五精餾塔45的釜水送 至廢水處理系統(tǒng)。48、49、53、55、57分別為第六精餾塔再沸器、第一精餾塔再沸器、第四精餾塔再沸 器、第三精餾塔再沸器、第五精餾塔再沸器，采用新鮮蒸汽加熱對(duì)應(yīng)的精餾塔


圖1 生物乙烯制備單元流程圖；圖2 乙酸乙烯合成反應(yīng)單元流程圖；圖3 乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例以木薯乙醇發(fā)酵成熟醪為原料，采用圖1、圖2、圖3所示的一種生物乙醇制備乙酸 乙烯的新方法進(jìn)行操作，生產(chǎn)乙酸乙烯產(chǎn)品。1.生物乙烯制備單元自酒精發(fā)酵單元的乙醇發(fā)酵成熟醪，首先作為乙醇蒸餾塔塔頂冷凝器4的冷卻 介質(zhì)預(yù)熱后，再通過塔釜液冷卻器1進(jìn)一步升溫后，最后作為進(jìn)料進(jìn)入乙醇蒸餾塔2進(jìn)行 精餾操作，乙醇發(fā)酵成熟醪乙醇體積濃度為12%，乙醇蒸餾塔2操作壓力(絕對(duì)壓力)為 0. IMPa,乙醇發(fā)酵成熟醪在乙醇蒸餾塔中脫除水、有機(jī)酸和重組份雜質(zhì)等，塔頂蒸汽經(jīng)塔頂 冷凝器4和塔頂后冷器5得到乙醇質(zhì)量濃度為50%的乙醇水溶液，塔頂乙醇水溶液的乙醇 含量通過控制進(jìn)料溫度及回流量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整控制，塔頂后冷器5冷卻介質(zhì)為循環(huán)冷卻 水，乙醇濃度為50%的乙醇水溶液送入乙烯三級(jí)冷卻器13與反應(yīng)生成氣換熱至乙醇蒸發(fā) 溫度，進(jìn)入到乙醇蒸發(fā)罐9，乙醇蒸餾塔2釜采經(jīng)釜液冷卻器1冷卻后排出裝置至廢水處理 系統(tǒng)。預(yù)熱后的乙醇水溶液在蒸發(fā)罐9中進(jìn)行蒸發(fā)汽化操作，蒸發(fā)器通過蒸汽加熱器7 和乙烯二級(jí)冷卻器8進(jìn)行加熱，汽化后的乙醇水蒸汽在乙烯一級(jí)冷卻器10與來自乙烯反應(yīng) 器的乙烯反應(yīng)生成氣進(jìn)一步換熱升溫，最后送至原料電加熱器11加熱至反應(yīng)溫度，加熱到 450°C進(jìn)入乙烯反應(yīng)器12。在反應(yīng)器中乙醇進(jìn)行絕熱脫水反應(yīng)，得到乙烯和水，反應(yīng)器中的 催化劑為分子篩或A103。反應(yīng)器出口的氣體反應(yīng)溫度降至340°C，乙烯反應(yīng)氣依次通過乙 烯一級(jí)冷卻器10、乙烯二級(jí)冷卻器8、乙烯三級(jí)冷卻器13及乙烯四級(jí)級(jí)冷卻器14，將溫度降 至45°C，然后進(jìn)入汽液分離罐15中進(jìn)行汽液分離，含有水及少量乙醇、乙醛、乙醚等的液相 排出裝置送至廢水處理系統(tǒng)，含有C02、H2、CH4、乙醛及乙烷等雜質(zhì)的粗乙烯氣相進(jìn)入乙烯壓 縮機(jī)16，送入乙酸乙烯反應(yīng)單元。2.乙酸乙烯合成反應(yīng)單元來自生物乙烯制備單元的新鮮乙烯原料和循環(huán)乙烯混合后，通過反應(yīng)氣第二冷卻 器23與反應(yīng)氣進(jìn)行換熱升溫后，從底部進(jìn)入乙酸蒸發(fā)器17，在蒸發(fā)器中乙烯原料飽和了乙 酸氣體從蒸發(fā)器頂部引出，通過反應(yīng)氣第一冷卻器21與反應(yīng)氣再次換熱升溫，而后再經(jīng)原 料氣預(yù)熱器22用蒸汽加熱到150°C。該氣體再送入氧氣混合器19與氧氣原料混合，使氧氣 在整個(gè)反應(yīng)混合物中占4. 5-6. 0%，從氧氣混合器出來的物料由頂部送入乙酸乙烯合成反 應(yīng)器18。乙酸乙烯合成反應(yīng)器18為列管式固定床反應(yīng)器，列管式固定床反應(yīng)器18的殼程 管間通入熱水，在乙酸乙烯合成反應(yīng)過程中放出的熱量，通過列管式固定床反應(yīng)器18的管 間熱水升溫移出反應(yīng)熱，升溫后的熱水離開列管式固定床反應(yīng)器18的溫度為135°C，進(jìn)入 20汽液分離器降壓生產(chǎn)0. 3MPa的蒸汽，供其它生產(chǎn)單元使用，降溫后的熱水返回乙酸乙烯 合成反應(yīng)器循環(huán)利用。乙酸乙烯合成反應(yīng)器18列管內(nèi)填裝鈀催化劑，反應(yīng)溫度為150°C、反 應(yīng)壓力為0. 8MPa。乙酸乙烯合成反應(yīng)器18底部排除的反應(yīng)合成氣體依次通過第一冷卻器 21和第二冷卻器23與原料氣進(jìn)行換熱降溫，而后再進(jìn)入反應(yīng)氣冷凝器24，用冷卻水將反應(yīng) 氣進(jìn)一步降溫后送入氣體分離塔25。氣體分離塔25的下段和中段的循環(huán)吸收液分別采用循環(huán)冷卻水及冷凍鹽水降溫，氣體分離塔25將反應(yīng)氣中所含乙酸、乙酸乙烯等高沸點(diǎn)物質(zhì) 冷凝下來；氣體分離塔25上段用乙酸淋洗氣體。從氣體分離塔25頂部出來的反應(yīng)氣，經(jīng)循 環(huán)氣壓縮機(jī)26壓縮后，大部分循環(huán)返回乙酸乙烯合成反應(yīng)器18，少部分送至水洗塔31，氣 體分離塔25塔釜物料也送至脫氣罐29脫氣處理，脫氣罐29底部采出的反應(yīng)液送至乙酸乙 烯合成反應(yīng)單元第一精餾塔41進(jìn)料。水洗塔31塔頂排除的部分尾氣去尾氣處理系統(tǒng)，剩余部分進(jìn)入吸收塔32，水洗塔 31塔釜物料進(jìn)入脫氣罐29。吸收塔32塔頂氣體經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)26壓縮后返回合成反應(yīng)器 18，吸收塔塔釜液送至解吸塔33，解吸塔33塔頂氣體去尾氣處理系統(tǒng)，解吸塔塔釜液返回 吸收塔32再利用。3.乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元第一精餾塔41進(jìn)料來自乙酸乙烯合成反應(yīng)單元脫氣罐29的反應(yīng)液，第一精餾塔 塔釜采出的回收乙酸送至乙酸乙烯合成反應(yīng)單元，塔頂蒸氣經(jīng)第一精餾塔塔頂冷凝器50 冷凝后，進(jìn)入第一分離器34分層，上層有機(jī)相為粗乙烯乙酸送至第二精餾塔42，下層水相 送至第五精餾塔45進(jìn)料。第二精餾塔42進(jìn)料來自第一分離器34上層的粗乙酸乙烯，第二精餾塔塔釜液為 不含低沸物的乙酸乙烯，送至第三精餾塔43，塔頂蒸氣經(jīng)第二精餾塔塔頂冷凝器52冷凝 后，進(jìn)入第二分離器36分層，上層有機(jī)相為乙酸乙烯及低沸點(diǎn)組分混合物，送至第四精餾 塔44進(jìn)料，下層水相送至第五精餾塔45進(jìn)料，第二精餾塔再沸器51同時(shí)為第六精餾塔46 的塔頂冷凝器，加熱介質(zhì)為第六精餾塔46的塔頂蒸汽。第三精餾塔43進(jìn)料來自第二精餾塔41的塔釜液，第三精餾塔塔頂蒸汽經(jīng)第三精 餾塔塔頂冷凝器56冷凝后得到乙酸乙烯的產(chǎn)品。塔釜液為高沸點(diǎn)組分及部分乙酸乙烯混 合物，返回第一精餾塔進(jìn)料。第四精餾塔44進(jìn)料來自第二分離器36上層有機(jī)相，第四精餾塔塔頂蒸出以乙醛 為主的低沸點(diǎn)組分經(jīng)第四精餾塔塔頂冷凝器54冷凝后送至第七精餾塔47進(jìn)料，塔釜液主 要包含乙酸乙烯，返回至第二精餾塔42回流。第七精餾塔47進(jìn)料來自第四精餾塔44的塔頂采出，第七精餾塔塔頂蒸汽經(jīng)過第 七精餾塔塔頂冷凝器59冷凝后，采出乙醛成品，塔釜?dú)堃核椭裂b置外廢液處理系統(tǒng)。第六精餾塔46進(jìn)料來自乙酸乙烯合成工段乙酸蒸發(fā)器17的釜液，第六精餾塔塔 頂蒸汽與第二精餾塔再沸器51進(jìn)行換熱冷凝后，部分回流，部分送至第一精餾塔41進(jìn)料， 第六精餾塔46的塔頂冷凝器與第二精餾塔再沸器51為同一設(shè)備，加熱介質(zhì)為第六精餾塔 46的塔頂蒸汽，第六精餾塔46的塔釜?dú)堃核椭裂b置外廢渣處理系統(tǒng)。第五精餾塔45進(jìn)料來自第一分離器34及第二分離器36的下層水相，第五精餾塔 塔頂蒸汽與第七精餾塔再沸器58進(jìn)行換熱冷凝后，部分回流，部分送至第二分離器36，第 五精餾塔45的塔頂冷凝器與第七精餾塔再沸器58為同一設(shè)備。第五精餾塔45的釜水送 至裝置外廢水處理系統(tǒng)。48、49、53、55、57分別為第六精餾塔再沸器、第一精餾塔再沸器、第四精餾塔再沸 器，第三精餾塔再沸器、第五精餾塔再沸器，采用新鮮蒸汽加熱對(duì)應(yīng)的精餾塔。
權(quán)利要求
本發(fā)明涉及的一種生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法，其特征是以來自乙醇發(fā)酵單元的乙醇發(fā)酵成熟醪為原料生產(chǎn)乙酸乙烯產(chǎn)品，乙醇發(fā)酵成熟醪乙醇體積濃度為5-20％，生產(chǎn)過程包括生物乙烯制備單元、乙酸乙烯反應(yīng)合成單元及乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元。
2.如權(quán)利要求1所述的一種生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法，其特征是在生物乙烯制備單元，來自乙醇蒸餾塔(2)的乙醇質(zhì)量濃度為40 60%的乙醇水溶液，作為脫水制備乙 烯的乙醇原料不經(jīng)過加水稀釋操作，直接汽化加熱后送入乙烯反應(yīng)器(12)，實(shí)現(xiàn)乙烯生產(chǎn) 過程中的工藝水消耗量為零。
3.如權(quán)利要求1所述的一種生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法，其特征是在生物乙烯制備單元，來自乙烯反應(yīng)器(12)的乙烯反應(yīng)氣降溫冷凝后，在汽液分離罐中進(jìn)行汽液分離， 主要含乙烯的氣體物料不經(jīng)過進(jìn)一步分離提純，直接通過乙烯壓縮機(jī)壓縮后，送入乙酸乙 烯反應(yīng)單元合成乙酸乙烯。
4.如權(quán)利要求1所述的一種生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法，其特征是在乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元，第六精餾塔(46)的塔頂冷凝器與第二精餾塔再沸器(51)為同一設(shè)備，第二精 餾塔再沸器(51)加熱介質(zhì)為第六精餾塔(46)的塔頂蒸汽，第二精餾塔(42)操作不消耗新 鮮蒸汽。
5.如權(quán)利要求1所述的一種生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法，其特征是在乙酸乙烯產(chǎn)品精制單元，第五精餾塔(45)的塔頂冷凝器與第七精餾塔再沸器(58)為同一設(shè)備，第七精 餾塔再沸器(58)加熱介質(zhì)為第五精餾塔(46)的塔頂蒸汽，第七精餾塔(47)操作不消耗新鮮蒸汽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物乙醇制備乙酸乙烯的新方法，采用乙醇發(fā)酵成熟醪為原料，通過生物乙烯制備、乙酸乙烯合成反應(yīng)及乙酸乙烯精制三個(gè)單元生產(chǎn)達(dá)到要求的乙酸乙烯產(chǎn)品。來自乙醇蒸餾塔的乙醇質(zhì)量濃度為40～60％的乙醇水溶液，作為脫水制備乙烯的乙醇原料不經(jīng)過加水稀釋操作，直接汽化加熱后送入乙烯反應(yīng)器；來自乙烯反應(yīng)器的乙烯反應(yīng)氣降溫冷凝后，在汽液分離罐中進(jìn)行汽液分離，主要含乙烯的氣體直接通過乙烯壓縮機(jī)壓縮后，送入乙酸乙烯反應(yīng)單元合成乙酸乙烯，從而實(shí)現(xiàn)了乙烯生產(chǎn)過程中的工藝水消耗量為零，簡(jiǎn)化縮短了生產(chǎn)過程，降低了乙酸乙烯生產(chǎn)的能耗和物耗，實(shí)現(xiàn)了乙酸乙烯產(chǎn)品生產(chǎn)中可再生生物質(zhì)原料對(duì)不可再生的化石原料的部分替代。
文檔編號(hào)C07C67/04GK101798265SQ20101030127
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者余英哲, 劉宗章, 劉成, 呂惠生, 張敏華, 李永輝, 歐陽勝利, 董秀芹, 錢勝華, 陶敏莉 申請(qǐng)人:天津大學(xué)