一种复合萃取精馏一步法制取无水乙醇的方法

摘要

本发明涉及一种复合萃取精馏一步法制取无水乙醇的方法,首先将含乙醇的发酵液输入初馏塔,使用水蒸气提取发酵液中的乙醇,塔顶采出乙醇－水混合物;使乙醇－水混合物以汽相形式进入萃取精馏塔,用复合萃取剂脱水,塔顶得到纯度大于99.8%的无水乙醇产品。本发明的复合加盐萃取精馏制取无水乙醇的方法具有能耗低、效率高、无污染等优点,与国内外先进技术的各项技术指标比较如表所示。

说明书

本发明涉及一种复合萃取精馏一步法制取无水乙醇的方法，属化学工程技术领域。

长期以来，无水乙醇一直作为一种优良的医药、化工原料和溶剂广为应用，近年来作为“燃料乙醇”的一种重要组分更加受到市场青睐。通过粮食发酵制取无水乙醇是一条符合我国国情的生产路线。目前粮食发酵后从发酵液分离无水乙醇都采用两步法，即首先将含9％乙醇的发酵液提浓得到95％乙醇，然后通过吸附、恒沸精馏、萃取精馏或加盐萃取精馏等分离手段将95％乙醇提纯为无水乙醇(纯度大于99.5％，水含量小于0.5％)。该工艺由于主要产品乙醇需要进行两次汽化，同时95％乙醇提浓塔回流比大，理论级数多，能耗和设备投资都比较大；而且成品无水乙醇中水含量很难控制在0.3％以下。

本发明的目的是提出一种复合萃取精馏一步法制取无水乙醇的方法，利用盐析分离剂和反应分离剂对水的双重亲和作用，提高乙醇和水的相对挥发度，既发扬反应萃取精馏反应力作用强的优点，又利用加盐萃取精馏进料浓度可不受限制的优点，以含5～9％乙醇的发酵液为原料生产纯度大于99.8％、水含量小于0.2％的无水乙醇。

本发明提出的复合萃取精馏一步法制取无水乙醇的方法，包括以下各步骤：

1、将含5％～9％乙醇的发酵液输入初馏塔，使用水蒸气提取发酵液中的乙醇，回流比为0.8～1.2，塔顶温度80～82℃，塔釜温度100～101℃，塔顶采出浓度为70％～80％的乙醇-水混合物；

2、使上述初馏塔塔顶采出的乙醇-水混合物以汽相形式进入萃取精馏塔，用复合萃取剂脱水，萃取剂与进料的比例为0.75～1∶1，回流比为0.8～1，所用的复合萃取剂由溶剂(乙二醇)，反应分离剂(Ca(OH)₂等，)，盐析剂(CaCl₂、K₂CO₃、AlCl₃或Al(NO₃)₃等)组成，预先配置好，其配比(质量比，以溶剂质量为100％)为：溶剂100％，反应分离剂5～10％，盐析剂5～10％，萃取精馏塔的塔顶温度为78℃，塔底温度为150～152℃，塔顶得到纯度大于99.8％的无水乙醇产品。

塔底含水溶剂进入溶剂回收塔脱水，回收塔采取真空操作，塔顶真空度700mmHg。塔顶产物为水，温度72℃，塔底得到含水量不超过0.2％的溶剂，温度146℃。回收后的溶剂送回萃取精馏塔循环使用。

本发明的方法对无水乙醇整个生产过程进行了优化，使主要产品乙醇只经过一次汽化，同时避开了95％乙醇提浓这一高能过程，降低了能耗。本方法采用了复合萃取精馏技术，与以往的技术相比，复合加盐萃取精馏制取无水乙醇的工艺具有能耗低、效率高、无污染等优点，与国内外先进技术的各项技术指标比较如表所示。生产方法            溶剂比S/F    萃取精馏塔理论板数    相对能耗乙二醇萃取精馏        5∶1               49             1乙二醇加盐萃取精馏    1∶1               16             0.6复合萃取精馏        0.8∶1               14             0.4

下面详细介绍本发明的实施例：

实施例1：

在内径为φ30mm、提馏段为500mm、精馏段为500mm的初馏塔中连续加入含乙醇6％的发酵液；回流比为1∶1，塔顶温度为81℃，塔釜温度101℃，塔顶得到80％的乙醇-水混合物。该混合物以汽相进入内径为φ30mm、提馏段为500mm、萃取精馏段为1000mm、萃取剂洗涤段为200mm的复合萃取塔，复合萃取剂由溶剂乙二醇，加入5％的反应分离剂Ca(OH)₂和5％的盐析剂CaCl₂组成。萃取剂与进料的比例为0.75∶1，回流比为1∶1，塔顶温度为78℃，塔釜温度为152℃，塔顶得到纯度大于99.85％的无水乙醇。复合萃取精馏塔塔釜含水萃取剂进入φ30mm、提馏段为500mm、精馏段为500mm的溶剂回收塔回收溶剂，塔顶真空度为700mmHg，塔顶温度72℃，塔釜温度146℃，塔釜得到含水量为0.2％的复合萃取剂。

实施例2：

在内径为φ30mm、提馏段为500mm、精馏段为500mm的初馏塔中连续加入含乙醇6.5％的发酵液，回流比为1∶1，塔顶温度为81℃，塔釜温度101℃，塔顶得到78％的乙醇-水混合物。该混合物以汽相进入内径为φ30mm、提馏段为500mm、萃取精馏段为1000mm、萃取剂洗涤段为200mm的复合萃取塔，复合萃取剂由溶剂乙二醇加入5％的反应分离剂Ca(OH)₂和5％的盐析剂K₂CO₃组成，萃取剂与进料的比例为0.8∶1，回流比为0.8∶1，塔顶温度为78℃，塔釜温度为151℃，塔顶得到纯度大于99.8％的无水乙醇。复合萃取精馏塔塔釜含水溶剂进入φ30mm、提馏段为500mm、精馏段为500mm的溶剂回收塔回收溶剂，塔顶真空度为700mmHg，塔顶温度72℃，塔釜温度146℃，塔釜得到含水量为0.2％的复合萃取剂。

实施例3：

在内径为φ30mm、提馏段为500mm、精馏段为500mm的初馏塔中连续加入含乙醇8％的发酵液，回流比为0.8∶1，塔顶温度为82℃，塔釜温度101℃，塔顶得到75％的乙醇-水混合物。该混合物以汽相进入内径为φ30mm、提馏段为500mm、萃取精馏段为1000mm、萃取剂洗涤段为200mm的复合萃取塔，复合萃取剂由溶剂乙二醇加入5％的反应分离剂Ca(OH)₂和5％的盐析剂AlCl₃组成，萃取剂与进料的比例为0.9∶1，回流比为0.8∶1，塔顶温度为78℃，塔釜温度为151℃，塔顶得到纯度大于99.85％的无水乙醇。复合萃取精馏塔塔釜含水溶剂进入φ30mm、提馏段为500mm、精馏段为500mm的溶剂回收塔回收溶剂，塔顶真空度为700mmHg，塔顶温度72℃，塔釜温度146℃，塔釜得到含水量为0.2％的复合萃取剂。

实施例4：

在内径为φ30mm、提馏段为500mm、精馏段为500mm的初馏塔中连续加入含乙醇9％的发酵液，回流比为0.8∶1，塔顶温度为82℃，塔釜温度101℃，塔顶得到75％的乙醇-水混合物。该混合物以汽相进入内径为φ30mm、提馏段为500mm、萃取精馏段为1000mm、萃取剂洗涤段为200mm的复合萃取塔，复合萃取剂由溶剂乙二醇加入5％的反应分离剂Ca(OH)₂和5％的盐析剂Al(NO₃)₃组成，萃取剂与进料的比例为1∶1，回流比为0.9∶1，塔顶温度为78℃，塔釜温度为152℃，塔顶得到纯度大于99.85％的无水乙醇。复合萃取精馏塔塔釜含水溶剂进入φ30mm、提馏段为500mm、精馏段为500mm的溶剂回收塔回收溶剂，塔顶真空度为700mmHg，塔顶温度72℃，塔釜温度126℃，塔釜得到含水量为0.2％的复合萃取剂。