技術領域

本發明涉及一種制備乙醇的工藝，具體地說涉及一種合成氣經甲醇制乙醇的工藝。

背景技術

以煤為主的能源消費結構使我國面臨能源安全、環境保護和可持續發展等諸多能源環境壓力，利用我國相對豐富的煤炭資源，發展非石油依賴型的能源化工技術和產業，彌補石油供給的不足，是保障中國能源安全的重要手段。

乙醇是大宗的化工產品，更為重要的是，乙醇作為燃料添加劑的優勢已成為全球共識。世界上許多國家已經或正在推廣燃料乙醇的使用。我國一直鼓勵支持乙醇汽油的發展，對乙醇汽油的生產使用出臺了若干支持和補貼政策，并出臺了國家技術標準等正式文件，黑龍江、吉林等10省的部分地區已作為乙醇汽油的試點地區。我國燃料乙醇產能缺口巨大，亟需新型規模化乙醇生產技術。

目前，絕大部分的乙醇生產都采用以糧食和經濟作物為原料的發酵法，這導致燃料乙醇產業發展的兩個瓶頸，高成本問題和威脅國家糧食與耕地安全。非糧食路線乙醇生產技術包括以下幾種：纖維素（主要是生物質秸稈）發酵法、合成氣合成乙醇法等。纖維素發酵（專利CN101235392）制乙醇技術不直接使用糧食和經濟作物，能有效緩解糧食發酵法消耗糧食、占用耕地的問題，但該技術缺陷在于：（1）由于農作物秸稈能量密度小，運輸成本高，很難實現乙醇的大規模生產；（2）纖維素酶成本高，目前的纖維素乙醇成本仍高于糧食乙醇。以合成氣為原料的乙醇合成技術是燃料乙醇制造技術的一個重要發展方向。

發明內容

本發明的目的是提出一種成本低，可大規模生產的合成氣經甲醇制乙醇的工藝。

????本發明的具體工藝過程包括如下：

（1）合成氣（CO+H₂）分為兩部分，一部分合成氣用于甲醇合成，其余部分分離為CO和H₂；

（2）合成氣與甲醇合成循環尾氣混合成為甲醇合成原料氣，甲醇合成原料氣在甲醇合成催化劑作用下進行甲醇合成反應，得到甲醇和甲醇合成循環尾氣；

（3）將合成氣分離得到的CO與醋酸合成循環尾氣進行混合后，再與甲醇進行羰基化反應，進行醋酸合成反應，得到醋酸和醋酸合成循環尾氣；

（4）合成氣分離得到的H₂與乙醇合成循環尾氣混合進入反應器，混合氣和醋酸與催化劑接觸發生加氫反應生成乙醇及副產物（乙醛和乙酸乙酯）和乙醇合成循環尾氣，反應器出口粗產物經分離得乙醇。

如上所述的合成氣分離是采用專利CN102191086A和CN102133498A等公開的CO、H₂分離工藝。CN102133498A的工藝為將原料氣從下部送入第一吸附塔進行吸附，在第一吸附塔的底部富集得到CO產品氣，第一吸附塔上部得到的混合氣體送往第二吸附塔；混合氣體經第二吸附塔吸附后，第二吸附塔的出口得到高純度的氫氣產品氣。CN102191086A為一種煤制合成氣聯產一氧化碳、甲醇、氫氣、精制合成氣的集成裝置，其中的CO深冷分離單元和變壓吸附制氫單元可用來制氫和制CO。

如上所述的甲醇合成是采用ICI多段冷激塔低壓甲醇合成工藝、Lurgi管式等溫合成塔低壓甲醇合成工藝或Linde螺旋蛇管等溫合成塔甲醇合成工藝等。Lurgi低壓合成甲醇的合成氣是由天然氣、水蒸氣重整制備的，合成氣經凈化、冷卻后，送入離心式透平壓縮機，將其壓至4-5?MPa后，送入合成塔。合成氣在銅催化劑存在下反應生成甲醇。合成甲醇產生的反應熱用以產生高壓蒸汽，并作為透平壓縮機的動力。合成塔出口含甲醇的氣體與混合氣換熱冷卻，再經空氣或水冷卻，使粗甲醇冷凝，在分離器中分離。冷凝的粗甲醇至閃蒸罐閃蒸后，送至精餾裝置精致。ICI低壓合成甲醇法首先將H₂、CO、CO₂及少量CH₄組成的合成氣經過變換反應以調節CO/CO₂比例，然后用離心壓縮機升壓到5?MPa，送入溫度為270℃冷激式反應器，反應后的氣體經冷卻分離出甲醇，未反應的氣體經壓縮升壓與新鮮原料氣混合再次進入反應器。Linde等溫合成塔為新型的單段節能等溫塔。在塔內，螺旋蛇管放置在催化劑床層中，從蛇管下部通入4.5?MPa的鍋爐水，從上面排出中壓蒸汽和循環水。合成氣從塔頂部進入，穿過催化劑床層，從塔底部排出。

甲醇合成催化劑可采用ICI公司開發的ICI51-1、ICI51-2、ICI51-7型催化劑、Lurgi公司的C79-5GL型催化劑西南化工研究設計院的C302、C302-1、C302-2、CNJ206等。