本實(shí)用新型涉及一種乙醇耦合合成裝置，屬于化工合成技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

乙醇是發(fā)現(xiàn)最早、用途最廣的一種脂肪醇，也是酒的主要成分。室溫下乙醇為無色、易揮發(fā)、易燃的液體。乙醇的用途廣泛，例如可以用來制取乙醛、乙醚、醋酸乙酯、乙胺、環(huán)氧乙烷等多種化工原料，在消毒劑、飲料、稀釋劑、環(huán)保涂料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、橡膠、塑料、人造纖維、洗滌劑等多種領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。

乙醇的傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)方法為發(fā)酵法和乙烯水合法。但是，由于對糧食的大量消耗和乙烯生產(chǎn)成本的不斷提高，因此，這兩種方法無法大批量生產(chǎn)。近年來，隨著甲醇羰基化技術(shù)的迅猛發(fā)展，醋酸產(chǎn)量顯著提高，醋酸的價(jià)格大大降低。醋酸作為一種重要的化工原料，雖然在化工原料制備、農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體等行業(yè)中有廣泛應(yīng)用，但是醋酸產(chǎn)能仍有很大過剩，對醋酸下有用途的開發(fā)迫在眉睫。使用醋酸作為原料生產(chǎn)乙醇的途徑有兩種，一是醋酸直接加氫生成乙醇；另一種是醋酸先經(jīng)酯化后生成醋酸酯，再由醋酸酯加氫生成乙醇。但是，以醋酸生產(chǎn)乙醇的方法，由于催化加氫條件較為苛刻、原料利用率低、生產(chǎn)過程收率不高，使得生產(chǎn)成本較高，因此抑制了其大規(guī)模推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種乙醇耦合合成裝置，對原料進(jìn)行循環(huán)利用，對反應(yīng)熱進(jìn)行合理回收，原來利用率高、生產(chǎn)成本低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：

一種乙醇耦合合成裝置，包括用于合成乙醇的醋酸加氫單元和醋酸酯加氫單元、用于實(shí)現(xiàn)粗乙醇提純的精餾提純單元、用于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)尾氣加壓耦合的壓縮循環(huán)機(jī)組；

所述醋酸加氫單元包括預(yù)熱裝置ⅠA、預(yù)熱裝置ⅠB、汽化裝置Ⅰ、反應(yīng)器Ⅰ和氣液分離器Ⅰ；所述預(yù)熱裝置ⅠA的入口連接醋酸輸送管道，其出口連通至汽化裝置Ⅰ；所述預(yù)熱裝置ⅠB的入口連接氫氣輸送管道，其出口也連通至汽化裝置Ⅰ；汽化裝置Ⅰ的出料口通過管道連通至反應(yīng)器Ⅰ底部的進(jìn)料口，反應(yīng)器Ⅰ的出料口通過管道連通氣液分離器Ⅰ的進(jìn)料口；氣液分離器Ⅰ底部的液體出料口連通至精餾提純單元，其上部的排氣口連通至醋酸酯加氫單元；

所述醋酸酯加氫單元包括預(yù)熱裝置ⅡA、預(yù)熱裝置ⅡB、汽化裝置Ⅱ、反應(yīng)器Ⅱ和氣液分離器Ⅱ；所述預(yù)熱裝置ⅡA的入口連接醋酸酯輸送管道，其出口連通至汽化裝置Ⅱ；所述預(yù)熱裝置ⅡB的入口連接氣液分離器Ⅰ的排氣口，其出口也連通至汽化裝置Ⅱ；汽化裝置Ⅱ的出料口通過管道連通至反應(yīng)器Ⅱ底部的進(jìn)料口，反應(yīng)器Ⅱ的出料口通過管道連通氣液分離器Ⅱ；氣液分離器Ⅱ底部的液體出料口連通至精餾提純單元，其上部的排氣口經(jīng)管道連接壓縮循環(huán)機(jī)組、最終連通至氫氣輸送管道；

所述壓縮循環(huán)機(jī)組包括一級循環(huán)壓縮機(jī)和二級循環(huán)壓縮機(jī)。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述醋酸加氫單元還包括用于回收反應(yīng)氣余熱的換熱機(jī)組Ⅰ；換熱機(jī)組Ⅰ的管程入口連接汽化裝置Ⅰ的出口，其管程出口連接反應(yīng)器Ⅰ的底部進(jìn)料口；換熱機(jī)組Ⅰ的殼程入口與反應(yīng)器Ⅰ的頂部出料口相連，其殼程出口連通至氣液分離器Ⅰ的頂部入口。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述反應(yīng)器Ⅰ為固定床等溫反應(yīng)器。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述醋酸酯加氫單元還包括用于回收反應(yīng)氣余熱的換熱機(jī)組Ⅱ；換熱機(jī)組Ⅱ的管程入口連接汽化裝置Ⅱ的出口，其管程出口連接反應(yīng)器Ⅱ的底部進(jìn)料口；換熱機(jī)組Ⅱ的殼程入口與反應(yīng)器Ⅱ的頂部出料口相連，其殼程出口連通至氣液分離器Ⅱ的頂部入口。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述反應(yīng)器Ⅱ?yàn)榈葴胤磻?yīng)器，內(nèi)設(shè)置用于回收反應(yīng)熱的冷卻盤管，冷卻盤管連接汽包。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述氣液分離器Ⅰ排氣口所連管道具有兩個(gè)分支，第一分支管道直接連通至預(yù)熱裝置Ⅱ，第二分支管道連通至一級循環(huán)壓縮機(jī)；所述氣液分離器Ⅱ排氣口所連管道直接連通至一級循環(huán)壓縮機(jī)，一級循環(huán)壓縮機(jī)的出口連接二級循環(huán)壓縮機(jī)的入口，二級循環(huán)壓縮機(jī)的出口連通至氫氣輸送管道。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型提供了一種乙醇耦合合成裝置，設(shè)置合理、設(shè)備常規(guī)，對過剩的反應(yīng)原料氫氣進(jìn)行了深度利用，反應(yīng)尾氣在合成裝置內(nèi)循環(huán)使用，大大增加了原料的利用率和反應(yīng)收率，減少廢氣排放量；有效回收催化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，對反應(yīng)原料氣進(jìn)行預(yù)熱，降低了反應(yīng)能耗，使得反應(yīng)能耗顯著降低。本實(shí)用新型還能同時(shí)副產(chǎn)高品質(zhì)蒸汽，增加工廠附加值。

本實(shí)用新型靈活多變，醋酸加氫單元、醋酸酯加氫單元分別與精餾提純單元相連接，醋酸加氫單元、醋酸酯加氫單元相互聯(lián)系又彼此獨(dú)立。當(dāng)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)乙醇時(shí)，將醋酸加氫單元、醋酸酯加氫單元耦合使用，能夠顯著提高原料利用率、降低生產(chǎn)能耗和成本。若僅乙醇生產(chǎn)量很少、或僅單批反應(yīng)時(shí)，可以僅選用其中任一單元合成乙醇，避免整個(gè)裝置運(yùn)行所帶來的能源消耗。

醋酸加氫單元的尾氣作為原料進(jìn)入醋酸酯加氫單元，醋酸酯加氫單元的尾氣經(jīng)壓縮循環(huán)機(jī)組壓縮、回到醋酸加氫單元作為部分原料使用，整個(gè)反應(yīng)體系沒有廢氣外排，反應(yīng)原料在裝置內(nèi)不斷循環(huán)、深度反應(yīng)；壓縮循環(huán)機(jī)組使得尾氣的壓力和熱量得到了合理的回收利用，增加進(jìn)入醋酸加氫單元的原料氣溫度，減少汽化裝置的能耗量，氣體循環(huán)量小，壓縮循環(huán)機(jī)組的功耗低，使用壽命長。所述反應(yīng)器Ⅰ為固定床等溫反應(yīng)器，能夠保持反應(yīng)器Ⅰ中的反應(yīng)床層溫度、提高催化反應(yīng)效率。所述反應(yīng)器Ⅱ中設(shè)置有用于回收反應(yīng)熱的盤管，一方面有利于保持反應(yīng)器Ⅱ中反應(yīng)床層溫度的恒定，便于工藝控制，保證反應(yīng)過程和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，另一方面能夠同時(shí)副產(chǎn)大量高壓高品位蒸汽，為工廠其它工段提供熱源。

本實(shí)用新型所得到的粗乙醇純度高，精餾難度低，而且其本身具有較高溫度，進(jìn)入精餾提純工段后無需再進(jìn)行預(yù)熱，降低了精餾工段能耗。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，11、醋酸輸送管道，12、預(yù)熱裝置ⅠA，13、氫氣輸送管道，14、預(yù)熱裝置ⅠB，15、汽化裝置Ⅰ，16、反應(yīng)器Ⅰ，17、氣液分離器Ⅰ，18、換熱機(jī)組Ⅰ，21、醋酸酯輸送管道，22、預(yù)熱裝置ⅡA，23、預(yù)熱裝置ⅡB，24、汽化裝置Ⅱ，25、反應(yīng)器Ⅱ，26、氣液分離器Ⅱ，27、換熱機(jī)組Ⅱ，28、汽包，3、精餾提純單元，4、一級循環(huán)壓縮機(jī)，5、二級循環(huán)壓縮機(jī)；

圖中箭頭方向指示物料的運(yùn)行方向。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但實(shí)施例不是本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。

一種乙醇耦合合成裝置，如圖1所示，包括醋酸加氫單元、醋酸酯加氫單元、精餾提純單元和壓縮循環(huán)機(jī)組。其中，醋酸加氫單元和醋酸酯加氫單元用于合成粗乙醇，精餾提純單元用于對粗乙醇進(jìn)行精制提純，壓縮循環(huán)機(jī)組用于對反應(yīng)尾氣進(jìn)行加壓耦合、重新利用。

所述醋酸加氫單元包括預(yù)熱裝置ⅠA12、預(yù)熱裝置ⅠB14、汽化裝置Ⅰ15、換熱機(jī)組Ⅰ18、反應(yīng)器Ⅰ16和氣液分離器Ⅰ17。其中，預(yù)熱裝置ⅠA12、預(yù)熱裝置ⅠB14為并聯(lián)設(shè)置，用于分別對兩種原料進(jìn)行預(yù)熱；汽化裝置Ⅰ15用于使兩股原料汽化并混合均勻；換熱機(jī)組Ⅰ18用于回收反應(yīng)氣余熱、對進(jìn)入反應(yīng)器Ⅱ的原料混合氣進(jìn)行升溫；反應(yīng)器Ⅰ16用于實(shí)現(xiàn)醋酸的催化加氫、生成乙醇；氣液分離器Ⅰ17用于對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行氣液分離，提取到粗乙醇。醋酸加氫單元各設(shè)備的具體連接關(guān)系為：

所述預(yù)熱裝置ⅠA12的入口連接醋酸輸送管道11，其出口連通至汽化裝置Ⅰ15的進(jìn)料口。所述預(yù)熱裝置ⅠB14的入口連接氫氣輸送管道13，其出口連通至汽化裝置Ⅰ15的進(jìn)料口。汽化裝置Ⅰ15的出口連通換熱機(jī)組Ⅰ18的管程入口，換熱機(jī)組Ⅰ18的管程出口連接反應(yīng)器Ⅰ16的底部進(jìn)料口。反應(yīng)器Ⅰ16的頂部出料口與換熱機(jī)組Ⅰ18的殼程入口相連通，換熱機(jī)組Ⅰ18的殼程出口連通至氣液分離器Ⅰ17的頂部入口。氣液分離器的液體出料口連通至精餾提純單元3，其上部排氣口所連管道具有兩個(gè)分支，第一分支管道直接連通至預(yù)熱裝置Ⅱ23將富氫尾氣送入醋酸酯加氫單元作為原料氣，第二分支管道連通至一級循環(huán)壓縮機(jī)4。

所述醋酸酯加氫單元包括預(yù)熱裝置ⅡA22、預(yù)熱裝置ⅡB23、汽化裝置Ⅱ24、換熱機(jī)組Ⅱ27、反應(yīng)器Ⅱ25和氣液分離器Ⅱ26。其中，預(yù)熱裝置ⅡA22、預(yù)熱裝置ⅡB23為并聯(lián)設(shè)置，用于分別對兩種原料進(jìn)行預(yù)熱；汽化裝置Ⅱ24用于使兩股原料汽化并混合均勻；換熱機(jī)組Ⅱ27用于回收反應(yīng)氣余熱、對進(jìn)入反應(yīng)器Ⅱ的原料混合氣進(jìn)行升溫；反應(yīng)器Ⅱ25用于實(shí)現(xiàn)醋酸酯的催化加氫、生成乙醇；氣液分離器Ⅱ26用于對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行氣液分離，提取到粗乙醇。醋酸酯加氫單元各設(shè)備的具體連接關(guān)系為：

所述預(yù)熱裝置ⅡA22的入口連接醋酸酯輸送管道21，其出口連通至汽化裝置Ⅱ24的進(jìn)料口。所述預(yù)熱裝置ⅡB23的入口連接氣液分離器Ⅰ17的排氣口，即醋酸加氫單元的富氫尾氣作為醋酸酯加氫單元的反應(yīng)原料，預(yù)熱裝置ⅡB23的出口也連通至汽化裝置Ⅱ24的進(jìn)料口。所述汽化裝置Ⅱ24的出料口經(jīng)換熱機(jī)組Ⅱ27的管程、與反應(yīng)器Ⅱ25的底部進(jìn)料口相連。反應(yīng)器Ⅱ25的頂部出料口連接換熱機(jī)組Ⅱ27的殼程，殼程出口連通至氣液分離器Ⅱ26的入口；氣液分離器Ⅱ26底部的液體出料口連通至精餾提純單元3，其上部的排氣口經(jīng)管道直接連通至一級循環(huán)壓縮機(jī)4；一級循環(huán)壓縮機(jī)4的出口連通二級循環(huán)壓縮機(jī)5的入口，二級循環(huán)壓縮機(jī)5的出口連通至氫氣輸送管道13。

所述反應(yīng)器Ⅰ16為固定床等溫反應(yīng)器。所述反應(yīng)器Ⅱ25為等溫反應(yīng)器，內(nèi)設(shè)置用于回收反應(yīng)熱的冷卻盤管，冷卻盤管連接汽包28、副產(chǎn)蒸汽。

本實(shí)用新型的使用過程為：

來自醋酸輸送管道的醋酸、來自氫氣輸送管道的氫氣分別進(jìn)入預(yù)熱裝置ⅠA、預(yù)熱裝置ⅠB中進(jìn)行預(yù)熱，然后送入汽化裝置Ⅰ中汽化、混合，反應(yīng)混合氣進(jìn)入換熱機(jī)組Ⅰ的管程、吸取殼程中流動的反應(yīng)產(chǎn)物的熱量后溫度升高，進(jìn)入反應(yīng)器Ⅰ，反應(yīng)混合氣經(jīng)過反應(yīng)器Ⅰ的催化劑床層、發(fā)生催化加氫反應(yīng)生產(chǎn)乙醇，反應(yīng)產(chǎn)物由出料口排出、進(jìn)入換熱機(jī)組Ⅰ的殼程回收余熱，然后進(jìn)入氣液分離裝置Ⅰ中進(jìn)行分離，分離出的粗乙醇為液態(tài)，送至精餾提純單元進(jìn)行進(jìn)一步提純，分離出的尾氣中富含氫氣、作為醋酸酯加氫單元的原料使用，直接送入預(yù)熱裝置ⅡB；

來自醋酸酯輸送管道的醋酸酯、來自醋酸加氫單元的富氫尾氣分別進(jìn)入預(yù)熱裝置ⅡA、預(yù)熱裝置ⅡB中進(jìn)行預(yù)熱，然后送入汽化裝置Ⅱ中汽化、混合，反應(yīng)混合氣進(jìn)入換熱機(jī)組Ⅱ的管程、吸取殼程中流動的反應(yīng)產(chǎn)物的熱量后溫度升高，進(jìn)入反應(yīng)器Ⅱ，反應(yīng)混合氣經(jīng)過反應(yīng)器Ⅱ的催化劑床層、發(fā)生催化加氫反應(yīng)生產(chǎn)乙醇，并副產(chǎn)蒸汽，反應(yīng)產(chǎn)物由出料口排出、進(jìn)入換熱機(jī)組Ⅱ的殼程回收余熱，然后進(jìn)入氣液分離裝置Ⅱ中進(jìn)行分離，分離出的粗乙醇為液態(tài)，送至精餾提純單元進(jìn)行進(jìn)一步提純，分離出的尾氣進(jìn)入一級循環(huán)壓縮機(jī)，與醋酸加氫單元所排放的部分富氫尾氣一起經(jīng)過壓縮、送入二級循環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)行二次加壓，二次加壓后的尾氣送回氫氣輸送管道、作為醋酸加氫單元的原料氣循環(huán)使用。

上述實(shí)施例用來解釋說明本實(shí)用新型，而不是對本實(shí)用新型進(jìn)行限制，在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本實(shí)用新型作出的任何修改、等同替換、改進(jìn)，都落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。