一种醋酸酯加氢制乙醇的侧线分级回流工艺方法

本发明属于煤化工乙醇制备，具体涉及一种醋酸酯加氢制乙醇的侧线分级回流工艺方法。

背景技术：

1、煤基合成气经甲醇、醋酸或醋酸酯中间体制备乙醇，是煤化工路线中延伸甲醇和醋酸产业链、提高碳资源利用价值的重要方向之一。该类工艺通常包括煤基合成气制甲醇、甲醇羰基化或酯化生成醋酸酯、醋酸酯加氢生成乙醇以及后续分离精制等步骤。其中，醋酸甲酯、乙酸乙酯等醋酸酯加氢制乙醇路线具有反应路径相对清晰、工业化适配性较好的特点。

2、在醋酸酯加氢制乙醇过程中，气相加氢反应段产物中通常含有乙醇、甲醇、未反应醋酸酯、水以及少量乙醛、乙酸乙酯、醋酸等副产物或残余组分。现有工艺一般通过精馏、萃取精馏、膜分离、液相加氢等方式对上述组分进行处理，以提高乙醇产品纯度并降低副产物含量。

3、然而，已有分离流程多着眼于乙醇、甲醇、醋酸甲酯、乙酸乙酯等产品切割，通常未将侧线组成与液相深度加氢反应段负荷进行匹配。若将含醋酸酯、乙酸乙酯和乙醛的液相物流合并送入液相深度加氢反应段，酸水组分和未反应醋酸甲酯容易增加液相深度加氢负荷，并影响催化剂稳定性。

4、当原料组成、气相加氢反应段转化率或催化剂活性发生波动时，若仍按照预设组成或固定操作参数确定侧线采出条件，则进入液相深度加氢反应段的物料组成和负荷容易发生偏移，导致未反应酯、酸水组分或羰基副产物进入液相深度加氢反应段的比例与其处理目标不匹配，进而引起氢耗偏差、床层温升异常或出口副产物残留升高。因此，需要一种能够按侧线组成分级回流，并将液相深度加氢反应段运行状态反馈至上游精馏分离的工艺方法。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种醋酸酯加氢制乙醇的侧线分级回流工艺方法，包括如下步骤：

2、a、提供含醋酸酯的原料物流，使所述含醋酸酯的原料物流与含氢气体进入气相加氢反应段进行加氢反应，得到粗乙醇物流；

3、b、采用设有至少三个侧线出口的精馏分离设备对所述粗乙醇物流进行侧线分离，得到第一侧线、第二侧线、第三侧线以及乙醇精制物流；其中，所述第一侧线为醋酸和水的总质量分数高于醋酸-水含量阈值的醋酸和水富集侧线；所述第二侧线为乙酸乙酯和乙醛的总质量分数高于乙酸乙酯-乙醛含量阈值且醋酸和水的总质量分数不高于所述醋酸-水含量阈值的乙酸乙酯和乙醛富集侧线；所述第三侧线为醋酸甲酯质量分数高于醋酸甲酯含量阈值、醋酸和水的总质量分数不高于所述醋酸-水含量阈值且乙酸乙酯和乙醛的总质量分数不高于所述乙酸乙酯-乙醛含量阈值的醋酸甲酯富集侧线；

4、c、将所述第一侧线依次送入脱水段和酯化段，使所述第一侧线中的至少部分醋酸与甲醇反应生成醋酸甲酯，并将含醋酸甲酯的脱水-酯化产物返回所述含醋酸酯的原料物流或所述气相加氢反应段；其中，所述第一侧线不作为液相深度加氢反应段的进料物流；

5、d、将所述第二侧线送入所述液相深度加氢反应段进行加氢处理；

6、e、将所述第三侧线返回所述气相加氢反应段；其中，所述第三侧线不作为所述液相深度加氢反应段的进料物流；

7、f、通过检测与调控单元检测所述液相深度加氢反应段入口中乙酸乙酯和乙醛的处理负荷，并检测所述液相深度加氢反应段的至少一项运行状态参数；

8、g、当所述处理负荷高于液相加氢负荷阈值，和/或所述运行状态参数达到对应控制阈值时，由所述检测与调控单元根据检测结果调节所述第三侧线的采出比例、返回量和/或所述精馏分离设备的侧线采出条件，以降低进入所述液相深度加氢反应段的醋酸甲酯含量。

9、可选的，所述醋酸-水含量阈值为10％～70％，优选为20％～60％；所述乙酸乙酯-乙醛含量阈值为0.5％～20％，优选为1％～10％；所述醋酸甲酯含量阈值为5％～60％，优选为10％～50％；并且，所述第一侧线、第二侧线和第三侧线按照醋酸和水的总质量分数、乙酸乙酯和乙醛的总质量分数、醋酸甲酯质量分数的顺序进行分级判定。

10、可选的，所述精馏分离设备为第一分离塔，所述第一分离塔自塔顶向塔底依次设有第三侧线出口、第二侧线出口和第一侧线出口；至少一个侧线出口连接有可调采出支路或备用采出支路，以调节对应侧线的采出高度和/或采出量。

11、可选的，所述第一侧线在进入酯化反应之前先经脱水单元降低水含量，所述脱水单元为精馏脱水单元、膜脱水单元、吸附脱水单元或反应精馏脱水单元中的一种或多种。

12、可选的，所述酯化段所用甲醇来自甲醇合成段、第三侧线和乙醇精制段回收甲醇中的一种或多种；所述酯化段采用酸性树脂催化剂、分子筛催化剂、固体酸催化剂或液体酸催化剂中的一种或多种，酯化反应温度为40～150℃，反应压力为0.1～2.0mpag。

13、可选的，所述液相深度加氢反应段采用镍系催化剂、铜系催化剂或贵金属系催化剂，反应温度为80～250℃，反应压力为1.0～5.0mpag，氢气与进入液相深度加氢反应段的可加氢副产物的摩尔比为2～100；所述可加氢副产物包括乙酸乙酯、乙醛、除醋酸甲酯以外的其他可加氢含羰基化合物中的一种或多种。

14、可选的，所述液相加氢负荷阈值为所述液相深度加氢反应段入口中乙酸乙酯和乙醛的质量流量达到所述液相深度加氢反应段设计处理负荷的70％～100％，或者为所述液相深度加氢反应段入口中乙酸乙酯和乙醛的总质量分数达到3％～20％；所述侧线采出条件包括所述精馏分离设备的侧线采出位置、回流比和侧线分配比例中的一种或多种。

15、可选的，所述运行状态参数包括所述液相深度加氢反应段的催化剂床层温升、氢耗偏差和/或出口乙酸乙酯与乙醛残留量；所述催化剂床层温升的对应控制阈值为所述液相深度加氢反应段入口与出口之间温差达到5～30℃，所述氢耗偏差的对应控制阈值为实际氢耗与理论氢耗的偏差达到10％～40％，所述出口乙酸乙酯与乙醛残留量的对应控制阈值为二者总质量分数达到0.1％～2％。

16、可选的，当乙醇精制物流中醋酸甲酯、乙酸乙酯和乙醛的总质量分数高于乙醇精制杂质阈值时，提高所述精馏分离设备对第二侧线和/或第三侧线的采出比例；其中，乙酸乙酯和乙醛升高时提高第二侧线采出比例，醋酸甲酯升高时提高第三侧线采出比例；所述乙醇精制杂质阈值为0.5％～5％。

17、可选的，所述含醋酸酯的原料物流包括醋酸甲酯、乙酸乙酯或二者的混合物；所述气相加氢反应段的反应温度为180～300℃，反应压力为1.0～6.0mpag，氢气与醋酸酯的摩尔比为2～80，所述气相加氢反应段所用催化剂为铜系催化剂；

18、所述含醋酸酯的原料物流由煤基甲醇与co经羰基化反应得到醋酸和/或醋酸甲酯后形成，所述co来自煤基合成气分离得到的co富集气，所述含氢气体包括煤基合成气分离得到的h2富集气和/或气相加氢反应段的循环氢气。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、1.本发明按照酸水组分、乙酸乙酯和乙醛以及未反应醋酸甲酯的组成差异设置三类侧线路径，使精馏分离结果与下游液相深度加氢负荷相匹配，避免各类侧线简单合并处理。

21、2.本发明将醋酸和水富集侧线经脱水-酯化后返回气相加氢反应段，减少酸水组分对液相深度加氢反应段的冲击；同时将乙酸乙酯和乙醛富集侧线送入液相深度加氢反应段、将醋酸甲酯富集侧线返回气相加氢反应段，减少未反应醋酸甲酯占用液相深度加氢处理能力。

22、3.本发明以液相深度加氢反应段入口负荷和运行状态参数作为反馈依据，通过调节侧线采出位置、回流比和/或侧线分配比例，使精馏分离结果随液相深度加氢反应段负荷动态修正，有利于降低液相深度加氢过载风险和乙醇精制物流杂质负荷。

23、4.本发明通过分级判定和负荷反控，进一步降低非目标组分进入液相深度加氢反应段的比例，提高侧线回流路径与液相深度加氢处理目标的匹配程度。