从醇流中脱除硫化合物的方法

申请号 CN200780020527.9 申请日 2007-04-05 公开(公告)号 CN101495434A 公开(公告)日 2009-07-29
申请人 阿彻-丹尼尔斯-米德兰公司; 发明人 L·P·索尔黑姆; J·G·索普; L·P·卡切尔; B·L·赞托弗; J·R·贝金; T·P·宾德; A·K·希拉里;
摘要 通过减少本文给出的那些醇流中的硫化合物浓度提纯醇流的方法、设备和系统。通过减少 乙醇 流中的二 氧 化硫、 硫酸 根离子和亚硫酸根离子列举了本 发明 ,但是本发明也适用于从其它醇流脱除其它硫化合物。
权利要求

1.从醇中脱除至少一种硫化合物的方法,它包括:
a.将第一量的包含至少一种硫化合物的醇与至少一种选自下组的物 质接触:阴离子交换树脂粘土、硅酸铝、化铝、活性炭、 绿土、锌、黄铜、金属、与基体结合的金属、与离子交换树脂 结合的金属、钡盐及其混合物;
b.等待足够的时间使所述物质将所述硫化合物的量减少至所述硫化 合物的预定量;以及
c.回收第二量的醇,它包含含量不大于所述预定量的所述至少一种 硫化合物。
2.生产减少了硫的乙醇的系统,它包括:
a.谷物加工设备,该设备设置为,将含硫化合物加到谷物原料流中, 和/或形成固有地含有至少一种含硫化合物的谷物原料流;
b.谷物发酵装置,该装置设置为,从所述含硫的原料流发酵乙醇而 形成发酵液;
c.富集装置,该装置设置为,从所述发酵液获得富集的乙醇馏分, 其中,所述富集的乙醇馏分含有至少4ppm的含硫化合物;以及
d.脱硫设备,该设备设置为,从所述富集的乙醇馏分中脱除至少一 部分含硫化合物,其中,所述脱硫设备中设置有用来通过权利要求1的 方法从所述富集的乙醇馏分中脱除所述部分含硫化合物的装置。
3.权利要求1的方法或权利要求2的系统,其中,所述硫化合物的 所述预定的量选自由4ppm、3ppm、2ppm、1ppm、0.5ppm和0.1ppm 组成的组。
4.权利要求1的方法或权利要求2的系统,其中,所述第一量的乙 醇包含多于4ppm的所述硫化合物。
5.权利要求1或2的方法,其中,所述硫化合物选自由二氧化硫、 硫酸根阴离子和亚硫酸根阴离子组成的组。
6.权利要求1的方法或权利要求2的系统,其中,所述硅酸铝粘土 包含选自由蒙脱土、沸石粘土、沸石类粘土及其组合组成的组的粘土。
7.权利要求1的方法或权利要求2的系统,其中,所述硅酸铝粘土 包括膨润土
8.权利要求1的方法或权利要求2的系统,其中,所述硅酸铝粘土 包括膨润土。
9.权利要求1的方法或权利要求2的系统,其中,所述离子交换介 质是大孔树脂,它包含弱阴离子交换剂、强碱1型阴离子交换剂、或 强碱2型阴离子交换剂中的至少一种。
10.权利要求1的方法或权利要求2的系统,其中,所述离子交换 树脂选自由Mitsubishi WA30、Mitsubishi DCA11、Lewatit S4228、 Lewatit S4528、Amberlyst A26、Amberlys A21、Lewatit Mono+MP500、 Dowex 22、Dowex 66、Mitsubishi PA412和Mitsubishi PA312组成 的组。
11.权利要求1的方法或权利要求2的系统,其中,所述钡盐选自 由氢氧化钡和酸钡组成的组中至少一个成员。
12.权利要求1的方法或权利要求2的系统,其中,所述钡盐在乙 醇中的溶解度比硫酸钡在乙醇中的更大。
13.一种乙醇,它包含小于约4ppm的硫化合物。
14.权利要求1的方法,其中,所述醇选自由乙醇、甲醇及其混合 物组成的组。
15.权利要求1的方法或权利要求2的系统,其中,在下组的至少 一个成员中提供所述至少一种物质:浆料、连续流动床、逆流提取器、 移动床、固定床、自动离子交换系统、离子交换柱以及浸渍过滤器

说明书全文

1.发明领域

乙醇在工业中被广泛作为溶剂用于涂料、药物和中间体、化妆品、 香料和其它产品的合成。无乙醇(即,脱水乙醇)也是代用燃料中重 要的组分。代用燃料可以通过乙醇与例如汽油和其它化石燃料馏出组分 的组合产生。这些代用燃料可能包括,例如,E10含醇汽油或E85含醇 汽油(分别含有10%和85%无水乙醇),当然乙醇的百分含量可根据预 期的用途而改变。无水乙醇还可在无铅汽油中用作重要的含添加剂。

因为乙醇、甲醇和其它醇流在现代应用中的复杂性,希望提供纯度 尽可能高的这类醇流。醇流中常见的一种杂质是硫。这种硫可能以例如, 硫酸根阴离子及其化合物,亚硫酸根阴离子及其化合物,或者二氧化硫 的形式存在。本领域技术人员会认识到,在醇流中还可能存在其它硫化 合物。

硫化合物在乙醇流中可能存在的原因很多。例如,它们可能起初存 在于用来产生乙醇流的原料中和/或由于在获得乙醇的加工过程中硫化 合物的引入。通过湿磨法从玉米生产的乙醇流可能包含,例如,至少约 8ppm(即,约8mg/L)呈二氧化硫形式的硫。通过干磨法从玉米生产 的乙醇流可能包含,例如,至少约2ppm呈二氧化硫形式的硫。

所以希望提供减少乙醇、甲醇和其它醇流中的硫化合物的方法、设 备和系统。

发明简述

本文描述了通过减小那些醇流中的硫化合物浓度而提纯醇流的新方 法、装置和系统。通过减少乙醇中的二氧化硫、硫酸根离子和/或亚硫酸 根离子列举了本发明,但是本发明也适用于从其它醇流脱除其它硫化合 物。在一个实施方案中,提纯了短链醇流。

一个实施方案包括从醇中脱除至少一种硫化合物的方法。该方法可 以包括:使一定量的含有至少一种硫化合物的醇与至少一种选自下组的 物质接触:阴离子交换树脂粘土、水合硅酸铝(氧化铝)、活 性炭、绿土、钡盐以及它们的混合物;等待足够的时间使所述物质能将 硫化合物的量减少至预定的量,以及回收醇,它包含至少一种含量不大 于所述预定量的硫化合物。

在另一个实施方案中,本发明包括生产减少了硫的乙醇的系统。这 种系统可以包括:谷物加工设备,该设备设置为,将含硫化合物加到谷 物原料流中,和/或形成固有地含有至少一种含硫化合物的谷物原料流; 谷物发酵装置,该装置设置为,从含硫的原料流发酵乙醇而形成发酵液; 富集装置,该装置设置为,从发酵液获得富集的乙醇馏分,其中,所述 富集的乙醇馏分含有至少4ppm的含硫化合物;以及脱硫装置,该装置 设置为,从富集的乙醇馏分中脱除至少一部分含硫化合物,其中,所述 脱硫设备中设置有用来从富集的乙醇中脱除至少一部分含硫化合物的装 置。该脱除步骤可通过本申请中公开的其它方法来完成。

在又一个实施方案中,以如下方式提供用于减少硫化合物的物质: 呈浆料、连续流动床、逆流提取器、移动床、固定床、自动离子交换系 统、离子交换柱、浸渍过滤器、或其组合。

在又一个实施方案中,可将醇流中硫化合物的量减少到低于4ppm、 3ppm、2ppm、1ppm、0.5ppm或0.1ppm。在本发明进一步的实施方案 中,在处理之前的醇流中包含多于4ppm的硫化合物。在本发明另一个 实施方案中,被脱除的硫化合物选自二氧化硫、硫酸根阴离子、亚硫酸 根阴离子及其混合物。

在又一实施方案中,用于脱除硫化合物的物质是硅酸铝粘土。硅酸 铝粘土可能是例如,但不限于:蒙脱土、膨润土、沸石粘土、或沸石类 粘土。膨润土可能是膨润土(calcium bentonite clay)。

在又一实施方案中,用于脱除硫化合物的物质是离子交换树脂。在 一个实施方案中,离子交换树脂是大孔的并且是弱阴离子交换剂,强 碱1型阴离子交换剂,或是强碱2型阴离子交换剂。离子交换树脂可以 是,例如,但不限于:Mitsubishi WA30、MitsubishiDCA11、Lewatit S4228、Lewatit S4528、Amberlyst A26、Amberlyst A21、Lewatit Mono+MP500、Dowex 22、Dowex 66、Mitsubishi PA412和Mitsubishi PA312。

在又一实施方案中,用于脱除硫化合物的物质是钡盐。该钡盐可能 是例如,但不限于:氢氧化钡、酸钡、或两者的混合物。本发明中使 用的钡盐在醇(例如乙醇)中的溶解度可能比硫酸钡在乙醇中的更大。

在本发明的提纯过程中涉及的醇类可能包括,例如,乙醇,甲醇, 或其混合物。在一个优选的实施方案中,所述醇是乙醇。

又一实施方案包括含有少于约4ppm硫化合物的乙醇。

附图简述

图1示出包括脱硫在内的典型的玉米干磨法制备乙醇的工艺,如本 发明一个实施方案中包括的那样。

图2示出典型的湿磨法生产淀粉流程图。示出了可能引入硫化合 物的地方。

图3示出使用湿磨法生产的淀粉的典型乙醇生产工艺的流程图。示 出了提出的可能脱除硫的地方。

发明详述

除非另有说明,本申请中的术语应具有它们为本技术领域所接受的 含义。为了帮助理解本发明,一些术语定义如下。

如本文使用的术语“绿土”表示一种具有三层晶体结构的粘土,即, 一个氧化铝层和两个二氧化硅层。绿土的特征在于水合溶胀和胶态特性。

如本文使用的术语“膨润土”表示一种胶态粘土,主要由蒙脱石 (montmorillonte)组成,但也包括其它绿土。存在钠膨润土和钙膨润 土两种形式。钠膨润土在水中有高的溶胀度,而钙膨润土没有。 如本文使用的术语“沸石”表示铝和钠或钙或两者的水合硅酸盐,包括 具有SiO4和AlO4的联四面体结构的架状硅酸盐。用于本发明的沸石可 以是天然的或是人造的。沸石可以是钠沸石、片沸石或菱沸石。“沸石 类物质”包括具有与沸石相似的结构和/或性质的矿物和化合物。沸石类 物质包括磷酸盐和硅酸盐。代表性的天然磷酸盐包括土磷锌铝矿、绳状 熔岩(pahasapaite)和羟磷铝铍石(tiptopite)。代表性的天然硅酸盐 包括香花石、铍硅钠石(lovdarite)、磷方沸石、帕水硅铝钙石 (partheite)、葡萄石、水硅铝钙石(roggianite)、鱼眼石、白钙沸石、 水钙铅矿(maricopaite)、水硅钙石、易变硅钙石和硅钙石。

沸石一般是包括SiO4和AlO4的联锁四面体在内的架状硅酸盐。通常 (Si+Al)/O的比率为1/2。硅酸铝结构带负电并且吸引存在于其中的 正电性的阳离子。与大多数其它的架状硅酸盐类(tectosilicates)不 同,沸石的结构中具有大的空位空间或笼子,可以容纳大的阳离子。这 些大的阳离子可能包括,例如,但不限于,钠、、钡和钙,以及较大 的分子和阳离子基团,包括水、、碳酸根离子和硝酸根离子。在一些 沸石中,这些空间相互连通并且形成不同尺寸的长的、宽的通道(这里 尺寸取决于矿物结构)。这些通道可使驻留的离子和分子容易进出所述 结构。沸石通常的特征在于,它们能够失去和吸收水分而不破坏它们的 晶体结构。所述大通道是对于沸石的一贯低的比重的一种解释。

如本文使用的术语“蒙脱土”和“蒙脱石”表示具有以下大致组成 的一类粘土:

[(1/2Ca,Na)0.7(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)47nH2O]。

如并入本文作参考的Hawley′s Condensed Chemical Dictionary (1987年第11版)(Sax和Lewis编辑)中所述,蒙脱石是膨润土的主 要成分。

如本文使用的术语“短链醇”表示在其最长碳链中具有一至六个碳 的醇。

本文的讲授包括提供包含一种或多种硫化合物的醇流。硫化合物包 括,例如,但不限于,元素硫、二氧化硫、硫化氢、三氧化硫、以及含 有硫酸根、亚硫酸根和/或硫化物的化合物和离子物质。醇流优选是短链 醇流。乙醇流和甲醇流是特别优选的。

如本文启示的从醇中脱硫可在该醇脱水之前或之后进行。脱水之后 脱硫是优选的。

可通过本文中所述的方法来处理提供的含硫的醇流以减少它们所包 含的硫的量。一方面,将含硫的醇流与离子交换树脂接触一段时间。离 子交换树脂可以是,例如,但不限于,大孔和弱碱阴离子交换剂、强碱 1型阴离子交换剂、或强碱2型阴离子交换剂。凝胶型树脂不太优选。 用于本发明的例举性树脂包括,例如,但不限于,Mitsubishi WA30、 Mitsubishi DCA11、Lewatit S4228、Lewatit S4528、Amberlyst A26 (Rohm and Haas)、Amberlyst A21(Rohm and Haas)、Lewatit Mono+ MP500、Dowex 22(Dow Chemical Company)、Dowex 66(Dow Chemical Company)、Mitsubishi PA412和Mitsubishi PA312。

本领域技术人员会认识到,凝胶树脂通常包括更低交联化的稠密的 珠,它们具有高的容量和高的破坏荷重。其他人认识到没有永久的孔结 构的凝胶型树脂。通常认为它们的孔很小,一般不大于30埃,并且被称 为凝胶孔或分子孔。这些孔结构由聚合物链和交联点之间的距离决定, 并且随聚合物的交联程度、溶剂的极性以及与树脂一起采用的操作条件 而变化。凝胶型树脂通常是半透明的。

本领域技术人员还会认识到,大孔树脂的容量通常比凝胶树脂的低, 但是具有更高的抗结垢性和更抗渗透冲击磨损。大孔树脂由两个连续相 组成,即,连续孔相和连续凝胶聚合物相。所述聚合物相通常在结构上 由团聚在一起形成簇的小球微凝胶颗粒构成。这些簇又在界面处固着在 一起,形成彼此相连的孔。增大的表面积来源于微凝胶的暴露的表面, 胶结在一起形成簇。大网络离子交换树脂可以采用不同的表面积制备。 这些表面积可在例如,在7至约1500m2/g之间的范围内,平均孔径在 从约50至约1,000,000埃的范围内。

一旦用过后,可将按照本文所述方式应用的树脂再生。例如,可通 过氢氧化钠和醇洗进行再生。尽管可能包括呈本文所述多种结构中任一 种的树脂,但在多个离子交换柱中的操作是优选的。

通过离子交换树脂的提纯可在例如,“室温”(即,约21-23℃) 下进行,不过,本领域技术人员能领会的是,离子交换可以在宽范围的 温度与压下进行。本领域技术人员还能领会到的是,离子交换可以在 乙醇工艺中的各个步骤中实施。这些步骤将包括:在蒸馏后立即(~90 -95%乙醇),在脱水后立即(99+%乙醇),或在氮汽提后,或其它辅 助的提纯步骤。用于本文所述的离子交换操作的可能pH值在从约1至约 10的范围内。用于本文所述的离子交换操作的优选pH范围在约8和9 之间,尽管小于8的pH值也是有效的。

在另一方面,脱硫借助含硫的醇流与氧化铝(矾土)、硅石、氧化 硅铝、绿土、蒙脱石、膨润土、沸石、沸石类物质、活性炭或其混合物 的混合物来实施。一方面,将含硫化合物的醇流与前述物质之一在浆料 中混合一段时间,然后过滤。

虽然申请人不希望被理论束缚,但是认为醇流中的硫化合物或者被 所述物质吸附或者通过离子交换截留。在足以将硫化合物的量减小到所 需水平的时间之后,将混合物过滤,于是除去更纯的醇滤液。

有了本公开内容的优点,本领域技术人员会认识到,只要温度不是 极端的,温度对于该反应来说不见得是关键的,但是高于室温的温度是 优选的。

可确定适合从醇流脱除预期量的硫酸盐(或其它硫化合物)的树脂 的量。例如,可确定给定的乙醇流中硫酸盐的当量/升,基于每升物流中 硫酸盐的份数。可通过下式确定由给定体积的树脂处理的醇的量:

体积树脂*操作交换容量树脂/(硫阴离子的当量/醇体积)

通常由生产商确定并且告知树脂的总离子交换容量。操作容量是树 脂将结合的离子的量,此时,树脂处理的产品是可接受的。操作容量通 常由用户根据预期的用途通过实验确定。本领域技术人员能确定操作容 量并且认识到,系统设计和操作条件影响操作容量。总的离子交换容量 往往不与操作容量匹配,但是,可利用总容量来估测树脂可处理的材料 的量。

例如,具有11.8ppm硫酸盐的乙醇流含有0.00025eq/L的硫酸盐。 (该计算假设硫酸盐是存在的唯一硫阴离子。如果还存在另外的硫,eq/L 将更大)。弱碱阴离子交换树脂Lewatit S4228具有1.8至1.9eq/L的 额定容量,它表示1升树脂可处理至多7600L的乙醇。强碱2型阴离子 交换树脂Dowex 22具有1.2eq/L的额定容量,处理量为4800L乙醇。 来自Itochu的强碱1型阴离子交换树脂PA316具有1.3eq/L的额定容 量,导致潜在的处理量为5200L乙醇。如果已知每种树脂的操作容量, 就可计算更准确的值。

离子交换树脂操作通常包括至少两种操作方式,即,荷载(工作) 循环和再生循环。如关于本发明的工作循环,涉及柱处理进料乙醇和从 它脱除硫化合物的时间。在本文件的其它部分将充分地涵盖这个方面。

工作循环后,树脂被用过了就应当再生供再次使用。例如可通过含 水氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾或其它化合物进行再生。

但是,当在醇类或油基质中应用树脂时,优选的是,不向体系中引 入水。这些情况中的再生可应用乙醇/水混合物中不同浓度的氢氧化钠、 氢氧化铵和其它化合物来进行,所述混合物中乙醇比水的比例为例如 0∶100、50∶50、90∶10、99+∶1。优选的再生组合物可能具有例如,乙醇/ 水混合物中的5%(按体积)氢氧化钠溶液,所述混合物中乙醇比水的 比例为0.5∶99.5。

如本文讲授的水性再生方案的应用可能包括四步,虽然离子交换领 域的技术人员将认识到,可添加、修饰或删除某些步骤:1)产品乙醇(含 水)的清除,在玉米甜味剂工业中被称为“浸出(sweeten off)”步骤, 2)实际的再生步骤,3)再生漂洗步骤,以及4)漂洗水(含原料乙醇) 的清除,被称为“水变糖汁(sweeten on)”步骤。

所述浸出步骤可应用例如约1至3个床体积(BV)的水以清除产品 乙醇,不过如果需要的话,可应用更多或更少的水。在一个实施方案中, 将约2BV的水用于使柱流出液从约99%乙醇到少于约5%乙醇。水的循 环速率也可变化,更长的循环速率通常导致脱除更多的柱流出液。在一 个实施方案中,循环速率在约1至约5BV/小时之间,约3至约4BV/ 小时是优选的。本领域技术人员将认识到,例如,浸出步骤中更低的水 百分含量导致更低的再生效率。例如,约90%水的溶液可能导致约70 %的效率。

用于再生步骤中的水性再生物质的量也可改变。例如,可应用约2BV 至约7BV之间的量,5BV是优选的。在一个实施方案中,水性再生物 质是5%氢氧化钠溶液。本领域技术人员将认识到,可改变流率。约3 至约6BV/小时之间的流率是优选的,约5BV/小时是特别优选的。也可 应用溶于水性或有机溶剂中的其它碱。

所述再生漂洗步骤优选在足够的流速下进行以脱除柱床中的再生试 剂;该流速根据试剂而变。所述水变糖汁步骤可应用例如,约1BV和约 6BV之间的原料乙醇,其中,原料乙醇的乙醇与水比例在约90∶10至约 99.5∶0.5之间。流率可在约3BV/小时至约6BV/小时之间改变。优选 的量包括2.7BV的原料乙醇(99+%)以获得3.6BV/HR下从0%乙醇 至99+%乙醇的柱流出物。然后将树脂放回工作状态而再次使用。普通 技术人员能领会的是,这些条件无论如何不表示对本文实施方案范围的 限制。本领域技术人员可应用其它条件。

在本发明又一方面,从醇流脱除硫化合物是通过以硫酸钡形式沉淀 硫化合物来进行的。这可通过用钡化合物处理含硫的醇流而进行。合适 的钡化合物包括例如,但不限于,氢氧化钡和碳酸钡。可应用包括其它 II族元素的化合物进行沉淀,它们导致在醇类、特别是乙醇中很小溶解 度或不溶解的硫化合物的形成。包括II族元素的适当化合物可能包括锶 或镭。例如,锶或镭的氢氧化物和碳酸盐可能适用于本发明。

可通过例如,将醇流与氢氧化钡在浆料中混合一段时间而从醇流中 脱除硫化合物。由于硫酸钡不溶于或极微溶于醇,所以硫酸钡将从混合 物中沉淀。可将混合物过滤,可收集纯化过的醇滤液。一方面,利用连 续过滤器,或者通过用钡化合物浸渍过的过滤器同时获得混合物和滤液。

在本发明又一方面,通过将含有一种或多种硫化合物的醇流与一种 或多种金属接触而从醇流中脱除硫化合物。金属表面可脱除硫酸盐和可 被氧化为硫酸盐的其它硫化合物。可应用的金属包括,但不限于,或锌。金属和醇流之间的接触可通过将纯金属、金属合金或其组合加 到醇流中来实现。然后通过过滤、蒸发或本领域技术人员已知的另一种 方法将金属与醇分离。在又一个实施方案中,让醇流流过金属颗粒或金 属的床。

与本发明的其它实施方案一样,可应用该实施方案来满足燃料醇中 的最大硫酸盐技术要求。它还可用于满足限制可通过氧化转化为硫酸盐 的硫化合物的技术要求;可能在例如,过氧化物转化硫酸盐试验中发生 这种情况。

利用金属接触而从醇流中脱除硫化合物可与本文中所述的其它方法 结合(同时地或相继地)使用。例如,可将金属接触与用来减少硫酸盐 的离子交换树脂结合使用。在该操作中金属离子浸提的情况下,可应用 本领域技术人员已知的任何方法脱除它们。例如,可应用阳离子交换树 脂或螯合树脂来脱除浸提的金属。

在本发明又一个实施方案中,用于脱除硫化合物的金属被附着在基 体上,包括但不限于非金属基体或离子交换树脂。本领域技术人员将认 识到,以本文的启示,可对于多种金属和对多种醇流应用该方法。

以本公开的优点,可容易确定本文所述的方法中实现预期的硫减少 所需的时间。通常,更长的处理时间导致硫化合物的更大量的脱除,尽 管最终将达到减小对投入的时间的回报的点。

虽然本文所述的方法可能适用于处理带有任何初始的硫载荷的醇 流,但在本发明一个优选的实施方案中,要处理的醇流包含至少1ppm 硫化合物、至少2ppm硫化合物、3ppm硫化合物、至少4ppm硫化合 物、至少5ppm硫化合物、至少6ppm硫化合物、至少7ppm硫化合物、 至少8ppm硫化合物、至少9ppm硫化合物、至少10ppm硫化合物、至 少11ppm硫化合物以及至少12ppm硫化合物。

本文所述的方法可将醇流中硫化合物的量减小至或低于所需的水 平。在本发明的各种实施方案中,例如,将硫化合物的量减小至不多于 4ppm、不多于3ppm、不多于2ppm、不多于1ppm以及不多于0.5ppm。

醇流中可能由于各种原因包含硫化合物,硫化合物被引入醇流的特 定的机制可能与确定脱除它的方法无关。例如,可能在湿磨工厂或干磨 工厂中从玉米产品生产乙醇流的过程中,将硫化合物引入乙醇流。可能 将硫引入乙醇流的碾磨工艺示于图1和图2中。

本领域技术人员将认识到,存在一些方法用于测定醇流中的硫浓度。 例如,人们可利用具有电导检测器的离子色谱柱测定硫的浓度。柱中的 流动相通常是水、甲醇和氢氧化钠的溶液。测定醇流中的硫化合物的其 它方法包括ASTM方法D2622-03(“波长分散X射线荧光光谱仪”)和 D5453-03a(“硫分析仪”)。

本文所述的方法可单独用或组合用。组合用时,脱除方法可能是同 时的(在单一反应器中或平行进行)或者顺序的。可根据需要而重复或 改变脱除步骤以提高效能。

以本公开的优点,本领域技术人员将认识到,存在各种方法,其中, 可将醇流与本文描述的脱硫组合物接触。例如,可将物流与脱硫组合物 在浆料、混合槽、离子交换柱、移动床离子交换装置、逆流离子交换装 置、连续过滤器或用所述组合物浸渍的过滤器中掺合。流通量可能是连 续的或呈间歇操作。如果必要的话,可通过例如,过滤、离心或重力辅 助的沉降来脱除用过的脱硫物质。

实施例

如下实施例更详细地阐述了本发明的各个方面。这些实施例不是为 了限制本发明各个方面的范围。

实施例1-利用阴离子交换树脂从乙醇中脱硫

完成了数个试验,其中,将包含约12ppm硫酸盐的0.1L乙醇样品 放入盛有0.005L阴离子交换树脂的烧杯并且在室温下搅拌。约一小时 后,测试各乙醇样品的硫酸盐含量。在用大孔树脂的试验中实现了小于 1ppm的硫酸盐含量(由离子色谱法测定的),包括在用弱碱阴离子树脂 (例如,Dowex 66,可得自Dow Chemical Company)的试验中以及在用 强碱阴离子树脂(例如,Amberlyst A26,可得自Rohm and Haas Company, 以及Dowex 22,可得自Dow Chemical Company)的试验中。用凝胶型树 脂Amberlyst A24的试验,没有将硫酸盐含量减小到低于1ppm。

实施例2-利用膨润土和其它吸附剂从乙醇中脱硫

完成了数个试验,其中,将100ml包含约11.7ppm硫酸盐(以及 约0ppm亚硫酸盐)的200标准强度乙醇的样品与5.0g吸附剂在250ml 派热克斯螺帽瓶内混合。将该溶液放入加热的水浴使它在约50℃、搅拌 下操作一夜(至少8小时)。从水浴中移出溶液,流过1微米滤纸;对所 得乙醇滤液进行亚硫酸盐和硫酸盐含量的离子色谱分析。使用的吸附剂 和生成的亚硫酸盐和硫酸盐的量示于表1。

表1

  吸附剂  亚硫酸盐含量(ppm)  硫酸盐含量(ppm)   Spherical Makall   (硅胶0.5-1.5mm直径)  未测得  4.6   活性炭(Pittsburgh)  未测得  1.2   U.S.Silica F-55  未测得  10.5   活性28×50目   Alumina Oxide  未测得  0.2   Oil Dri Agsorb Ultra Clear   16/30(膨润土)  0.2  0.6

实施例3-利用钡盐从乙醇中脱硫

将约0.085g氢氧化钡加到0.250L乙醇中并且搅拌约一小时。利 用0.2微米滤纸过滤混合物。用离子色谱法分析滤液。滤液包含约1.9 mg/l的硫酸盐。

实施例4-离子交换柱的再生

进行了用于从乙醇流中脱硫的离子交换装置的再生。在3.6BV/小时 下,循环约2.1床体积(BV)的水,将柱流出物从99+%乙醇减小到少 于0.5%乙醇。在约5BV/小时下循环约5BV的5%氢氧化钠水溶液进 行再生。利用5BV的去离子水以约5BV/小时的速率进行再生漂洗步骤。 用2.7BV的进料乙醇(99+%乙醇)进行所述水变糖汁步骤,在3.6BV/HR 下驱动柱流出物从0%乙醇至99+%乙醇。然后将树脂放回工作状态再次 使用。

实施例5-通过电渗析和电去离子化(Electrodeionization)来提纯

在电渗析和电去离子化方法中,利用电驱动力(电压)输送离子穿过 离子交换膜。含>10ppm硫酸根离子的乙醇溶液被循环流过电渗析塔。 该塔由一系列由阳离子交换膜和阴离子交换膜制作的交替室组成,所述 膜并联布置形成隔室。穿过所述塔施加适当的DC电压(30-40伏)。 硫酸根离子渗透通过阴离子交换膜向阳极移动,得到基本不含(<0.5 ppm)硫酸根离子的渗余物部分。用离子交换树脂或多孔性离子交换片填 充阴离子膜和阳离子膜之间的空间,以促进硫酸根离子以很低的浓度输 送。

实施例6-通过金属接触来提纯

完成了一个试验,其中,将乙醇样品与表2中列出的物质之一接触。 将样品振动约一小时后静置。从各样品倾析一部分液体用于分析。试验 的物质有铁粉、铜粉、棉和青铜棉。用量是每70毫升乙醇2克金属。 分析包括,在用过氧化氢氧化以前和之后通过离子色谱法测试硫酸盐和 亚硫酸盐。进行用过氧化氢的氧化而将所有硫化合物转化为硫酸盐。

表2

这些结果表明,未氧化的硫酸盐浓度从1mg/L减小至0.3mg/L,而 氧化后的硫酸盐从8.4mg/L减少至1.0mg/L。

可测试呈不同组合形式的其它金属。将金属颗粒或金属棉装入柱中 并且使醇流过它将证实另外的硫酸盐减少。可根据实验确定充分降低含 硫化合物的水平所需金属的量。还可利用旨在再生饱和的吸附剂的物理 和化学处理,正如对金属表面的物理和化学处理将增大催化性能或吸收 性能。这些条件包括,但不限于,清洗、磨蚀、转化、热处理、氧化或 还原、酸或碱处理或者其它方法。还可应用附着在非金属基体上的各种 金属或者与离子交换树脂结合的金属离子。

尽管为了阐释而描述了本发明的具体实施方案,但对于本领域技术 人员而言显而易见的是,可作多种变化而不偏离后附权利要求书限定的 的本发明。

与相关申请的相互参照

本申请要求享有2006年4月5日提交的未决美国临时专利申请系列 号60/789,470以及2006年10月27日提交的未决美国临时专利申请系 列号60/855,017的优先权权益,其发明人相同并且标题为“从醇流中脱 除硫化合物的方法”。将美国临时专利申请系列号60/789,470和 60/855,017并入本文作参考,犹如全文公开在本申请中。

发明背景

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