FR2619106A1

FR2619106A1 - Process for the production of substantially anhydrous alcohol containing at least 2 carbon atoms by distillation and extraction of an aqueous solution of this alcohol

Info

Publication number: FR2619106A1
Application number: FR8711252A
Authority: FR
Inventors: Annick Pucci; Paul Mikitenko
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1987-08-06
Filing date: 1987-08-06
Publication date: 1989-02-10
Also published as: IT1226709B; BR8803909A; FR2619106B1; IN171908B; IT8821660A0

Abstract

Process for the production of substantially anhydrous alcohol containing at least 2 carbon atoms. An aqueous solution of this alcohol is distilled C1 and the distillate obtained 3 extracted C2 with a hydrocarbon 8. The extract 9 is distilled C3,C4 and the dehydrated alcohol 16 is obtained. Heating of the column C3 and optionally of the column C4 is brought about by condensation R1 and R2 of the vapours from the column C1. Application to the production of ethanol fuel.

Description

L'1nvention concerne un procédé, utilisable en continu, de déshydratation d'alcool tel que éthanol, isopropanol, propanol, butanol et/ou d'autre alcool plus lourd que le butanol, dilué en solution aqueuse, et plus particulièrement un procédé de séparation des produits de la fermentation éthanolique à partir de matières agricoles contenant des sucres (par exemple : betterave, canne à sucre), de l'amidon (par exemple : céréale, pomme de terre, topinambour...) ou de la cellulose. On sait que par fermentation on obtient un moût contenant de 5 à 12 % poids d'éthanol dans l'eau, en moyenne de 8 à 10 % poids, et diverses impuretés oxygénées telles que esters, aldéhydes et alcools plus lourds que l'éthanol. The invention relates to a continuous process for the dehydration of alcohol such as ethanol, isopropanol, propanol, butanol and / or other alcohol heavier than butanol, diluted in aqueous solution, and more particularly to a separation process. products of ethanol fermentation from agricultural materials containing sugars (eg beetroot, sugar cane), starch (eg cereal, potato, Jerusalem artichoke ...) or cellulose. It is known that fermentation produces a wort containing from 5 to 12% by weight of ethanol in water, on average 8 to 10% by weight, and various oxygenated impurities such as esters, aldehydes and alcohols heavier than ethanol. .

L'objet de la présente invention est de proposer une méthode de déshydratation d'alcool, applicable industriellement à grande échelle pour fournir un produit susceptible d'être additionné aux essences sans plomb comme dope de l'indice d'octane ou même, dans le cas de l'éthanol, d'être directement utilisé comme carburant dans les moteurs.The object of the present invention is to propose an alcohol dehydration method, industrially applicable on a large scale to provide a product that can be added to unleaded gasoline as dope of the octane number or even, in the case of ethanol, to be directly used as fuel in the engines.

Cela nécessite la production d'un alcool d'une pureté supérieure à 98 % et de préférence supérieure à 99,5 % poids pour éviter tout risque de démixtion du mélange en présence d'eau suivant une technique économe en matériel et en énergie.This requires the production of an alcohol with a purity greater than 98% and preferably greater than 99.5% by weight to avoid any risk of demixing the mixture in the presence of water in a technique that is economical in terms of material and energy.

Le procédé s'applique notamment aux solutions aqueuses d'alcools de
C2 à CS d'une concentration en alcool de 4 à 50 % ou plus.The method applies in particular to aqueous solutions of alcohols
C2 to CS of an alcohol concentration of 4 to 50% or more.

Parmi les techniques bien connues de l'homme de métier on peut distinguer celles qui font intervenir la distillation azéotropique pratiquée à l'échelle industrielle et les autres qui restent à l'échelle du pilote ou de l'unité de petite capacité dont principalement les méthodes d'extraction par solvant, notamment par une paraffine lourde ou par un fluide à l'état supercritique tel que le
C02 (brevet US -4,349,415), qui ne produisent qu'un alcool imparfaitement déshydraté, les méthodes de séparation par membrane qui appliquent le principe de la pervaporation sur une solution aqueuse d'alcool préconcentrée, les méthodes de séparation par absorption sur grain de céréale ou sur tamis moléculaire (US 4,273,621) à partir d'une solution concentrée en alcool,
La distillation azéotropique, préférentiellement avec du benzène ou du cyclohexane, reste actuellement la seule technique industrialisée pour des productions de grosses capacités.Après passage dans une colonne de préconcentration produisant l'alcool à une concentration voisine de celle de l'azéotrope (95 % poids dans le cas de l'éthamol), on enchaine l'étape de distillation azéotropique proprement dite au moyen de deux colonnes supplémentaires produisant pour la première l'alcool déshydraté, pour la seconde l'eau résiduelle grâce à un volant d'entraineur, benzène ou cyclohexane. Il est admis que dans le cas de l'éthanol issu de fermentation, un tel procédé nécessite une consommation d'énergie d'environ 0,22 TEP/tonne d'alcool produit (TEP = Tonne d'équivalent pétrole). La dépense énergétique du procédé peut être réduite à 0,155 TEP/tonne de produit en utilisant une technique de recompression mécanique des vapeurs (RMV) de la colonne de pré concentration.Among the techniques well known to those skilled in the art can be distinguished those involving the azeotropic distillation practiced on an industrial scale and the others remaining at the scale of the pilot or the small capacity unit, mainly methods extraction by solvent, in particular by a heavy paraffin or a fluid in the supercritical state such as
C02 (US Pat. No. 4,349,415), which produce only an imperfectly dehydrated alcohol, membrane separation methods which apply the principle of pervaporation on an aqueous solution of preconcentrated alcohol, methods of separation by absorption on grain cereals or on molecular sieve (US 4,273,621) from a concentrated solution of alcohol,
Azeotropic distillation, preferably with benzene or cyclohexane, is currently the only industrialized technique for high capacity production. After passing through a preconcentration column producing the alcohol at a concentration close to that of the azeotrope (95% by weight). in the case of ethamol), the actual azeotropic distillation step is carried out by means of two additional columns producing for the first time the dehydrated alcohol, for the second the residual water by means of a driving wheel, benzene. or cyclohexane. It is accepted that in the case of ethanol resulting from fermentation, such a process requires an energy consumption of approximately 0.22 PET / tonne of alcohol produced (PET = Tonne of oil equivalent). The energy expenditure of the process can be reduced to 0.155 TPE / ton of product using a mechanical vapor recompression technique (RMV) of the pre-concentration column.

Avantageusement et de façon surprenante et inattendue, la présente invention permet d'abaisser la dépense énergétique à 0,11 TEP/t de produit à partir d'un moût de fermentation éthanolique à 10 % poids d'alcool. Un des buts de la présente invention est de permettre une telle économie d'énergie sans opérer à des niveaux de pression et de température trop élevés.Advantageously and surprisingly and unexpectedly, the present invention makes it possible to lower the energy expenditure to 0.11 TEP / t of product from an ethanol fermentation broth containing 10% by weight of alcohol. One of the aims of the present invention is to allow such an energy saving without operating at too high pressure and temperature levels.

Un autre but de cette invention est d'éviter l'utilisation de la
RMV qui nécessite l'implantation d'un gros compresseur coûteux en investissement et en énergie et de maintenance délicate.Another object of this invention is to avoid the use of the
RMV which requires the implementation of a large compressor expensive investment and energy and delicate maintenance.

Enfin un but supplémentaire est de mettre en oeuvre un procédé utilisant le même solvant léger comme agent d'extraction et comme agent déshydratant. Par solvant léger, on entend un hydrocarbure tel que l'éthane, le propane, l'isobutane, le butane, le pentane ou l'hexane ou les oléfines associées, éthylène, propylène, butènes, isobutène, pentènes et hexènes, individuellement ou en mélange, et préférentiellement une coupe C3 ou C4 et avantageusement, le propane, le butane ou l'isobutane seul, tels qu'on peut les trouver sur le site même de la raffinerie. L'utilisation de ces solvants permet d'associer de façon surprenante d'une part l'extraction avantageuse d'alcool en solution aqueuse sans entrainer trop d'eau, d'autre part l'étape de distillation déshydratante en raison de ltexistence d'un hétéroazéotrope hydrocarbure-eau.Enfin de façon surprenante et inattendue, le procédé conduit à une récupération optimisée de l'énergie. Avantageusement, la chaleur autre que celle nécessaire au rebouillage de la première colonne de préconcentration de la solution aqueuse d'alcool est fournie par la condensation des vapeurs de tête de ladite colonne.Finally, an additional object is to implement a process using the same light solvent as extraction agent and as desiccant. By light solvent is meant a hydrocarbon such as ethane, propane, isobutane, butane, pentane or hexane or the associated olefins, ethylene, propylene, butenes, isobutene, pentenes and hexenes, individually or in part. mixing, and preferably a C3 or C4 cut and advantageously, propane, butane or isobutane alone, as can be found on the site of the refinery itself. The use of these solvents makes it possible surprisingly to combine, on the one hand, the advantageous extraction of alcohol in aqueous solution without causing too much water, on the other hand the desiccant distillation step because of the existence of Finally, surprisingly and unexpectedly, the process leads to an optimized recovery of energy. Advantageously, the heat other than that required to reboil the first preconcentration column of the aqueous alcohol solution is provided by the condensation of the overhead vapors of said column.

Le procédé de l'invention comprend les étapes essentielles suivantes a) on soumet la solution aqueuse d'alcool à une distillation sous une première pression P1, en règlant cette distillation de manière à recueillir un distillat d'alcool de teneur en eau inférieure à celle de ladite solution mais néanmoins supérieure d'au moins 3 % (de préférence au moins 5 %) à celle de l'azéotrope alcool-eau correspondant, on condense le distillat en transmettant au moins une partie de la chaleur de condensation à l'étape (c) et on décharge en fond une phase aqueuse appauvrie en alcool, b) on contacte le distillat condensé avec au moins un hydrocarbure liquide ayant 2 à 6 atomes de carbone et on recueille séparément une phase raffinat et une phase d'extrait renfermant ledit hydrocarbure et au moins la majeure partie de l'alcool du distillat condensé, c) on distille la phase d'extrait sous une seconde pression P2 en utilisant la chaleur de condensation provenant de l'étape (a) comme source au moins partielle de chaleur, lesdites pressions P1 et P2 étant mutuellement choisies pour permettre la distillation d'au moins la majeure partie de l'hydrocarbure et de l'eau, et on recueille en tête le distillat d'hydrocarbure et d'eau résultant et en fond l'alcool sensiblement anhydre recherché.The process of the invention comprises the following essential steps: a) the aqueous alcohol solution is subjected to distillation under a first pressure P1, regulating this distillation so as to obtain an alcohol distillate with a lower water content than of said solution but nevertheless at least 3% (preferably at least 5%) higher than that of the corresponding alcohol-water azeotrope, the distillate is condensed by transmitting at least a part of the condensation heat at the stage (c) and discharging a water phase depleted in alcohol, b) contacting the condensed distillate with at least one liquid hydrocarbon having 2 to 6 carbon atoms and separately collecting a raffinate phase and an extract phase containing said hydrocarbon and at least most of the condensed distillate alcohol, c) the extract phase is distilled under a second pressure P2 using the condensation heat from step (a) as an at least partial source of heat, said pressures P1 and P2 being mutually selected to allow the distillation of at least the major part of the hydrocarbon and water, and the hydrocarbon distillate and resulting water and in the background the substantially anhydrous alcohol sought.

Selon des modalités préférées on soumet à la distillation de l'étape (a) la solution aqueuse d'alcool, par exemple le moût de fermentation éthanolique, pour obtenir comme condensat une solution aqueuse préconcentrée jusqu'à par exemple 90 % en poids d'alcool (soit environ 5 % d'eau en plus par rapport à l'azéotrope dans le cas de l'éthanol), préférentiellement entre 50 % et 80 % d'alcool et en tout état de cause assez nettement en dessous de la composition azéotropique alcool-eau. Le niveau de température est tel qu'en se condensant, ces vapeurs de tête fournissent la chaleur nécessaire au rebouillage d'au moins la colonne de distillation de l'étape (c) et de préférence des autres colonnes et au préchauffage des fluides recyclés. Avantageusement la pression atmosphérique ou une pression de quelques bars, par exemple 1 - 5 bars, est préférée.According to preferred methods, the aqueous alcohol solution, for example the ethanolic fermentation broth, is subjected to the distillation of step (a) to obtain, as condensate, a preconcentrated aqueous solution up to, for example, 90% by weight of alcohol (ie about 5% more water relative to the azeotrope in the case of ethanol), preferably between 50% and 80% alcohol and in any case substantially below the azeotropic composition alcohol-water. The temperature level is such that by condensing, these overhead vapors provide the heat necessary for the reboiling of at least the distillation column of step (c) and preferably the other columns and the preheating of the recycled fluids. Advantageously, the atmospheric pressure or a pressure of a few bars, for example 1 to 5 bars, is preferred.

On introduit ladite solution préconcentrée dans un extracteur à contre courant où elle est mise en contact avec un des solvants précités. Les équilibres mis en jeu peuvent être de nature liquideliquide ou liquide-fluide si le solvant est porté dans des conditions de pression et de température supérieures à celle de son point critique. Avantageusement l'extracteur fonctionne entre 60 OC et 150 OC et préférentiellement à la température de son alimentation. Avantageusement des pressions modérées inférieures ou égales à 50 bars sont préférées pour un état liquide du solvant. Un taux d'extraction de 100 % n'est pas recherché. Un rendement de 80 à 95 % est préféré pour l'économie de solvant qu'il entraine. Le raffinat non complètement épuré est alors retourné à la distillation de l'étape (a). La phase extrait est constituée majoritairement de solvant, d'une proportion d'alcool supérieure à, par exemple, 10 % mole et contient, par exemple, de 5 à 20 fois moins d'eau que la solution concentrée obtenue à l'étape (a).The preconcentrated solution is introduced into a countercurrent extractor where it is brought into contact with one of the abovementioned solvents. The equilibrium involved may be of liquid-liquid or liquid-fluid nature if the solvent is carried under conditions of pressure and temperature greater than that of its critical point. Advantageously, the extractor operates between 60 OC and 150 OC and preferably at the temperature of its supply. Advantageously, moderate pressures of less than or equal to 50 bar are preferred for a liquid state of the solvent. An extraction rate of 100% is not required. A yield of 80 to 95% is preferred for the solvent economy it entails. The not completely purified raffinate is then returned to the distillation of step (a). The extracted phase consists mainly of solvent, a proportion of alcohol greater than, for example, 10 mol% and contains, for example, from 5 to 20 times less water than the concentrated solution obtained in step ( at).

On envoie la phase extrait à l'étape de régénération du solvant (étape c) qui comprend de préférence deux colonnes distinctes fonctionnant dans des conditions telles qu'elles conduisent à une économie notable d'énergie. Il est en effet bien connu que dans un procédé d'extraction par solvant c'est l'étape de régénération qui est la plus coûteuse. Selon la présente invention au moins une partie de la chaleur nécessaire à cette étape est fournie par la condensation des vapeurs produites en tête de distillation de l'étape (a). Cela est rendu possible parce que la pression de chaque colonne est choisie de sorte que la température du rebouilleur de la distillation de l'étape (c) n'excède pas la température de condensation des dites vapeurs et lui soit de préférence d'au moins 5 OC inférieure.The extracted phase is sent to the solvent regeneration step (step c), which preferably comprises two separate columns operating under conditions such that they lead to a significant saving in energy. It is indeed well known that in a solvent extraction process it is the regeneration step that is the most expensive. According to the present invention at least a part of the heat required for this step is provided by the condensation of the vapors produced at the distillation head of step (a). This is made possible because the pressure of each column is chosen so that the temperature of the reboiler of the distillation of step (c) does not exceed the condensation temperature of said vapors and is preferably at least 5 lower OC.

Dans ce but la première colonne de régénération qui reçoit l'extrait issu de l'étape (b) est réglée de sorte qu'on ne distille pas tout le solvant en tête et qu'au contraire on soutire avec l'alcool récupéré en fond de colonne, la quantité de solvant nécessaire à l'ajustement de la température au rebouilleur (par exemple 1 à 20 % du solvant introduit dans cette colonne) et pour que la condensation du distillat en tête ne nécessite pas l'utilisation d'un cycle frigorifique. On opère généralement à 1 50 bars et de préférence à 5 - 30 bars pour le propane et 3 - 20 bars pour le butane. Par ailleurs, l'eau entrainée par hétéroazéotropie avec le solvant se sépare au ballon de reflux.For this purpose the first regeneration column which receives the extract from step (b) is adjusted so that not all of the solvent is distilled at the head and, on the contrary, it is withdrawn with the alcohol recovered in the bottom. of column, the amount of solvent necessary for the adjustment of the temperature to the reboiler (for example 1 to 20% of the solvent introduced into this column) and for the condensation of the distillate at the head does not require the use of a cycle refrigeration. The operation is generally carried out at 150 bar and preferably at 5 to 30 bar for propane and 3 to 20 bar for butane. On the other hand, the water entrained by heteroazeotropy with the solvent separates with the reflux flask.

Dans le cas de l'utilisation d'hydrocarbures légers C2, C3, la phase aqueuse soutirée au décanteur, pratiquement exempte d'alcool, est directement éliminée. Pour un solvant plus lourd que le propane la quantité d'alcool contenue dans la phase aqueuse du décanteur peut nécessiter un retour à l'étape de distillation (a). La phase organique, très majoritairement le solvant, est pour partie retournée à l'étape d'extraction (b), et pour partie renvoyée à la colonne comme reflux. L'effluent de fond est envoyé dans une colonne auxiliaire d'épuration pour débarasser l'alcool du solvant entrainé. La pression opératoire est égale ou de préférence inférieure à la pression de la colonne précédemment décrite.In the case of the use of C2, C3 light hydrocarbons, the aqueous phase withdrawn from the decanter, substantially free of alcohol, is directly removed. For a solvent heavier than propane the amount of alcohol contained in the aqueous phase of the decanter may require a return to the distillation step (a). The organic phase, most of the solvent, is partly returned to the extraction step (b), and partly returned to the column as reflux. The bottom effluent is sent to an auxiliary purification column to remove the alcohol from the entrained solvent. The operating pressure is equal to or preferably lower than the pressure of the column described above.

Si on adopte la même pression pour les deux colonnes de régénération l'ensemble se comporte comme une colonne unique avec rebouillage intermédiaire.If the same pressure is adopted for the two regeneration columns, the assembly behaves as a single column with intermediate reboiling.

L'alcool peut être produit avec une pureté supérieure à 99,5 % requise pour un usage carburant. Alcohol can be produced with a purity greater than 99.5% required for fuel use.

Le procédé décrit ci-dessus dans sa version préférée avec une zone de strippage seule pour la dernière colonne d'épuration, peut être mis en oeuvre industriellement dans l'installation représentée schématiquement sur la figure 1.The method described above in its preferred version with a stripping zone only for the last purification column may be implemented industrially in the installation shown schematically in FIG.

Une variante présentée sur la figure 2 consiste à profiter avantageusement de la moindre solubilité de l'eau dans les hydrocarbures à froid pour provoquer une démixtion deshydratante sur la phase extrait en sortie d'extraction par abaissement de la température, par exemple jusqu'à 30 OC ou au dessous.A variant shown in FIG. 2 consists in advantageously taking advantage of the lower solubility of the water in the cold hydrocarbons to cause desiccant demixing on the extracted phase at the extraction outlet by lowering the temperature, for example up to 30.degree. OC or below.

La phase aqueuse encore chargée en alcool et en solvant est recyclée au procédé tandis que la phase organique moins riche en eau que l'extrait est envoyée à l'étape de régénération du solvant produisant une économie d'énergie par diminution du taux de reflux.The aqueous phase still charged with alcohol and solvent is recycled to the process while the organic phase less rich in water than the extract is sent to the regeneration step of the solvent producing energy saving by reducing the reflux ratio.

Les exemples qui suivent illustrent l'invention
EXEMPLE 1
On opère suivant le schéma de la figure 1 pour déshydrater au propane un moût de fermentation éthanolique.The following examples illustrate the invention
EXAMPLE 1
One operates according to the scheme of Figure 1 to dehydrate propane ethanolic fermentation must.

On introduit dans la colonne C1, par la ligne 1, la charge à 10 % poids d'éthanol dans l'eau à raison de 1000 kg/h sur le 6ème plateau (en partant du sommet) et, par la ligne 6, la phase raffinat soutirée de l'extracteur C2 et détendue avec un débit de 61 kg/h sur le 4ème plateau. Ladite colonne C1 comporte 20 plateaux au total et opère à la pression atmosphérique aux pertes de charge près.Les vinasses (eau à moins de 100 ppm poids d'éthanol) sont récupérées en fond de colonne par la ligne 2 et permettent de préchauffer le moût de fermentation à l'entrée de C1 à 85 OC. En tête on évacue par la conduite 3 le distillat vapeur à 65 % poids d'éthanol et 35 % d'eau. il permet en se condensant à 85-79 OC de rebouillir (échangeurs R1 et R2) les deux colonnes de régénération du solvant C3 et C4 et de réchauffer le solvant recyclé et la phase raffinat issue de l'extracteur C2 circulant respectivement dans les lignes 8 et 6. Le distillat condensé est alors envoyé en partie comme reflux à la colonne C1 par la ligne 4 et en partie (après recompression) au sommet de ' l'extracteur C2 où il fait office d'alimentation à raison de 169 kg/h.L'extracteur à contre courant reçoit en fond, par la conduite 8, un débit molaire de propane 3 fois supérieur. il fonctionne sous 35 bars et à une température moyenne de 80 OC. Comme on l'a vu la phase raffinat est détendue et réchauffée avant d'être recyclée à la colonne C1 par la ligne 6. La phase extrait à 0,8 % poids d'eau et qui contient 90 % de l'éthanol admis à l'entrée de l'extraction est envoyée par la conduite 9 au 25ème plateau (en partant du sommet) de la colonne C3 de régénération du solvant avec un débit de 870 kg/h. La colonne C3 de 35 plateaux au total reçoit aussi du rebouilleur par la ligne 11 une vapeur comprimée et surchauffée issue de C4.La température au rebouilleur, dans la colonne C3, est d'environ 78 OC. Elle produit sous une pression moyenne de 10 bars - d'une part en fond de tour par la ligne 10 l'éthanol deshydraté contenant encore 15 % mole de propane sous une température de 78 OC, - d'autre part en tête des vapeurs (ligne 12) qui décantent à 25 OC au ballon de reflux B1 de sorte que l'eau soit éliminée par la ligne 17 et le propane renvoyé partiellement en reflux par les lignes 13 et 14 à raison de 135 kg/h et majoritairement à l'extracteur C2 par la conduite 15.The charge at 10% by weight of ethanol in water at 1000 kg / h on the 6th plateau (starting from the top) is introduced into column C1, via line 1, and, via line 6, the raffinate phase withdrawn from the extractor C2 and relaxed with a flow rate of 61 kg / h on the 4th plateau. Said column C1 has a total of 20 trays and operates at atmospheric pressure with the pressure losses close. The vinasses (water less than 100 ppm by weight of ethanol) are recovered at the bottom of the column via line 2 and allow the wort to be preheated. fermentation at the entrance of C1 at 85 OC. At the top is evacuated via line 3 steam distillate 65% by weight of ethanol and 35% water. it allows condensing at 85-79 OC to reboil (exchangers R1 and R2) the two regeneration columns of the solvent C3 and C4 and to heat the recycled solvent and the raffinate phase from the extractor C2 flowing respectively in the lines 8 and 6. The condensed distillate is then sent partly as reflux to column C1 through line 4 and partly (after recompression) at the top of extractor C2 where it serves as a feed at 169 kg / hr. The countercurrent extractor receives bottom, through line 8, a molar rate of propane 3 times higher. it operates at 35 bars and at an average temperature of 80 OC. As we have seen, the raffinate phase is relaxed and reheated before being recycled to column C1 via line 6. The phase extracted at 0.8% by weight of water and which contains 90% of the ethanol admitted to the inlet of the extraction is sent through line 9 to the 25th plateau (starting from the top) of the column C3 of regeneration of the solvent with a flow rate of 870 kg / h. Column C3 of 35 trays in total also receives from reboiler line 11 a compressed and superheated steam from C4.The reboiler temperature in column C3 is about 78 OC. It produces under an average pressure of 10 bar - on the one hand at the bottom of the tower by line 10 ethanol dehydrated still containing 15% mole of propane at a temperature of 78 OC, - on the other hand at the top of the vapors ( line 12) which settle at 25 ° C to reflux tank B1 so that the water is removed by line 17 and the propane returned partially refluxed by lines 13 and 14 at the rate of 135 kg / h and mainly at the extractor C2 through line 15.

La dernière colonne C4 de 10 étages reçoit le fond de tour de C3 par la ligne 10 et lui renvoie les vapeurs (ligne 11) produites par la section d'épuisement de cette dernière (C4) fonctionnant sous 1 bar ; elle produit 100 kg/h d'éthanol déshydraté (ligne 16) à 78 OC avec moins de 500 ppm de propane et moins de 2000 ppm d'eau répondant aux exigences de l'alcool à usage carburant. The last 10-storey column C4 receives the bottom of C3 through line 10 and returns the vapors (line 11) produced by the exhaustion section of the latter (C4) operating at 1 bar; it produces 100 kg / h of dehydrated ethanol (line 16) at 78 OC with less than 500 ppm of propane and less than 2000 ppm of water meeting the requirements of alcohol for fuel use.

Un appoint mineur de propane est envoyé par la conduite 7 pour compenser les pertes. La ligne 18 n'est pas utilisée. Le rendement global du procédé est quasiment de 100 % et la consommation énergétique que se limite à l'énergie à fournir pour le rebouillage de C1 est de 0,11 TEP/t d'alcool produit.A minor booster of propane is sent through line 7 to compensate for losses. Line 18 is not used. The overall efficiency of the process is almost 100% and the energy consumption that is limited to the energy to be supplied for the reboiling of C1 is 0.11 TEP / t of alcohol produced.

EXEMPLE 2
Selon le même schéma de procédé que celui illustré par la figure 1, on opère la déshydratation du même moût éthanolique au butane. Les colonnes, les circulations des fluides et les récupérations de chaleur sont en tout point identiques à celles décrites dans l'exemple 1. Les positions des alimentations sont conservées. La charge est identiquement constituée d'un mélange éthanol-eau~à 10 Z poids d'éthanol. Les seules modifications concernent le recyclage à la colonne C1 par la conduite 18 de la phase aqueuse soutirée au ballon de reflux B1 et-les niveaux de pression et de température des différents équipements.EXAMPLE 2
According to the same process scheme as that illustrated in FIG. 1, the dehydration of the same ethanolic must to butane is carried out. The columns, the circulations of the fluids and the heat recoveries are in all respects identical to those described in Example 1. The positions of the power supplies are retained. The charge is identically constituted of an ethanol-water mixture at 10% by weight of ethanol. The only modifications relate to the recycling to the column C1 via line 18 of the aqueous phase withdrawn from the reflux tank B1 and the pressure and temperature levels of the various equipment.

Ainsi à partir d'l tonne de moût de fermentation envoyé sur C1 (ligne 1) on produit identiquement sous 1 bar, 169 kg/h de solution concentrée à 65 % poids d'éthanol, envoyée à la colonne d'extraction C2 opérant sous 15 bars avec un taux de solvant molaire de 3. La phase extrait détendue à 3 bars alimente par la ligne 9 la colonne de régénération C3. La démixtion butane-eau au ballon de reflux B1 se produit à 25 OC et un mélange éthanol-butane à 10 Z mole de butane est évacué en fond de tour à 78 OC par la ligne 10. Identiquement à ce qui est décrit dans i'exemple 1, le butane résiduel est chassé eans la colonne auxiliaire C4 opérant à la pression atmosphérique, qui produit par la ligne 16 100 kg/h d'éthanol déshydraté.Thus from 1 ton of fermentation must sent to C1 (line 1) is produced identically under 1 bar, 169 kg / h of concentrated solution at 65% by weight of ethanol, sent to the extraction column C2 operating under 15 bar with a molar solvent content of 3. The extracted phase relaxed to 3 bar feeds through line 9 the regeneration column C3. The butane-water demixtion at the reflux flask B1 occurs at 25 ° C. and an ethanol-butane mixture at 10 moles of butane is removed at the bottom of the tower at 78 ° C. by the line 10. As described in Example 1, the residual butane is removed to auxiliary column C4 operating at atmospheric pressure, which produces via line 16 100 kg / h of dehydrated ethanol.

Pour une même pureté de produit, la consommation énergétique est quasiment identique et le rendement de 100 % conservé. La condensation des vapeurs (ligne 3) dans R1 et R2 se fait à 85-80 OC tandis que la température dans la colonne C3 au niveau de R1 est d'environ 78 OC. For the same purity of product, the energy consumption is almost identical and the efficiency of 100% preserved. The condensation of the vapors (line 3) in R1 and R2 is 85-80 OC while the temperature in column C3 at R1 is about 78 OC.

EXEMPLE 3
On opère la déshydratation de l'éthanol au propane suivant le schéma présenté sur la figure 2.EXAMPLE 3
The dehydration of propane ethanol is carried out according to the scheme shown in FIG.

Chaque heure 1 tonne du même moût de fermentation éthanolique que dans l'exemple 1 est envoyée par la ligne 31 avec le recyclage du raffinat (ligne 37) sur la colonne C1. Les vinasses sont évacuées par la ligne 32. Les 287 kg/h de vapeurs de tête (ligne 33) fournissent en se condensant l'énergie nécessaire au rebouillage des colonnes C3 et C4 (R1 et R2) et au préchauffage de la ligne de solvant 38 et de la ligne de raffinat 37. Après condensation elles sont envoyées en partie à la colonne C1 comme reflux (ligne 34) et en partie (ligne 35) avec le retour de phase lourde issue du ballon
B2 (ligne 41) à l'extracteur C2 (ligne 36).Moyennant un taux de propane molaire abaissé à 2,2, la colonne C2 produit sous 35 bars et 80 OC un extrait contenant 1,6 % poids d'eau avec un taux de récupération de l'éthanol de 80 %. L'extrait de la ligne 39 subit alors dans l'échangeur El un abaissement de la température à 30 OC qui provoque au ballon B2 une demixtion déshydratante en 2 phases liquides de sorte que la teneur en eau de la phase solvant est réduite à 0,7 % poids. La composition des 2 phases est fournie dans le tableau I. Each hour 1 ton of the same ethanol fermentation broth as in Example 1 is sent via line 31 with recycling raffinate (line 37) on column C1. The vinasses are discharged via line 32. The 287 kg / h of overhead vapors (line 33) provide, by condensing, the energy required to reboil the columns C3 and C4 (R1 and R2) and to preheat the solvent line. 38 and the raffinate line 37. After condensation they are sent partly to the column C1 as reflux (line 34) and partly (line 35) with the heavy phase return from the balloon
B2 (line 41) to the extractor C2 (line 36). With a molar propane content lowered to 2.2, the column C2 produces at 35 bar and 80 OC an extract containing 1.6% by weight of water with a ethanol recovery rate of 80%. The extract from line 39 then undergoes in the exchanger E1 a temperature drop at 30 ° C. which causes the flask B2 to desiccant demix in two liquid phases so that the water content of the solvent phase is reduced to 0, 7% weight The composition of the 2 phases is given in Table I.

Tableau I
Compositions pondérales des deux phases
au décanteur B2

Table I
Weight compositions of the two phases
at decanter B2

<tb> l <SEP> 1 <SEP> Phase <SEP> lourde <SEP> Phase <SEP> légère <SEP> I
<tb> l <SEP> % <SEP> Poids <SEP> % <SEP> Poids <SEP> I
<tb> I <SEP> I <SEP>
<tb> Eau <SEP> Eau <SEP> <SEP> 17,6 <SEP> - <SEP> 0,7 <SEP> 1 <SEP>
<tb> I <SEP> Ethanol <SEP> 65,0 <SEP> 14,7 <SEP> 1
<tb> I <SEP> Propane <SEP> 17,4 <SEP> 84,6
<tb>
Ces deux phases réchauffées dans l'échangeur El sont ensuite envoyées en ce qui concerne la phase lourde à l'extraction par la ligne 41, en ce qui concerne la phase solvant à la colonne C3 par les conduites 40 et 42 à raison de 587 kg/h. Les conditions de fonctionnement des 2 colonnes C3 et C4 sont identiques à celles de l'exemple 1. Cependant (par rapport au point de fonctionnement de l'exemple 1), la colonne C3 est économe en matériel et en énergie d'une part parce que le débit de solvant de 475 kg/h mis en oeuvre à l'extraction est réduit de plus de 35 % , d'autre part parce que le débit de reflux (ligne 47) nécessaire à évacuer par la conduite 50 une quantité d'eau plus faible après démixtion au ballon B2 est limité à 75 kg/h de propane.<tb> l <SEP> 1 <SEP> Phase <SEP> heavy <SEP> Phase <SEP> slight <SEP> I
<tb> l <SEP>% <SEP> Weight <SEP>% <SEP> Weight <SEP> I
<tb> I <SEP> I <SEP>
<tb> Water <SEP> Water <SEP><SEP> 17.6 <SEP> - <SEP> 0.7 <SEP> 1 <SEP>
<tb> I <SEP> Ethanol <SEP> 65.0 <SEP> 14.7 <SEP> 1
<tb> I <SEP> Propane <SEP> 17.4 <SEP> 84.6
<Tb>
These two phases, heated in the exchanger E1, are then sent with respect to the heavy phase at extraction by line 41, with regard to the solvent phase at column C3 via lines 40 and 42 at the rate of 587 kg. / h. The operating conditions of the two columns C3 and C4 are identical to those of Example 1. However (with respect to the operating point of Example 1), the column C3 is efficient in terms of material and energy because that the solvent flow rate of 475 kg / h used in the extraction is reduced by more than 35%, on the other hand because the reflux flow (line 47) necessary to evacuate through line 50 a quantity of Lower water after demixing with B2 flask is limited to 75 kg / h of propane.

La spécification de l'éthanol déshydraté produit par ailleurs dans la conduite 52 est conservée. Les conduites 43, 44, 45,46, 48, 49 et 51 jouent le même rôle respectivement que les conduites 10, 11, 12, 13, 15, 7 et 18 de la figure 1. The specification of the dehydrated ethanol produced elsewhere in line 52 is retained. The lines 43, 44, 45, 46, 48, 49 and 51 play the same role respectively as the lines 10, 11, 12, 13, 15, 7 and 18 of FIG.

Claims

A process for producing substantially anhydrous alcohol containing at least 2 carbon atoms by distillation and extraction of an aqueous solution of said alcohol, characterized by the following steps: a) the aqueous alcohol solution is subjected to distillation; at a first pressure P1, by adjusting this distillation so as to collect at the top an alcohol distillate with a lower water content than said solution, but nevertheless at least 3% higher than that of the corresponding alcohol-water azeotrope the distillate is condensed by transmitting at least a portion of the condensation heat in step (c) and an alcohol-depleted aqueous phase is discharged in the bottom; and (b) the condensed distillate is contacted with at least one liquid hydrocarbon having 2 to 6 carbon atoms and separately a raffinate phase and an extract phase containing said hydrocarbon and at least the major part of the alcohol.

c) the extract phase is distilled under a second pressure P2 using the condensation heat from step (a) as at least partial source of heat, said pressures P1 and P2 being mutually selected to allow the distillation of at least most of the hydrocarbon and water, and the resulting hydrocarbon and water distillate is collected at the top and the substantially anhydrous alcohol desired.

2. Process according to claim 1, wherein the distillation of step (c) is adjusted so as to distil 80-99% of the hydrocarbon and to leave 1-20% of the hydrocarbon subjected to said distillation in the substantially anhydrous alcohol collected in the bottom, is subjected to a complementary distillation said alcohol collected in the bottom under a pressure lower than the pressure

P2, the residual hydrocarbon is mainly collected at the head and in the bottom the anhydrous alcohol essentially removed from the residual hydrocarbon.

3. Method according to claim 1 or 2, wherein the step (a) is adjusted to collect overhead a distillate containing about 50-80% alcohol and 50-20% water weight.

4. Method according to one of claims 1 to 3, wherein the pressure of step (a) is 1-5 bar.

5. Process according to one of claims 1 to 4, wherein step (b) is carried out with an alcohol extraction rate of 80 to 95% and wherein the raffinate is returned to step (a). ).

Use of the alcohol obtained by the process of any one of claims 1 to 5 as a fuel or engine fuel component.