製取二甲醚的工藝的製作方法
2023-10-11 22:48:49
專利名稱：製取二甲醚的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生產二甲醚的工藝方法。
背景技術：
二甲醚是一種很有發展前途的化工產品。它作為化工原料，除替代氯氟烴用於氣溶膠工業作為噴霧劑載體使用以減少氣霧劑對大氣臭氧層的破壞外，還是生產合成汽油和烯烴的中間體，可替代傳統的由石油製取汽油和烯烴的生產路線。二甲醚更是一種理想的清潔燃料，既是大量消耗的柴油替代品，又可作為民用燃料代替大宗消費的LPG。以煤為原料生產燃料級二甲醚代替LPG，對降低當前我國大量進口LPG的壓力，減少外匯消耗，有著重大意義，其潛在市場也是十分巨大的。
二甲醚工業生產基本路線均屬甲醇脫水反應，但由於採用的起始原料、脫水催化劑及合成塔類型等不同而有不同的工藝方法，主要有一步法和兩步法之分。
專利CN1172468A公開了燃料級二甲醚的製備方法，專利CN1285340A公開了合成氣在三相淤漿床中合成二甲醚方法，專利CN1413974A提出一種在組合床中催化合成二甲醚的方法，專利CN1413973A公開了合成氣在淤漿床和固定床兩反應器組合而成的反應系統中一步合成二甲醚的集成工藝方法。所提出的一步法合成二甲醚均是以合成氣為起始原料，在兼具甲醇合成和甲醇脫水的雙功能催化劑存在下，一步轉化成二甲醚。此法雖提高了合成氣的單程轉化率，工藝流程縮短，設備減少，能耗低，但二甲醚選擇性低，產品成本只是略低於兩步法。在最近的中試過程中又暴露出目前難以解決的一步法的缺點，如兩種催化劑的最佳溫度範圍不匹配，致使催化劑壽命較短；二甲醚沸點低使其與合成氣分離過程複雜化，二甲醚損失大，成本高；副產10％～15％的甲醇不能直接用於循環，如需轉化成二甲醚必須增設甲醇脫水與汽化裝置。這些缺憾抵消了其在反應上的優越性，可見，一步法生產二甲醚技術上尚不十分成熟，催化劑的使用穩定性存在一定的問題，迄今尚未工業化。
專利CN1322704提出複合酸法脫水催化生產二甲醚，以98％的工業甲醇為原料採用液體複合酸作為催化劑，進行甲醇脫水反應生產二甲醚。此法雖對傳統甲醇液相脫水制二甲醚法有所改進，但仍擺脫不了酸法腐蝕性強，中間產物硫酸氫甲酯有毒，和一旦處理不當存在汙染環境甚至危及人身安全等問題。此外，此法亦無法適應於大規模生產。
專利CN1510021A報導了粗甲醇脫水製備二甲醚的方法，專利CN1125216A提出了氣相甲醇脫水制二甲醚工藝。它們是以72～99.9％甲醇為原料，採用氣相法在固定床反應器中進行氣相脫水反應生產二甲醚。專利CN1180064A二甲醚生產方法是採用自製的新型催化劑於100～125℃，0～0.05MPa下進行脫水反應生產二甲醚。專利CN1510021A是在疏水沸石催化劑存在下進行脫水製取二甲醚。專利CN1125216A是採用γ-Al203、鋁矽酸鹽結晶等複合固體酸為催化劑。所述方法均以甲醇為起始原料，但使用不同性能的催化劑，它們是當前廣泛用於工業生產的通稱為「兩步法」的生產方法，它受到甲醇市場制約，又由於二甲醚的生產與甲醇生產裝置分離，能耗較高，產品生產成本高，經濟性較差也難以適應大規模生產。
發明內容
為了克服上述缺陷，本發明提供一種製取二甲醚的工藝，該工藝能有效降低產品生產能耗和成本，提高產品的市場競爭力。
本發明為了解決其技術問題所採用的技術方案是淨化後的甲醇合成氣(壓力4.0～12.0MPa)進入甲醇合成反應器進行甲醇合成，甲醇合成可採用任一種甲醇合成反應器。新鮮合成氣經壓縮或直接與由循環機出來的循環氣合併，也可採取新鮮氣和循環氣聯合壓縮後進入甲醇合成反應器進行合成反應。反應後的含甲醇的反應氣經熱回收及兩段冷凝冷卻，控制兩段冷凝冷卻系統壓力為3.5～11.0MPa，溫度為30～120℃。在兩段冷凝冷卻後分別經分離器分離出液體，該液體經閃蒸(降到所需壓力)，閃蒸塔壓力為0.5～1.5MPa，所獲得的粗甲醇冷凝液及含有甲醇飽和氣的閃蒸氣，分別送至二甲醚工序。兩段冷凝冷卻後分離器分出的含有未反應氣體的不凝氣(甲醇合成氣)大部分經循環機加壓返回甲醇合成反應器，小部分作為弛放氣排出，可用作燃料亦可回收氫氣。
閃蒸後所獲得的粗甲醇冷凝液經中間罐進入甲醇氣化分餾塔，氣化分餾塔操作壓力為0.5～1.5MPa，在該塔中使粗甲醇冷凝液全部氣化分出所含水等雜質後送入二甲醚合成反應器並同時引進含甲醇的閃蒸氣。經甲醇脫水反應後的氣體，通過換熱、冷凝冷卻後分出粗二甲醚冷凝液。含有飽和二甲醚和甲醇蒸汽的未冷凝氣經粗甲醇洗滌吸收，回收有用的二甲醚和甲醇，洗滌吸收尾氣與甲醇合成的弛放氣合併，可回收氫亦可作燃料用；所得到的粗二甲醚與吸收液一併送入精餾塔。二甲醚合成壓力1.0～1.5MPa，操作溫度190～300℃，採用工業上常用的任一種脫水催化劑。
本發明的有益效果是本發明是一種二甲醚合成工藝的系統優化集成，通過甲醇與二甲醚合成工藝直接銜接來生產二甲醚。本工藝方法既避開一步法的雙功能催化劑壽命短、產品分離困難等缺點，又不受甲醇市場的制約，且能充分回收利用甲醇生產過程中的能量和有用物料，實現甲醇、二甲醚生產一體化，從而降低產品生產能耗和成本，提高產品的市場競爭力。
圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例按本發明的工藝流程，採用年輕的煙煤為原料，多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化爐，激冷流程進行造氣。煤漿濃度為60％～62％(m)；氣化壓力5.5～6.5MPa，氣化溫度1400～1450℃。
氣化產生的粗煤氣經耐硫變換、MNHD脫硫、脫碳等淨化方法製得符合甲醇合成要求的合成氣。在氣冷-水冷組合式甲醇合成反應器中，於4.5～12.0MPa壓力下合成甲醇。含甲醇的反應氣經熱回收及兩段冷凝冷卻，冷凝冷卻系統壓力為3.5～11.0MPa，溫度為30～120℃。冷凝液再經過閃蒸分離後得粗甲醇冷凝液、閃蒸塔壓力為0.5～1.5Mpa。分離的粗甲醇冷凝液經中間罐進入甲醇氣化分餾塔，氣化分餾塔操作壓力為0.5～1.5MPa。粗甲醇冷凝液氣化後送入二甲醚合成工序，於1.0～1.5MPa、190～300℃下，通過脫水催化劑得到二甲醚產物。將粗二甲醚液送入化工行業常用的高效、節能精餾塔。精餾塔操作壓力0.8～1.5MPa，要求其操作彈性大些，使其既可滿足高純度二甲醚生產需要又能生產含有一定量甲醇的燃料級二甲醚。
權利要求
1.一種製取二甲醚的工藝，其特徵是淨化後的甲醇合成氣進入甲醇合成反應器進行甲醇合成，得粗甲醇，反應後含甲醇的反應氣經熱回收，再經冷凝冷卻、閃蒸，獲得含有甲醇飽和氣的閃蒸氣和粗甲醇冷凝液，其粗甲醇冷凝液和含有甲醇飽和氣的閃蒸氣一併送至二甲醚合成工序，粗甲醇冷凝液經氣化後進入甲醇脫水反應器製得粗二甲醚，粗二甲醚經過精餾塔製得產品。
2.根據權利要求1所述的製取二甲醚的工藝，其特徵是含甲醇的反應氣通過兩段冷凝冷卻後獲得的冷凝液再閃蒸，閃蒸所得粗甲醇冷凝液和含有甲醇飽和氣的閃蒸氣直接送入二甲醚工藝過程，使甲醇合成工藝與二甲醚合成工藝直接銜接。
3.根據權利要求1或2所述的製取二甲醚的工藝，其特徵是冷凝冷卻分二段，兩段冷凝冷卻系統壓力為3.5～11.0MPa，溫度為30～120℃。
4.根據權利要求1或2所述的製取二甲醚的工藝，其特徵是冷凝冷卻分離系統分出的粗甲醇冷凝液經閃蒸分離，閃蒸塔壓力為0.5～1.5MPa。
5.根據權利要求1所述的製取二甲醚的工藝，其特徵是粗甲醇冷凝液經氣化分餾塔獲取符合二甲醚合成要求的氣態甲醇，氣化分餾塔操作壓力0.5～1.5MPa。
6.根據權利要求1所述的製取二甲醚的工藝，其特徵是二甲醚合成壓力為1.0～1.5Mpa，溫度為190～300攝氏度。
全文摘要
本發明公開了一種製取二甲醚的工藝。淨化後的甲醇合成氣進入甲醇合成反應器進行甲醇合成。含甲醇的反應氣經冷凝冷卻後獲得粗甲醇冷凝液。其粗甲醇冷凝液經閃蒸至一定壓力，在最大限度保留甲醇合成系統的熱能和壓力能條件下，將粗甲醇和含有甲醇飽和氣的不凝氣一併送至二甲醚合成工序，粗甲醇液經氣化後進入甲醇脫水反應器製得粗二甲醚，粗二甲醚經過精餾塔製得產品。從中可看出將甲醇與二甲醚合成工藝過程直接銜接，並進行優化配置與集成，使系統內能量、物料得到回收和利用，以提高整體能量利用率和產品產率。本發明是對現有二甲醚生產方法的一種改進和提高，該工藝能有效降低產品生產能耗和成本，提高產品的市場競爭力。
文檔編號C07C31/00GK1803748SQ20051004078
公開日2006年7月19日 申請日期2005年6月23日 優先權日2005年6月23日
發明者方德巍, 郭新宇, 佟濬芳, 雍永祜, 馮孝庭, 趙驤 申請人:崑山市迪昆精細化工公司, 化工行業生產力促進中心