一種低溫甲醇氣相生產二甲醚的工藝方法
【專利摘要】本發明為一種低溫甲醇氣相生產二甲醚的工藝方法，特征在于：使用列管式固定反應器，甲醇脫水制二甲醚的反應發生于裝有催化劑的反應器列管內，而在反應器殼層通入水來產生水蒸氣，控制反應的溫度在140～150℃低溫下進行。該反應的溫度比較低，可減少設備的投資。在充分利用反應放出的熱量產生蒸汽同時又利用二甲醚精餾塔釜液帶出的熱對原料甲醇進行預熱，實現節能降耗。在該工藝工程中，無需設置甲醇分離塔，直接使用二甲醚精餾塔塔釜液作為反應原料進入汽提塔中部，也大大節省了設備的投資。
【專利說明】—種低溫甲醇氣相生產二甲醚的工藝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及二甲醚制造【技術領域】，具體為一種低溫甲醇氣相生產二甲醚的工藝方法，特別涉及一種以甲醇為原料在低溫下進行氣相脫水連續生產二甲醚并產生低壓蒸汽的方法。
[0002]發明背景
[0003]二甲醚是一種廣泛的化工產品，具有無毒、安全、熱值高等優點，可用作火箭推進齊U、柴油機燃料、民用燃料，同時也是煤制液體燃料的中間體，同時也是重要的基本化工中間體，在制藥、農藥、燃料、日用化工等方面有廣泛的用途。制備二甲醚的傳統方法是用甲醇蒸汽在350?400°C，1.5MPa的壓力下，在催化劑存在的條件下通過脫水制得。在現有技術中，甲醇脫水需要在較高的溫度下進行，溫度都在240°C以上，這就導致生產設備和操作費用較高，且甲醇的轉化率和選擇性低。
[0004]在國內外現已公開的文獻和專利中有多種甲醇氣相脫水制二甲醚的工藝方法，基本工藝都大致相類似，如在具有代表性的中國專利CN9511328.5中，采用多段冷激式反應器進行脫水反應，高溫的反應粗產物經過冷卻器，脫出反應氣中的不凝氣后進入二甲醚精餾塔，這樣既浪費了反應產生的熱量，又要消耗用于粗產物冷卻所需要的大量冷量。中國專利CN1562927A提出將精餾塔的釜液返回至甲醇氣體塔，省去了甲醇回收塔，但是對于脫水反應產生的大量熱量沒有得到充分的利用，故對減少投資和節能效果不是很明顯。中國專利CN1293029C公開了 “一種用甲醇生產二甲醚的方法”，其特征是采用獨特工藝與結構的汽化提餾塔與二甲醚精餾塔相結合，不設置用于分離提純回收二甲醚精餾塔釜液混合液中甲醇的甲醇回收塔，但是，該方法的不足時在節能和環保的環節上還有可進一步提高的空間。因此設計一種低溫反應并能夠充分利用反應熱，降低生產成本的甲醇氣相催化脫水制備二甲醚工藝是目前需要解決的技術問題。
【發明內容】
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[0005]本發明目的在于提供一種經由甲醇氣相在催化劑的條件下脫水制備二甲醚的方法，其特點是該反應在低溫條件下進行反應，同時充分利用反應熱產生低壓蒸汽，用以工藝原料熱交換以預熱，節約能源同時降低生產成本，減少設備投資。
[0006]本發明為一種低溫甲醇氣相生產二甲醚的工藝方法，其特征在于:
[0007]具體包括以下裝置流程:
[0008]來自外界的原料甲醇經原料緩沖罐1由甲醇進料泵2送入甲醇預熱器3后，與二甲醚精餾塔8釜液進行換熱，經進料出料換熱器4繼續被加熱后進入甲醇汽提塔5，汽化后的甲醇從列管式固定反應器6頂部進入反應器，在裝載催化劑的列管式固定反應器6管程中發生氣相甲醇脫水反應生成二甲醚，列管式固定反應器6殼層通入冷卻水，冷卻后的反應氣混合物經過進料出料換熱器4后，進入二甲醚精餾塔8，二甲醚精餾塔8塔頂采出滿足要求的二甲醚產品，經粗二甲醚冷卻器7冷卻后產出二甲醚產品，二甲醚精餾塔8塔釜液進入甲醇預熱器3中對原料甲醇進行換熱，然后經由循環泵12送入甲醇汽提塔5的中部，實現甲醇的循環利用；該反應的反應器為列管式固定反應器6，列管式固定反應器6的管程裝入催化劑，該甲醇氣相法脫水制備二甲醚的反應溫度為140?150°C，操作壓力控制在0.8?1.3MPa ;列管式固定反應器6殼層通入水，并利用反應放出的熱來連續不斷的產生壓力為0.4MPa的低壓蒸汽；二甲醚精餾塔8的操作溫度為30?200°C，操作壓力為0.7?IMPa ;二甲醚精餾塔8釜液經循環泵12送入甲醇預熱器3與原料進行換熱后，由甲醇汽提塔5的中部進入，實現甲醇的循環使用；原料使用純甲醇，或者使用甲醇的水溶液，其中甲醇的含量為75-90% wt。
[0009]本發明工藝方法使用列管式固定反應器，甲醇脫水制二甲醚的反應發生于裝有催化劑的列管內，在殼層通入水產生水蒸氣的這樣一個巧妙的創意來控制反應的溫度在140?150°C。該反應的溫度比較低，減少設備的投資。在本發明過程中，充分利用反應放出的熱量產生蒸汽。同時又利用二甲醚精餾塔釜液帶出的熱對原料甲醇進行預熱，實現節能。在該工藝工程中，無需設置甲醇分離塔，直接使用二甲醚精餾塔塔釜液作為反應原料進入汽提塔中部，大大節省了設備的投資。
【專利附圖】
【附圖說明】
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[0010]圖1為本發明一種低溫甲醇氣相生產二甲醚的工藝方法流程示意圖:
[0011]1-原料緩沖罐；2_甲醇進料泵；3_甲醇預熱器；4_進料出料換熱器；5_甲醇汽提塔；6_列管式固定反應器；7_粗二甲醚冷卻器；8_ 二甲醚精餾塔；9_塔頂冷凝器；10_ 二甲醚產品冷卻器；11_塔底再沸器；12_循環泵。
【具體實施方式】
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[0012]根據圖1的流程，以下給出本發明的由甲醇脫水制取二甲醚的方法的【具體實施方式】，但是應當指出，本發明的實施不僅局限于以下的方式。
[0013]實施例1
[0014]1000kg/h純甲醇經原料緩沖罐I后用進料泵2送至甲醇預熱器預熱3至60°C，繼續通過進料出料換熱器4后被加熱至120°C，由塔頂部進入甲醇汽提塔5脫水，280.5kg/h的廢水從汽提塔底部排出，1115.3kg/h的氣相甲醇(甲醇99.4wt%，水0.6wt% )從塔頂出來進入列管式固定反應器6，反應器的壓力IMPa，反應溫度為140°C。
[0015]列管式固定反應器的殼層通入溫度為32°C,壓力為0.4MPa的冷卻水,利用反應產生的反應熱使全部的水變成水蒸氣以控制反應的溫度，從而可以得到該溫度壓力下飽和蒸汽量為 277.8kg/h。
[0016]1115.3kg/h 二甲醚粗產品(甲醇 10wt%、水 25.7wt%、二甲醚 64.3wt% ),由反應器出口經進料出料換熱器4對原料進行加熱后，通過粗二甲醚冷卻器7降溫至120°C后進入二甲醚精餾塔8。精餾塔加壓操作，塔頂壓力0.8MPa，塔釜液395.9kg/h (甲醇27.5wt%，水72.5wt% )由循環泵12送入甲醇預熱器3換熱后進入甲醇汽提塔5中部，實現甲醇的循環使用。塔頂產品經塔頂冷凝器9冷卻后，部分回流至精餾塔，部分經二甲醚產品冷卻器10冷卻至25°C，可獲得719.4kg/h的二甲醚，產品純度為99.7%。
[0017]實施例2
[0018]1000kg/h甲醇水溶液(甲醇90wt%、水1wt % )經原料緩沖罐I后用進料泵2送至甲醇預熱器預熱3至60°C，繼續通過進料出料換熱器4后被加熱至120°C，由塔頂部進入甲醇汽提塔5脫水，351.5kg/h的廢水從汽提塔底部排出，1054.5kg/h的氣相甲醇(甲醇94.3wt%，水5.7wt% )從塔頂出來進入列管式固定反應器6，反應器壓力為IMPa，反應溫度為 145 0C ο
[0019]列管式固定反應器的殼層通入溫度為32°C,壓力為0.4MPa的冷卻水,利用反應產生的反應熱使全部的水變成水蒸氣以控制反應的溫度，從而可以得到該溫度壓力下飽和蒸汽量為 263.8kg/h。
[0020]1054.5kg/h 二甲醚粗產品(甲醇 9.4wt%、水 29.6wt%、二甲醚 61wt% ),由反應器出口經進料出料換熱器4對原料進行加熱后，通過粗二甲醚冷卻器7降溫至120°C后進入二甲醚精餾塔8。精餾塔加壓操作，塔頂壓力0.75MPa，塔釜液405.9kg/h (甲醇23.2wt%,水76.Swt% )由循環泵12送入甲醇預熱器3換熱后進入甲醇汽提塔5中部，實現甲醇的循環使用。塔頂產品經塔頂冷凝器9冷卻后，部分回流至精餾塔，部分經二甲醚產品冷卻器10冷卻至25°C，可獲得648.5kg/h的二甲醚，產品純度為99.4%。
[0021]實施例3
[0022]1000kg/h甲醇水溶液(甲醇80wt%、水20wt% )經原料緩沖罐I后用進料泵2送至甲醇預熱器預熱3至60°C，繼續通過進料出料換熱器4后被加熱至120°C，由塔頂部進入甲醇汽提塔5脫水，426.lkg/h的廢水從汽提塔底部排出，948.5kg/h的氣相甲醇(甲醇92.8wt %，水7.2wt % )從塔頂出來進入列管式固定反應器6，反應器的壓力為IMPa，反應溫度為150。。。
[0023]列管式固定反應器的殼層通入溫度為32°C,壓力為0.4MPa的冷卻水,利用反應產生的反應熱使全部的水變成水蒸氣以控制反應的溫度，從而可以得到該溫度壓力下飽和蒸汽量為 201.6kg/h。
[0024]948.5kg/h 二甲醚粗產品(甲醇 9.3wt %、水 30.7wt %、二甲醚 60.1wt % ),由反應器出口經進料出料換熱器4對原料進行加熱后，通過粗二甲醚冷卻器7降溫至120°C后進入二甲醚精餾塔8。精餾塔加壓操作，塔頂壓力0.7MPa，塔釜液374.7kg/h(甲醇22.4wt%，水77.6wt% )由循環泵12送入甲醇預熱器3換熱后進入甲醇汽提塔5中部，實現甲醇的循環使用。塔頂產品經塔頂冷凝器9冷卻后，部分回流至精餾塔，部分經二甲醚產品冷卻器10冷卻至25°C，可獲得573.8kg/h的二甲醚，產品純度為99.1%。
【權利要求】
1.一種低溫甲醇氣相生產二甲醚的工藝方法，其特征在于: 具體包括以下裝置流程:來自外界的原料甲醇經原料緩沖罐(I)由甲醇進料泵(2)送入甲醇預熱器(3)后，與二甲醚精餾塔(8)釜液進行換熱，經進料出料換熱器(4)繼續被加熱后進入甲醇汽提塔(5)，汽化后的甲醇從列管式固定反應器(6)頂部進入反應器，在裝載催化劑的列管式固定反應器(6)管程中發生氣相甲醇脫水反應生成二甲醚，列管式固定反應器(6)殼層通入冷卻水，冷卻后的反應氣混合物經過進料出料換熱器(4)后，進入二甲醚精餾塔(8)，二甲醚精餾塔(8)塔頂采出滿足要求的二甲醚產品，經粗二甲醚冷卻器(7)冷卻后產出二甲醚產品，二甲醚精餾塔(8)塔釜液進入甲醇預熱器(3)中對原料甲醇進行換熱，然后經由循環泵(12)送入甲醇汽提塔(5)的中部，實現甲醇的循環利用；該反應的反應器為列管式固定反應器出)，列管式固定反應器出)的管程裝入催化劑，該甲醇氣相法脫水制備二甲醚的反應溫度為140?150°C，操作壓力控制在0.8?1.3MPa ;列管式固定反應器(6)殼層通入水，并利用反應放出的熱來連續不斷的產生壓力為0.4MPa的低壓蒸汽；二甲醚精餾塔(8)的操作溫度為30?200°C，操作壓力為0.7?IMPa ;二甲醚精餾塔⑶釜液經循環泵(12)送入甲醇預熱器(3)與原料進行換熱后，由甲醇汽提塔(5)的中部進入，實現甲醇的循環使用；原料使用純甲醇，或者使用甲醇的水溶液，其中甲醇的含量為75-90% Wt0
【文檔編號】C07C41/09GK104370710SQ201410643228
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】沙喜江, 于海斌, 孫彥民, 舒暢, 王銀斌, 郭春壘, 楊玉旺 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油天津化工研究設計院, 中海油能源發展股份有限公司