CN101195561A - 甲醇气相脱水制二甲醚的方法 - Google Patents

Abstract

本发明甲醇气相脱水制二甲醚的方法，解决已有同类方法工艺流程长，投资高，能耗大的问题。甲醇经汽化后进入脱水反应器(5)进行脱水反应，脱水反应粗产物进入二甲醚精馏塔(7)精馏分离，在精馏塔(7)的上部或塔顶得到二甲醚产品，液相甲醇从精馏塔采出返回系统作为原料使用，甲醇贮罐(1)中的液相甲醇经蒸发器(3)汽化后与脱水反应器(5)出来的高温在换热器(4)换热后进入脱水反应器(5)进行脱水反应，换热器(4)换热后器的高温粗产物中所含甲醇以气相进入二甲醚精馏塔(7)的中部，二甲醚蒸汽从二甲醚精馏塔的顶部或上部进入塔顶冷凝器(9)，液相或气相甲醇从二甲醚精馏塔的反应粗产品进料口以上区域或以下区域的塔板上采出，经冷却或冷凝后返回甲醇贮罐(1)作为原料，从二甲醚精馏塔的底部排出反应生成的废水，从冷凝器(9)上部排出少量不凝性尾气。

Description

甲醇气相脱水制二甲醚的方法

技术领域：

本发明与以甲醇为原料生产二甲醚的方法有关。

背景技术：

甲醇气相脱水制二甲醚的工艺方法中，在国内外现已公开的文献和专利中有多种方法，其基本工艺大至都相类似，代表性的如中国专利申请号为95113028.5二甲醚生产方法：原料甲醇经汽化后进入装有复合固体酸催化剂的多段冷激式反应器进行脱水反应，脱水反应粗产物含水、二甲醚、未反应的甲醇及少量付产轻组分，反应粗产物经冷却、冷凝脱除反应产生的少量不凝性气体后，以二甲醚、甲醇、水为主的冷凝液进入高效填料塔中进行精馏分离，根据需要调整回流比在精馏段上部或塔顶得到不同纯度的二甲醚产品；含甲醇和水的精馏塔釜液送入另一个甲醇回收塔中进行精馏分离由未反应的甲醇和反应生成水组成混合液，塔顶得到的甲醇返回系统作为原料使用，原料带入和反应生成的水在甲醇回收塔釜排出系统。

在该方法中，高温的反应粗产物经冷却冷凝，脱除反应汽中的不凝性气体后冷凝液相进入二甲醚精馏塔中，这样既浪费了反应产生的热量；同时又要消耗用于粗产物冷却冷凝所需的大量冷量，并要增加了粗产物在二甲醚精馏过程汽化需要的热量；其次，在含甲醇和水等组分的精馏塔釜液在回收甲醇过程中专设有甲醇回收塔，在甲醇回收塔顶得到甲醇，在一定回流比下甲醇经汽化、冷却、冷凝都需要消耗大量的热量和冷量，工艺流程较长。

此后，在国内外公开的文献和专利中也提出了一些降低能耗的工艺改进方法，如中国专利公开号为CN 1562927A(2005)用甲醇生产二甲醚的方法中提出将由甲醇和水组成的精馏塔釜液返回到甲醇汽化塔处理，这样虽然可省去甲醇回收塔，但将一个非常简单的汽化塔改为一个二米高的复杂的汽化提馏塔，但由于对脱水反应产生的大量热量没有得到充分的利用，故对减少投资和节能效果不很明显。

发明内容：

本发明的目的是提供一种工艺简单，投资少，能耗低的甲醇气相脱水制二甲醚的方法。

本发明是这样来实现的：

本发明甲醇气相脱水制二甲醚的方法，甲醇经汽化后进入脱水反应器5进行脱水反应，脱水反应粗产物进入二甲醚精馏塔7进入精馏分离，在精馏塔7的上部或塔顶得到二甲醚产品，液相甲醇从二甲醚精馏塔7采出返回系统作为原料使用，甲醇贮罐1中的液相甲醇经蒸发器3汽化后与脱水反应器5出来的高温粗产物在换热器4换热后进入脱水反应器5进行脱水反应，换热器4换热后的粗产物进入二甲醚精馏塔7的中部塔板，二甲醚蒸汽从二甲醚精馏塔的顶部或上部进入塔顶冷凝器9，液相或气相甲醇从二甲醚精馏塔的反应粗产品进料口以上区域或以下区域的塔板上采出，经冷却或冷凝后返回甲醇贮罐1作为原料，从二甲醚精馏塔的底部排出反应生成的废水，从上部排出少量不凝性尾气。

二甲醚精馏塔的操作压力为0.3-1.8MPa，操作温度为20～200℃。

从换热器4换热后出来的粗产物为气态或气液混合物。

从甲醇贮罐1出来的液态甲醇经预热器6预热后进入蒸发器3汽化，预热器6的热源为从换热器4换热后出来流经预热器6进入二甲醚精馏塔7的粗产物。

脱水反应器5为固定床反应器，操作压力为0.3-1.8MPa，操作温度为220～450℃。

二甲醚精馏塔7由多段组成，塔顶有冷凝器9、塔底有加热再沸器8。

本发明使甲醇脱水反应产生的大量热量可以全部回收；通过对二甲醚精馏塔的精心和巧妙的设计，利用反应产生的热量，在二甲醚塔中同时完成二甲醚、甲醇、水三组份的分离。从而可彻底取消甲醇回收塔，使甲醇汽化非常简单。

本发明工艺过程中，从脱水反应器出来的脱水反应粗产物经换热后不需再经过外界冷却水冷却、冷凝，而以气相直接进到二甲醚精馏塔，为精馏塔提供热量，使精馏塔需外供热量很少，节省了因高温粗产品气体冷却、冷凝所需的冷量和产品精馏汽化需要的热量，大大降低了能耗。与传统工艺相比加热能耗可降低45～50％；冷却水消耗可减少35～40％。

由于在脱水反应中少量没有反应完的甲醇，在二甲醚精馏塔中得以分离精馏并采出返回作原料，因而本工艺中不需要配备甲醇回收塔，也无需将甲醇、水混合液返回到甲醇汽化提馏塔处理，从而只需一个简单的甲醇蒸发器，使工艺流程更简单，投资和能耗更低，且更容易操作。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式：

实施例1：

原料外购甲醇11先送入甲醇贮罐1，用甲醇输液泵2输出进入甲醇预热器6预热后，再进入甲醇蒸发器3，甲醇蒸发汽化后，甲醇蒸汽送出经换热器4换热后，从12处进入脱水反应器5，在脱水反应器内完成甲醇脱水反应后，高温反应气从13处引出，经换热器4、甲醇预热器6换热降温后，从15处进入二甲醚精馏塔7的塔中部，二甲醚精馏塔底部配有供热用加热再沸器8，二甲醚蒸汽从精馏塔的顶部或上部送出进入塔顶冷凝器9，二甲醚蒸汽被冷凝液化成二甲醚液，二甲醚液一部分从18处回流进入二甲醚精馏塔；另一部分从19处采出，即产品二甲醚；甲醇从二甲醚精馏塔中部16处以液相形式采出，经冷却器10冷却后返回到甲醇贮罐1作原料；甲醇也可以以甲醇蒸汽形式从二甲醚精馏塔中部区域15处以下的侧面塔板上采出，经冷却器10冷却冷凝液化后，再返回到甲醇贮罐1作原料；废水从二甲醚塔塔釜21处排出，少量不凝性尾气由二甲醚塔顶冷凝器上部20处排出。甲醇蒸发器经长期运行后，器内积聚的高沸物和污垢，从14处不定期地排出。

工艺参数如下：

二甲醚精馏塔7操作压力0.90MPa。

用甲醇输液泵2送出原料甲醇2320.7kg/h；甲醇经预热、蒸发汽化、换热后向脱水反应器5送入甲醇蒸汽2320.5kg/h，其中含甲醇2313.6kg/h，水16.9kg/h，二甲醚微量。

甲醇蒸汽在脱水反应器5内催化剂床层上完成反应送出，经二级换热后129℃的脱水反应产物全部从二甲醚精馏塔7中部15处进入：其中含甲醇573.7kg/h，水502.5kg/h，二甲醚1233.7kg/h，不凝气体16Nm3/h；从二甲醚精馏塔顶采出二甲醚产品1250kg/h，二甲醚含量99.0％；从精馏塔中部液相采出口16处采出甲醇572.2kg/h，其中甲醇含量97.8％，二甲醚含量＜0.2％；精馏塔塔釜排出废水487.7kg/h。

实施例2：

工艺流程和操作状态与实施例1基本相类似，其差别仅在于二甲醚精馏塔7操作压力0.75MPa。送入原料甲醇2114.4kg/h；向反应器送出甲醇蒸汽2114.2kg/h；脱水反应产物以127℃全部从二甲醚精馏塔7中部15处进入；塔顶采出二甲醚产品1203.4kg/h，二甲醚含量99.2％；从精馏塔中部区域汽相采出口采出甲醇蒸汽，经冷却器10冷却、冷凝后使甲醇蒸汽液化得甲醇431.4kg/h，其中甲醇含量96.9％，水含量3.1％，二甲醚含量微；塔釜排出废水472.2kg/h。

Claims (6)

1.甲醇气相脱水制二甲醚的方法，甲醇经汽化后进入脱水反应器(5)进行脱水反应，脱水反应粗产物进入二甲醚精馏塔(7)进入精馏分离，在精馏塔(7)的上部或塔顶得到二甲醚产品，液相甲醇从二甲醚精馏塔(7)采出返回系统作为原料使用，其特征在于甲醇贮罐(1)中的液相甲醇经蒸发器(3)汽化后与脱水反应器(5)出来的高温粗产物在换热器(4)换热后进入脱水反应器(5)进行脱水反应，换热器(4)换热后的粗产物进入二甲醚精馏塔(7)的中部塔板，二甲醚蒸汽从二甲醚精馏塔的顶部或上部进入塔顶冷凝器(9)，液相或气相甲醇从二甲醚精馏塔的反应粗产品进料口以上区域或以下区域的塔板上采出，经冷却或冷凝后返回甲醇贮罐(1)作为原料，从二甲醚精馏塔的底部排出反应生成的废水，从上部排出少量不凝性尾气。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于二甲醚精馏塔的操作压力为0.3-1.8MPa，操作温度为20～200℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于从换热器(4)换热后出来的粗产物为气态或气液混合物。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于从甲醇贮罐(1)出来的液态甲醇经预热器(6)预热后进入蒸发器(3)汽化，预热器(6)的热源为从换热器(4)换热后出来流经预热器(6)进入二甲醚精馏塔(7)的粗产物。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于脱水反应器(5)为固定床反应器，操作压力为0.3-1.8MPa，操作温度为220～450℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于二甲醚精馏塔(7)由多段组成，塔顶有冷凝器(9)、塔底有加热再沸器(8)。

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