CN101880218B - 一种甲醇脱水制备二甲醚的工艺及其专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甲醇脱水制备二甲醚的工艺，其步骤如下：将液态甲醇汽化，然后进热交换器预热，然后再进行脱水反应，得二甲醚气体粗品，再将二甲醚气体粗品进热交换器换热后，然后将其与二甲醚精馏塔的塔釜盘管加热器和/或甲醇回收塔的塔釜盘管加热器进行换热再次热能回收，然后冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，之后将粗品二甲醚送入精馏塔精馏，侧线出料或塔顶气体冷凝分离得冷凝液，即为产品二甲醚；同时二甲醚精馏塔塔釜的甲醇粗品送至甲醇回收塔精馏，从塔顶得到气体，再经冷凝分离，冷凝液即为回收的甲醇，作为原料再回收利用。本发明还公开了本发明的甲醇脱水制备二甲醚的工艺所使用的专用设备。

Description

一种甲醇脱水制备二甲醚的工艺及其专用设备

技术领域

本发明涉及一种甲醇脱水制备二甲醚的工艺及其专用设备。

背景技术

二甲醚(简称DME)是一种无色、无毒基本无味的产品，腐蚀性小，常温下蒸汽压为0.5Mpa，具有与液化石油气(LPG)相似的物理性质，对大气臭氧层无损害，在大气对流层中具有可降解性。其具有广泛用途，可用于化妆品、制药、染料、气雾推进剂、制冷剂等行业，也可用做燃料，还可用做化工原料。由于氯氟烃对大气臭氧层有破坏性影响，世界各地均限制氯氟烃的使用。近几年来，二甲醚作为氟里昂的替代物，在气雾剂和制冷剂行业的使用量迅速增加。同时随着石油连年涨价和车用、民用燃料环保问题的提出，以煤为原料生产的二甲醚作为洁净环保燃料，日益引起各界关注。二甲醚可作为民用液化气的代用燃料，既可以与液化气混合掺烧，也可以单独作燃料进行燃烧。二甲醚还可作为车用的代用燃料，从环保的角度看，其尾气排放的一氧化碳、碳氢化物、氮氧化物含量明显低于目前的优质汽油。又由于二甲醚十六烷值高，燃烧性能好，与柴油相比，其用于发动机时，爆发力大，机械性能好。因此，近年来许多国家和跨国公司均认为二甲醚是极好的柴油和液化石油气的替代燃料。

目前国内外二甲醚生产方法主要有两类：合成气一步法和甲醇法。其中，甲醇法即为俗称的两步法，两步法是先合成甲醇，然后甲醇在催化剂作用下脱水生产二甲醚，此步骤又可分为液相法和气相法。液相法早期采用浓硫酸为脱水剂，反应温度较低(130～160℃)，甲醇单程转化率高，可达80％以上。但该方法对设备腐蚀性极强，中间产物硫酸氰甲酯剧毒，排放存在稀酸污染。国内新上装置已改用硫磷混合酸催化剂，情况有所改善。而气相法是在氧化铝或分子筛催化剂的作用下，使甲醇在气固相催化反应器中脱水生成二甲醚，其中，甲醇转化率在75％～85％，二甲醚选择性大于99％，工艺成熟简单，对设备材质无特殊要求，基本上无三废及腐蚀问题，装置易于大型化，是目前国内外生产二甲醚的主要方法。

国内外均已成功研究出成熟的两步法二甲醚生产技术并工业化。国际上以德国鲁奇公司的技术具有代表性，目前单套装置规模已达到100万吨/年以上。国内技术以西南化工研究院的自主开发技术为代表。

西南化工研究院从1985年开始进行两步法合成二甲醚的技术研究。1991年，该院100吨/年甲醇气相脱水制二甲醚中试研究项目被原国家科委列为“八五”攻关项目，该项目1997年通过了原国家科委组织的验收。从1994年采用该技术建成第一套1万吨/年工业化装置投产，到2006年6月，该技术在国内已转让20余套。目前，该技术经不断完善已达到国际先进水平，主要特点有：一是反应器采用多段激冷式固定床(专利9513028.5)。二是新型的汽化塔和分离工艺，不设置用于回收未反应甲醇的提浓塔(专利2004100202.5)。三是以二甲醚精馏塔塔釜排出的甲醇水溶液做反应尾气洗涤塔的吸收剂，减少了外排尾气中的甲醇含量，降低了甲醇消耗。

但是总的来说，现有的两步法生产二甲醚的工艺技术的能耗均较大，迄今尚没有一种既降低能耗，又改进相应操作的工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是本发明克服了现有两步法生产二甲醚的工艺技术能耗均较大的缺陷，在国内现有普遍采用成熟的两步法二甲醚生产工艺技术基础上，提供了一种能耗更低、投资更少的甲醇脱水制二甲醚工艺，并优化了生产工艺操作条件。本发明还提供了本发明的甲醇脱水制备二甲醚的工艺所使用的专用设备。

本发明的甲醇脱水制备二甲醚的工艺，其步骤如下：将液态甲醇汽化，然后进热交换器预热，然后再进行脱水反应，得二甲醚气体粗品，再将二甲醚气体粗品进热交换器换热后，然后将其与二甲醚精馏塔的塔釜盘管加热器和/或甲醇回收塔的塔釜盘管加热器进行换热再次热能回收，然后冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，之后将粗品二甲醚送入精馏塔精馏，侧线出料或塔顶气体冷凝分离得冷凝液，即为产品二甲醚；同时二甲醚精馏塔塔釜的甲醇粗品送至甲醇回收塔精馏，从塔顶得到气体，再经冷凝分离，冷凝液即为回收的甲醇，作为原料再回收利用。

其中，所述的将二甲醚气体粗品先在热交换器与汽化的甲醇换热后，对将其与二甲醚精馏塔和/或甲醇回收塔的塔釜盘管加热器进行换热再次热能回收，是进行了两次热能回收，这样既达到了二甲醚粗品换热降温又为二甲醚精馏塔和甲醇回收塔的塔釜提供了热源。

本发明中，所述的液态甲醇汽化之前较佳的进行预热；所述的预热较佳地为将二甲醚精馏塔塔釜再沸器的蒸汽冷凝液与液态甲醇热能交换，从而预热液态甲醇，预热甲醇后，排入废水管网。

本发明中，所述的粗品二甲醚送入精馏塔精馏之前较佳的进行预热。所述的预热较佳地是通过将甲醇回收塔精馏后塔釜含甲醇的高温废水的热能回收，将甲醇回收塔精馏后塔釜含甲醇的高温废水与粗品二甲醚热能交换，从而预热粗品二甲醚。其中，所述的含甲醇的高温废水在换热后，进行废水提气，生化处理合格排放。

本发明中，较佳的将所述的二甲醚气体粗品冷凝后的不凝气体，二甲醚精馏塔精馏塔顶气体冷凝分离后的不凝气体，以及甲醇回收塔精馏后塔顶冷凝分离后的不凝气体中的一种或多种，送入醇洗塔吸收甲醇和二甲醚，余下气体火炬焚烧；这样操作是对尾气放空量的有效控制，最大限度的减少有效气体的损耗，降低产品成本。

本发明中，所述的液态甲醇汽化所使用的汽化器为本领域常规使用的甲醇汽化器；较佳地，本发明特别设计一种汽化器用于甲醇汽化，节省能耗效果显著。

本发明的汽化器，其包括一至少带有一进料管、一出料管的容器，以及设于该容器内的一加热装置，其特点在于，该加热装置上还带有一组换热件。

其中，该换热件较佳的为固接在该加热装置外表的若干翅片。该翅片为较佳的铝片。该容器内的底壁上方较佳的还横设一液位挡板，该液位挡板垂直并靠近该加热装置。

该加热装置较佳的连接有一管箱，通过该管箱，该加热装置与外部的热源相通。该加热装置较佳的为若干U形管组束，各U形管有一进汽口及一出汽口，该进汽口、出汽口分别与该管箱相通。带翅片的U型管能确保足够的换热面积。较佳地，该管箱与该容器侧壁固接，该管箱壁上设有一蒸汽入口、一冷凝液出口。该出料管的管口较佳的设一除沫装置，该出料管的尾部连接有一通入该容器内的导流装置。该导流装置较佳的为一汽液导流筒，该汽液导流筒的管壁外表设有若干导流凹槽。该除沫装置较佳的为一金属丝网除沫器，其开口处罩有一金属丝网。该容器较佳的为横设的一缸体，该缸体周壁设有若干连接口。该甲醇汽化器具有汽化效率高、操作控制稳定和检修维护方便等特点，避免采用塔式汽化器所带来的克服位能所需的能量，同时省却回流泵，降低了能耗。

本发明中，所述的脱水反应为本领域常规的脱水反应，较佳的为在分子筛催化剂作用下进行的催化脱水反应。所述的催化脱水反应使用的分子筛催化剂为本领域常规使用的分子筛催化剂；较佳地，本发明发特别优选一种含有质量百分比0.5～5％的硝酸镁和质量百分比0.5～5％的稀土Ce的ZSM-5沸石分子筛催化剂用于催化脱水反应。所述的催化脱水反应的条件为本领域常规使用的操作条件，较佳的为：反应压力较佳的为0.6～1.2MPa，反应温度较佳的为260～380℃，液空速较佳的为1.00～2.00hr^-1，更佳的为1.00hr^-1。相较于原有工艺条件，本发明在上述优选的催化脱水条件和优选催化剂催化作用下，使反应能够在较高的反应压力下操作，且副反应少，进一步可以提高反应速率，具有很高的选择性；同时操作压力的提高大大减小了设备的安装尺寸，对装置的布置非常有利，节省了整个装置的投资。

其中，所述的脱水反应使用的脱水反应器为本领域常规使用的脱水反应器；较佳地，本发明使用下述特别设计的脱水反应器：该脱水反应装置包括一上部带有一进料口、下部设有一出料口的筒体，该筒体内装盛有若干用于脱水反应的催化剂，该筒体包含上下相连的第一段筒体和第二段筒体，该两段筒体间的筒体段内还设有一温度调节装置，用于对脱水反应后的物料冷却降温。

其中，该催化剂较佳的为颗粒状的分子筛催化剂。该物料较佳的为从第一段筒体中经过催化脱水反应后得到的混合物。较佳地，该第一筒体、第二筒体内均设有一上滤网及下滤网，分别用于阻止该催化剂上溢及下漏。该温度调节装置较佳的为一气体分布器，该气体分布器包括：

一水平固设于该第一筒体与第二筒体间的筒体段内的环形圆管，该环形圆管上表面等间隔斜设有若干排气圆孔，用于通入冷激气，对进入该筒体段内的物料降温；

一冷激气进管，该冷激气进管的一端与外部冷激气相通，另一端从该环形圆管的中部穿过，并与该环形圆管相贯通。

较佳地，该排气圆孔的中心线与环形圆管所在的水平面成一倾斜角，该倾斜角为大于0度，小于90度。该冷激气进管的尾部较佳的设有一汽阀开关。该环形圆管与该筒体间较佳的设有若干支撑筋板。该第一段筒体和第二段筒体的上侧较佳的均设有一用于检修的人孔，下侧均设有一用于更换催化剂的手孔。较佳地，该第一段筒体、第二段筒体及二者间的筒体侧壁均设有一用于检测反应温度的测温孔。

本发明的脱水反应器严格控制一段催化剂和二段催化剂反应温度。较佳的，在甲醇气体进热交换器和出热交换器之间增设一根副线，用以实现脱水反应器一段催化剂温度的快速调节。所述的一段催化剂的温度控制较佳的为控制一段催化剂床层温度稳定在360～370℃。所述的二段催化剂的温度控制较佳的是通过在甲醇汽化的汽化器出口与脱水反应器进二段催化剂之间增设一根冷激副线，通过接口3和5处温度计的温度差值来调节冷激气的用量，以实现脱水反应的二段催化剂温度的调节控制。所述的二段催化剂的温度控制较佳的为二段催化剂床层温度稳定在375～385℃。通过严格控制一段催化剂和二段催化剂反应温度，有效提高了对二甲醚的选择性。

本发明中，所述的二甲醚气体粗品为含有二甲醚、一氧化碳、二氧化碳、氢、水汽和未反应完全的甲醇气体的混合气体。

本发明中，所述的二甲醚精馏塔为本领域常规使用的精馏塔，精馏塔的理论塔板数较佳的为14～18，更佳的为15；所述的二甲醚精馏塔的进料口较佳的为从塔顶算起第9～14块塔板，更佳的为从塔顶算起第12块；所述的二甲醚精馏塔的出料口较佳的为从塔顶算起第2～6块塔板，更佳的为从塔顶算起第3块。其中，较佳地将二甲醚精馏塔塔釜再沸器蒸汽冷凝液全部回收，作为液态甲醇的预热热源，预热甲醇后，排入废水管网。

本发明中，所述的甲醇回收塔为本领域常规使用的精馏塔，所述的回收塔的理论塔板数较佳的16～28，更佳的为20；所述的甲醇回收塔的进料口较佳的为从塔顶算起第10～15块塔板，更佳的为从塔顶算起第12块塔板；所述的甲醇回收塔的出料口较佳的为从塔顶算起第1～3块塔板，更佳的为从塔顶算起第1块塔板。

本发明中，所述的产品二甲醚的纯度为质量百分比99％，符合燃料级二甲醚的产品标准(HG/T3934-2007)，所述的回收甲醇的纯度为质量百分比90％。

本发明中，上述的各技术特征的优选条件可以任意组合，得到较佳的技术方案用于制备二甲醚。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明还涉及本发明的甲醇脱水制备二甲醚的工艺所使用的一套专用设备，其包括一连接于一原料口的进料泵，一含有一热流体入口、一热流体出口、一冷流体入口和一冷流体出口的甲醇预热器、一含有至少一个入口和一出口的甲醇汽化器，一含有一热流体入口、一热流体出口、一冷流体入口和一冷流体出口的热交换器，一脱水反应器，一含有至少一个进料口、一侧线出料口、一冷凝液体回流入口和一气体出口的一二甲醚精馏塔，一含有一进料口、一冷凝液体回流入口和一气体出口的甲醇回收塔，一含有一醇洗剂入口、至少一个气体进口、一塔釜产品出口和一塔顶气体出口的醇洗塔，一含有一入口、一液体出口和一气体出口的二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器，一含有一入口、一液体出口和一气体出口的甲醇回收塔塔顶冷凝分离器，一二甲醚精馏塔塔釜再沸器，一甲醇回收塔塔釜再沸器，一含有一热流体入口、一热流体出口、一冷流体入口和一冷流体出口的废水冷却器，一含有一入口、一液体出口和一气体出口的二甲醚粗品冷凝分离器，一废水汽提装置，一二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器，一甲醇回收塔塔釜盘管加热器，一产品储槽，一去火炬装置和一出口连接于一废水排放口的废水排放装置；其各设备的连接方式为：

该连接于一原料口的进料泵，甲醇原料口总管上采用质量流量计和调节阀进行流量控制，确保进反应系统的流量稳定；然后通过一第一管道和一第二管道分流，其目的是用于将原料甲醇部分送入该醇洗塔用作为吸收甲醇和二甲醚的醇洗剂，另一部分直接送入流程参与反应；该第一管道与该醇洗塔的醇洗剂入口连接，该第二管道与该甲醇预热器的冷流体入口连接；该甲醇预热器的热流体入口通过一管道与该二甲醚精馏塔塔釜再沸器连接；该甲醇预热器的热流体出口通过一管道与该废水排放装置连接；用于将二甲醚精馏塔釜再沸器蒸汽冷凝液的热能回收，并且将甲醇预热，预热甲醇后，排入废水管网。

该甲醇预热器的冷流体出口通过一管道与该甲醇汽化器的入口连接。

该甲醇汽化器的出口通过一管道与该热交换器的冷流体入口连接；该热交换器的冷流体出口通过一管道与该脱水反应器的入口连接，同时该脱水反应器的出口通过一管道与该热交换器的热流体入口连接。甲醇汽化器用于将液态的甲醇汽化，而热交换器用于热量交换，将汽化的甲醇预热。

该二甲醚精馏塔和/或该甲醇回收塔的塔釜装有该二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器和/或该甲醇回收塔塔釜盘管加热器；其中，

该热交换器的热流体出口，通过一管道与该二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器连接，再与该甲醇回收塔塔釜盘管加热器连接，然后该甲醇回收塔塔釜盘管加热器的出口通过一管道与该二甲醚粗品冷凝分离器的入口连接；或者，该热交换器的热流体出口，通过一管道与该二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器连接，然后该二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器的出口通过一管道与该二甲醚粗品冷凝分离器的入口连接；或者，该热交换器的热流体出口，通过一管道与该甲醇回收塔塔釜盘管加热器，该二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器的出口通过一管道与该二甲醚粗品冷凝分离器的入口连接。

上述的连接方式均用于对二甲醚的高温粗品的第二次热能回收。其中，该二甲醚粗品冷凝分离器用于冷凝二甲醚气体粗品；所述的与醇洗塔连接是用于对不凝气体进行甲醇洗涤吸收减少放空量，减少气体损耗，降低成本。

该二甲醚粗品冷凝分离器的气体出口通过一管道与该醇洗塔的气体进口连接；该二甲醚粗品冷凝分离器的液体出口通过一管道与该废水冷却器的冷流体入口连接。

该废水冷却器的冷流体出口通过一管道与该二甲醚精馏塔的进料口连接。

该二甲醚精馏塔的侧线出料口通过一管道与该产品储槽连接；用于输出存储产品。该二甲醚精馏塔的进料口通过一管道与该醇洗塔的塔釜产品出口连接；该二甲醚精馏塔的气体出口通过一管道与该二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器的入口连接；该二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器的气体出口通过一管道与该醇洗塔的气体进口连接；进行甲醇洗涤吸收，用于减少放空量，减少气体损耗，降低成本。该二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器的液体出口通过一第三管道和一第四管道分流，该第三管道连接至该二甲醚精馏塔的冷凝液体回流入口，一第四管道与产品储槽连接；用于输出产品。该二甲醚精馏塔的塔釜安装有该二甲醚精馏塔塔釜再沸器；用于为二甲醚精馏提供热量。该二甲醚精馏塔的塔釜通过一管道与该甲醇回收塔的进料口连接；用于将二甲醚精馏塔的塔釜甲醇粗品输入甲醇回收塔精馏。

该甲醇回收塔的塔釜通过一管道与该废水冷却器的热流体入口连接，该废水冷却器的热流体出口通过一管道与该出口连接于一废水排放口的废水汽提装置连接；该甲醇回收塔的气体出口通过一管道与该甲醇回收塔塔顶冷凝分离器的入口连接；该甲醇回收塔塔顶冷凝分离器的气体出口通过一管道与该醇洗塔的气体进口连接；进行甲醇洗涤吸收，用于减少放空量，减少气体损耗，降低成本。该甲醇回收塔塔顶冷凝分离器的液体出口通过一第五管道及一第六管道分流，该第五管道连接至该甲醇回收塔的冷凝液体回流入口，该第六管道与该甲醇汽化器的入口连接；用于回收甲醇并再次回收利用参与反应。该甲醇回收塔的塔釜安装有该甲醇回收塔塔釜再沸器；用于为甲醇的精馏提供热量。

该醇洗塔的塔顶气体出口通过一管道与该去火炬装置连接；用于焚烧，减少放空量，以进一步保护环境减少污染。

其中，该甲醇汽化器较佳的为一种本发明前述的汽化器用于甲醇汽化，其节省能耗效果显著。其中，该脱水反应器较佳的为一种本发明前述的脱水反应器。

本发明的专用设备特别适用于作为本发明的甲醇脱水制备二甲醚的工艺的专用设备，并且还可作为适用于满足其他物质生产工艺条件的设备。

本发明的积极进步效果在于：本发明在国内现有普遍采用成熟的两步法二甲醚生产工艺技术基础上，提供了一种能耗更低的甲醇脱水制二甲醚工艺，并优化了生产工艺操作条件。本发明通过对高温二甲醚气体粗品两次热能回收降低了能耗，在本发明的优选的条件中，二甲醚精馏塔塔釜再沸器蒸汽冷凝液全部回收的热能回收利用，以及甲醇回收塔塔釜含微量甲醇高温废水的热能回收利用，还有同时对尾气的放空量进行有效控制减少有效气体的损耗等措施，均能降低产品成本。在本发明的工艺操作条件下，相较于现有工艺，在优选条件均使用时本发明的反应的时空收率提高5％。本发明所得的产品二甲醚的纯度为质量百分比99％。本发明还公开了本发明的甲醇脱水制备二甲醚的工艺所使用的专用设备。本发明所使用的专用设备装置在达到能耗和成本节约的同时，其布置有利节省整个装置的投资。

附图说明

图1为本发明的甲醇脱水制备二甲醚一较佳实施例的工艺流程示意图。

图中的编码分别为：1进料泵，2甲醇预热器，3甲醇汽化器，4热交换器，5脱水反应器，6二甲醚精馏塔，7甲醇回收塔，8醇洗塔，9二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器，10甲醇回收塔塔顶冷凝分离器，11二甲醚精馏塔塔釜再沸器，12甲醇回收塔塔釜再沸器，13废水冷却器，14二甲醚粗品冷凝分离器，15废水汽提装置，16二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器，17甲醇回收塔塔釜盘管加热器，18产品储槽，19去火炬装置；T1～T5为温度分析仪，P1～P4为压力分析仪，A1～A4为成分分析点，F1～F4、F8为计量仪，F5～F7蒸汽计量仪。

图2为本发明的甲醇脱水制备二甲醚工艺的设备示意图。

图中的编码分别为：1进料泵，2甲醇预热器，3甲醇汽化器，4热交换器，5脱水反应器，6二甲醚精馏塔，7甲醇回收塔，8醇洗塔，9二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器，10甲醇回收塔塔顶冷凝分离器，11二甲醚精馏塔塔釜再沸器，12甲醇回收塔塔釜再沸器，13废水冷却器，14二甲醚粗品冷凝分离器，15废水汽提装置，16二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器，17甲醇回收塔塔釜盘管加热器，18产品储槽，19去火炬装置，20废水排放装置。

图3为本发明的汽化器较佳实施例纵向的局部剖视图。

图4为图3中的A-A视图。

图5为图3中的B向视图。

图6为本发明较佳实施例的脱水反应装置的结构图。

图7为图6中的A-A向的放大剖视图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1～4

参照附图1，结合本发明使用的设备，进一步更清楚完整地说明本发明的甲醇脱水制备二甲醚的工艺过程，除操作具体条件外，均与下述操作一致：将原料甲醇通过连接于原料口的进料泵1，然后通过第一管道和第二管道分流，一部分经第一管道经醇洗剂入口通入醇洗塔8作为醇洗塔醇洗剂，另一部分液态甲醇经第二管道及甲醇预热器2的冷流体入口进入甲醇预热器2预热，从甲醇预热器2的冷流体出口出来，然后通过甲醇汽化器3的入口，进入甲醇汽化器3汽化，汽化后从甲醇汽化器3的出口出来，再从热交换器4的冷流体入口进入热交换器4进一步预热，之后出热交换器4的冷流体出口，经脱水反应器5的入口通入脱水反应器5中进行催化脱水反应，得二甲醚气体粗品，将二甲醚气体粗品从脱水反应器5的出口出来，经热交换器4的热流体入口，在热交换器4与汽化的甲醇热交换降温，之后经热交换器4的热流体出口，相继通入二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器16和/或甲醇回收塔塔釜盘管加热器17换热降温，经二甲醚粗品冷凝分离器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分离器14冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，其中的粗品二甲醚，从二甲醚粗品冷凝分离器14的液体出口，经废水冷却器13的冷流体入口，进入废水冷却器13预热二甲醚粗品，然后经废水冷却器13的冷流体出口及二甲醚精馏塔6的进料口，进料，再送入二甲醚精馏塔6精馏，从二甲醚精馏塔6的气体出口得到气体，经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的入口，由二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的液体出口及第三管道回流，再经二甲醚精馏塔6的冷凝液体回流入口进入二甲醚精馏塔6，产品为另一部分的冷凝液经第四管道通入产品储槽18；产品也可以从二甲醚精馏塔6的侧线出料口，出料，通入产品储槽18即可；同时二甲醚精馏塔6的塔釜出来的甲醇粗品，再经甲醇回收塔7的进料口，通入甲醇回收塔7精馏后，从甲醇回收塔7的气体出口得到气体，经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的入口，由甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10冷凝分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的液体出口及第五管道回流，再经甲醇回收塔7的冷凝液体回流入口进入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作为原料经第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3参与反应；工艺中不凝气体包括二甲醚气体粗品冷凝后的不凝气体经二甲醚粗品冷凝分离器14的气体出口，二甲醚精馏塔塔顶气体冷凝分离后的不凝气体经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的气体出口，以及甲醇回收塔塔顶冷凝分离后的不凝气体经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的气体出口，均通过醇洗塔8的气体进口，送入醇洗塔8吸收甲醇和二甲醚；其产品，经醇洗塔8的塔釜产品出口通入二甲醚精馏塔6进料口再次进入工艺流程，醇洗塔8的余下气体经醇洗塔8的塔顶气体出口，进入去火炬装置19火炬焚烧；二甲醚精馏塔塔釜再沸器11的蒸汽冷凝液通过甲醇预热器2的热流体入口，通入甲醇预热器2用于预热甲醇后，排入废水管网；还有甲醇回收塔7精馏后塔釜废水，经废水冷却器13的热流体入口，通入废水冷却器13用于同二甲醚粗品热交换预热二甲醚粗品后，然后经出口连接于一废水排放口的废水汽提装置15进行废水汽提后，生化处理合格排放。

按照上述的操作流程，将甲醇原料通入反应设备中，按照表1中的操作条件，制备二甲醚，经检测，所得产品均符合燃料级二甲醚的产品标准(HG/T3934-2007)。

表1不同的脱水反应条件和催化剂温度下甲醇脱水制备二甲醚

实施例5～7

整个换热网络全部利用的情况下进行甲醇脱水制备二甲醚的工艺过程，其热负荷及参数数据可见下表2。

参照附图1，其操作步骤包括：将原料甲醇通过连接于原料口的进料泵1，然后通过第一管道和第二管道分流，一部分经第一管道经醇洗剂入口通入醇洗塔8作为醇洗塔醇洗剂，另一部分液态甲醇经第二管道及甲醇预热器2的冷流体入口进入甲醇预热器2预热，从甲醇预热器2的冷流体出口出来，然后通过甲醇汽化器3的入口，进入甲醇汽化器3汽化，汽化后从甲醇汽化器3的出口出来，再从热交换器4的冷流体入口进入热交换器4进一步预热，之后出热交换器4的冷流体出口，经脱水反应器5的入口通入脱水反应器5中进行催化脱水反应，得二甲醚气体粗品，将二甲醚气体粗品从脱水反应器5的出口出来，经热交换器4的热流体入口，在热交换器4与汽化的甲醇热交换降温，之后经热交换器4的热流体出口，相继通入二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器16和甲醇回收塔塔釜盘管加热器17换热降温，经二甲醚粗品冷凝分离器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分离器14冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，其中的粗品二甲醚，从二甲醚粗品冷凝分离器14的液体出口，经废水冷却器13的冷流体入口，进入废水冷却器13预热二甲醚粗品，然后经废水冷却器13的冷流体出口及二甲醚精馏塔6的进料口，进料，再送入二甲醚精馏塔6精馏，从二甲醚精馏塔6的气体出口得到气体，经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的入口，由二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的液体出口及第三管道回流，再经二甲醚精馏塔6的冷凝液体回流入口进入二甲醚精馏塔6，产品为另一部分的冷凝液经第四管道通入产品储槽18；产品也可以从二甲醚精馏塔6的侧线出料口，出料，通入产品储槽18即可；同时二甲醚精馏塔6的塔釜出来的甲醇粗品，再经甲醇回收塔7的进料口，通入甲醇回收塔7精馏后，从甲醇回收塔7的气体出口得到气体，经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的入口，由甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10冷凝分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的液体出口及第五管道回流，再经甲醇回收塔7的冷凝液体回流入口进入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作为原料经第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3回收利用；工艺中不凝气体包括二甲醚气体粗品冷凝后的不凝气体经二甲醚粗品冷凝分离器14的气体出口，二甲醚精馏塔塔顶气体冷凝分离后的不凝气体经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的气体出口，以及甲醇回收塔塔顶冷凝分离后的不凝气体经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的气体出口，均通过醇洗塔8的气体进口，送入醇洗塔8吸收甲醇和二甲醚；其产品，经醇洗塔8的塔釜产品出口通入二甲醚精馏塔6进料口再次进入工艺流程，醇洗塔8的余下气体经醇洗塔8的塔顶气体出口，进入去火炬装置19火炬焚烧；二甲醚精馏塔塔釜再沸器11的蒸汽冷凝液通过甲醇预热器2的热流体入口，通入甲醇预热器2用于预热甲醇后，排入废水管网；还有甲醇回收塔7精馏后塔釜废水，经废水冷却器13的热流体入口，通入废水冷却器13用于同二甲醚粗品热交换预热二甲醚粗品后，然后经出口连接于一废水排放口的废水汽提装置15进行废水汽提后，生化处理合格排放。

其中，本实施例中，所使用的甲醇汽化器为本发明特别设计的甲醇汽化器；所使用的脱水反应器为本发明特别设计的脱水反应器。脱水反应器中装填0.5kg ZSM分子筛催化剂，各塔填料采用6mm特制瓷环，二甲醚精馏塔6的填料高度相当于15块理论板，甲醇回收塔7的填料高度相当于20块理论板，醇洗塔8的填料高度相当于5块理论板。其热负荷及参数数据可见下表2。

实施例8～10

取消甲醇预热器的换热功能，其余换热网络仍利用的情况下进行甲醇脱水制备二甲醚的工艺过程。其热负荷及参数数据可见下表2。

其操作步骤包括：将原料甲醇通过连接于原料口的进料泵1，然后通过第一管道和第二管道分流，一部分经第一管道经醇洗剂入口通入醇洗塔8作为醇洗塔醇洗剂，另一部分液态甲醇经第二管道，然后通过甲醇汽化器3的入口，进入甲醇汽化器3汽化，汽化后从甲醇汽化器3的出口出来，再从热交换器4的冷流体入口进入热交换器4进一步预热，之后出热交换器4的冷流体出口，经脱水反应器5的入口通入脱水反应器5中进行催化脱水反应，得二甲醚气体粗品，将二甲醚气体粗品从脱水反应器5的出口出来，经热交换器4的热流体入口，在热交换器4与汽化的甲醇热交换降温，之后经热交换器4的热流体出口，相继通入二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器16和甲醇回收塔塔釜盘管加热器17换热降温，经二甲醚粗品冷凝分离器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分离器14冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，其中的粗品二甲醚，从二甲醚粗品冷凝分离器14的液体出口，经废水冷却器13的冷流体入口，进入废水冷却器13预热二甲醚粗品，然后经废水冷却器13的冷流体出口及二甲醚精馏塔6的进料口，进料，再送入二甲醚精馏塔6精馏，从二甲醚精馏塔6的气体出口得到气体，经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的入口，由二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的液体出口及第三管道回流，再经二甲醚精馏塔6的冷凝液体回流入口进入二甲醚精馏塔6，产品为另一部分的冷凝液经第四管道通入产品储槽18；产品也可以从二甲醚精馏塔6的侧线出料口，出料，通入产品储槽18即可；同时二甲醚精馏塔6的塔釜出来的甲醇粗品，再经甲醇回收塔7的进料口，通入甲醇回收塔7精馏后，从甲醇回收塔7的气体出口得到气体，经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的入口，由甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10冷凝分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的液体出口及第五管道回流，再经甲醇回收塔7的冷凝液体回流入口进入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作为原料经第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3回收利用；工艺中不凝气体包括二甲醚气体粗品冷凝后的不凝气体经二甲醚粗品冷凝分离器14的气体出口，二甲醚精馏塔塔顶气体冷凝分离后的不凝气体经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的气体出口，以及甲醇回收塔塔顶冷凝分离后的不凝气体经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的气体出口，均通过醇洗塔8的气体进口，送入醇洗塔8吸收甲醇和二甲醚；其产品，经醇洗塔8的塔釜产品出口通入二甲醚精馏塔6进料口再次进入工艺流程，醇洗塔8的余下气体经醇洗塔8的塔顶气体出口，进入去火炬装置19火炬焚烧；二甲醚精馏塔塔釜再沸器11的蒸汽冷凝液排入废水管网；还有甲醇回收塔7精馏后塔釜废水，经废水冷却器13的热流体入口，通入废水冷却器13用于同二甲醚粗品热交换预热二甲醚粗品后，然后经出口连接于一废水排放口的废水汽提装置1 5进行废水汽提后，生化处理合格排放。

其中，本实施例中，所使用的甲醇汽化器为本发明特别设计的甲醇汽化器；所使用的脱水反应器为本发明特别设计的脱水反应器。脱水反应器中装填1.0kg ZSM分子筛催化剂，各塔填料采用6mm特制瓷环，二甲醚精馏塔6的填料高度相当于15块理论板，甲醇回收塔7的填料高度相当于20块理论板，醇洗塔8的填料高度相当于5块理论板。其热负荷可见下表2。

实施例11～13

取消甲醇预热器和废水冷却器的换热功能，其余换热网络仍利用的情况下进行甲醇脱水制备二甲醚的工艺过程。其热负荷及参数数据可见下表2。

其操作步骤包括：将原料甲醇通过连接于原料口的进料泵1，然后通过第一管道和第二管道分流，一部分经第一管道经醇洗剂入口通入醇洗塔8作为醇洗塔醇洗剂，另一部分液态甲醇经第二管道，然后通过甲醇汽化器3的入口，进入甲醇汽化器3汽化，汽化后从甲醇汽化器3的出口出来，再从热交换器4的冷流体入口进入热交换器4进一步预热，之后出热交换器4的冷流体出口，经脱水反应器5的入口通入脱水反应器5中进行催化脱水反应，得二甲醚气体粗品，将二甲醚气体粗品从脱水反应器5的出口出来，经热交换器4的热流体入口，在热交换器4与汽化的甲醇热交换降温，之后经热交换器4的热流体出口，相继通入二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器16和甲醇回收塔塔釜盘管加热器17换热降温，经二甲醚粗品冷凝分离器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分离器14冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，其中的粗品二甲醚，从二甲醚粗品冷凝分离器14的液体出口，然后经二甲醚精馏塔6的进料口，进料，再送入二甲醚精馏塔6精馏，从二甲醚精馏塔6的气体出口得到气体，经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的入口，由二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的液体出口及第三管道回流，再经二甲醚精馏塔6的冷凝液体回流入口进入二甲醚精馏塔6，产品为另一部分的冷凝液经第四管道通入产品储槽18；产品也可以从二甲醚精馏塔6的侧线出料口，出料，通入产品储槽18即可；同时二甲醚精馏塔6的塔釜出来的甲醇粗品，再经甲醇回收塔7的进料口，通入甲醇回收塔7精馏后，从甲醇回收塔7的气体出口得到气体，经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的入口，由甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10冷凝分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的液体出口及第五管道回流，再经甲醇回收塔7的冷凝液体回流入口进入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作为原料经第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3回收利用；工艺中不凝气体包括二甲醚气体粗品冷凝后的不凝气体经二甲醚粗品冷凝分离器14的气体出口，二甲醚精馏塔塔顶气体冷凝分离后的不凝气体经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的气体出口，以及甲醇回收塔塔顶冷凝分离后的不凝气体经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的气体出口，均通过醇洗塔8的气体进口，送入醇洗塔8吸收甲醇和二甲醚；其产品，经醇洗塔8的塔釜产品出口通入二甲醚精馏塔6进料口再次进入工艺流程，醇洗塔8的余下气体经醇洗塔8的塔顶气体出口，进入去火炬装置19火炬焚烧；二甲醚精馏塔塔釜再沸器11的蒸汽冷凝液排入废水管网；还有甲醇回收塔7精馏后塔釜废水，经出口连接于一废水排放口的废水汽提装置15进行废水汽提后，生化处理合格排放。

其中，本实施例中，所使用的甲醇汽化器为本发明特别设计的甲醇汽化器；所使用的脱水反应器为本发明特别设计的脱水反应器。脱水反应器中装填2.0kg ZSM分子筛催化剂，各塔填料采用6mm特制瓷环，二甲醚精馏塔6的填料高度相当于15块理论板，甲醇回收塔7的填料高度相当于20块理论板，醇洗塔8的填料高度相当于5块理论板。其热负荷及参数数据可见下表2。

实施例14～16

取消甲醇预热器、废水冷却器和二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器的换热功能，其余换热网络仍利用的情况下进行甲醇脱水制备二甲醚的工艺过程。其热负荷及参数数据可见下表2。

其操作步骤包括：将原料甲醇通过连接于原料口的进料泵1，然后通过第一管道和第二管道分流，一部分经第一管道经醇洗剂入口通入醇洗塔8作为醇洗塔醇洗剂，另一部分液态甲醇经第二管道，然后通过甲醇汽化器3的入口，进入甲醇汽化器3汽化，汽化后从甲醇汽化器3的出口出来，再从热交换器4的冷流体入口进入热交换器4进一步预热，之后出热交换器4的冷流体出口，经脱水反应器5的入口通入脱水反应器5中进行催化脱水反应，得二甲醚气体粗品，将二甲醚气体粗品从脱水反应器5的出口出来，经热交换器4的热流体入口，在热交换器4与汽化的甲醇热交换降温，之后经热交换器4的热流体出口，通入甲醇回收塔塔釜盘管加热器17换热降温，经二甲醚粗品冷凝分离器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分离器14冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，其中的粗品二甲醚，从二甲醚粗品冷凝分离器14的液体出口，然后经二甲醚精馏塔6的进料口，进料，再送入二甲醚精馏塔6精馏，从二甲醚精馏塔6的气体出口得到气体，经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的入口，由二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的液体出口及第三管道回流，再经二甲醚精馏塔6的冷凝液体回流入口进入二甲醚精馏塔6，产品为另一部分的冷凝液经第四管道通入产品储槽18；产品也可以从二甲醚精馏塔6的侧线出料口，出料，通入产品储槽18即可；同时二甲醚精馏塔6的塔釜出来的甲醇粗品，再经甲醇回收塔7的进料口，通入甲醇回收塔7精馏后，从甲醇回收塔7的气体出口得到气体，经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的入口，由甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10冷凝分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的液体出口及第五管道回流，再经甲醇回收塔7的冷凝液体回流入口进入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作为原料经第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3回收利用；工艺中不凝气体包括二甲醚气体粗品冷凝后的不凝气体经二甲醚粗品冷凝分离器14的气体出口，二甲醚精馏塔塔顶气体冷凝分离后的不凝气体经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的气体出口，以及甲醇回收塔塔顶冷凝分离后的不凝气体经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的气体出口，均通过醇洗塔8的气体进口，送入醇洗塔8吸收甲醇和二甲醚；其产品，经醇洗塔8的塔釜产品出口通入二甲醚精馏塔6进料口再次进入工艺流程，醇洗塔8的余下气体经醇洗塔8的塔顶气体出口，进入去火炬装置19火炬焚烧；二甲醚精馏塔塔釜底再沸器11的蒸汽冷凝液排入废水管网；还有甲醇回收塔7精馏后塔釜废水，经出口连接于一废水排放口的废水汽提装置15进行废水汽提后，生化处理合格排放。

其中，本实施例中，所使用的甲醇汽化器为本发明特别设计的甲醇汽化器；所使用的脱水反应器为本发明特别设计的脱水反应器。脱水反应器中装填2.0kg ZSM分子筛催化剂，各塔填料采用6mm特制瓷环，二甲醚精馏塔6的填料高度相当于15块理论板，甲醇回收塔7的填料高度相当于20块理论板，醇洗塔8的填料高度相当于5块理论板。其热负荷及参数数据可见下表2。

实施例17

甲醇脱水制备二甲醚的工艺过程，其操作步骤包括：将原料甲醇通过连接于原料口的进料泵1，液态甲醇经第二管道，然后通过甲醇汽化器3的入口，进入甲醇汽化器3汽化，汽化后从甲醇汽化器3的出口出来，再从热交换器4的冷流体入口进入热交换器4进一步预热，之后出热交换器4的冷流体出口，经脱水反应器5的入口通入脱水反应器5中进行催化脱水反应，得二甲醚气体粗品，将二甲醚气体粗品从脱水反应器5的出口出来，经热交换器4的热流体入口，在热交换器4与汽化的甲醇热交换降温，之后经热交换器4的热流体出口，相继通入二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器16和甲醇回收塔塔釜盘管加热器17换热降温，经二甲醚粗品冷凝分离器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分离器14冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，其中的粗品二甲醚，从二甲醚粗品冷凝分离器14的液体出口，然后经二甲醚精馏塔6的进料口，进料，再送入二甲醚精馏塔6精馏，从二甲醚精馏塔6的气体出口得到气体，经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的入口，由二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的液体出口及第三管道回流，再经二甲醚精馏塔6的冷凝液体回流入口进入二甲醚精馏塔6，产品为另一部分的冷凝液经第四管道通入产品储槽18；产品也可以从二甲醚精馏塔6的侧线出料口，出料，通入产品储槽18即可；同时二甲醚精馏塔6的塔釜出来的甲醇粗品，再经甲醇回收塔7的进料口，通入甲醇回收塔7精馏后，从甲醇回收塔7的气体出口得到气体，经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的入口，由甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10冷凝分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的液体出口及第五管道回流，再经甲醇回收塔7的冷凝液体回流入口进入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作为原料经第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3回收利用；工艺中不凝气体包括二甲醚气体粗品冷凝后的不凝气体经二甲醚粗品冷凝分离器14的气体出口，二甲醚精馏塔塔顶气体冷凝分离后的不凝气体经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的气体出口，以及甲醇回收塔塔顶冷凝分离后的不凝气体经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的气体出口，均进入去火炬装置19火炬焚烧；二甲醚精馏塔塔釜底再沸器11的蒸汽冷凝液排入废水管网；还有甲醇回收塔7精馏后塔釜废水，经出口连接于一废水排放口的废水汽提装置15进行废水汽提后，生化处理合格排放。

其中，本实施例中，所使用的甲醇汽化器为常规甲醇汽化器；所使用的脱水反应器为常规脱水反应器。脱水反应器中装填2.0kg ZSM分子筛催化剂，各塔填料采用6mm特制瓷环，二甲醚精馏塔6的填料高度相当于15块理论板，甲醇回收塔7的填料高度相当于20块理论板。

实施例18

甲醇脱水制备二甲醚的工艺过程，其操作步骤包括：

将原料甲醇通过连接于原料口的进料泵1，液态甲醇经第二管道，然后通过甲醇汽化器3的入口，进入甲醇汽化器3汽化，汽化后从甲醇汽化器3的出口出来，再从热交换器4的冷流体入口进入热交换器4进一步预热，之后出热交换器4的冷流体出口，经脱水反应器5的入口通入脱水反应器5中进行催化脱水反应，得二甲醚气体粗品，将二甲醚气体粗品从脱水反应器5的出口出来，经热交换器4的热流体入口，在热交换器4与汽化的甲醇热交换降温，之后经热交换器4的热流体出口，通入二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器16换热降温，经二甲醚粗品冷凝分离器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分离器14冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，其中的粗品二甲醚，从二甲醚粗品冷凝分离器14的液体出口，然后经二甲醚精馏塔6的进料口，进料，再送入二甲醚精馏塔6精馏，从二甲醚精馏塔6的气体出口得到气体，经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的入口，由二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的液体出口及第三管道回流，再经二甲醚精馏塔6的冷凝液体回流入口进入二甲醚精馏塔6，产品为另一部分的冷凝液经第四管道通入产品储槽18；产品也可以从二甲醚精馏塔6的侧线出料口，出料，通入产品储槽18即可；同时二甲醚精馏塔6的塔釜出来的甲醇粗品，再经甲醇回收塔7的进料口，通入甲醇回收塔7精馏后，从甲醇回收塔7的气体出口得到气体，经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的入口，由甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10冷凝分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的液体出口及第五管道回流，再经甲醇回收塔7的冷凝液体回流入口进入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作为原料经第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3参与反应；工艺中不凝气体包括二甲醚气体粗品冷凝后的不凝气体经二甲醚粗品冷凝分离器14的气体出口，二甲醚精馏塔塔顶气体冷凝分离后的不凝气体经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的气体出口，以及甲醇回收塔塔顶冷凝分离后的不凝气体经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的气体出口，均进入去火炬装置19火炬焚烧；二甲醚精馏塔塔釜再沸器11的蒸汽冷凝液排入废水管网；还有甲醇回收塔7精馏后塔釜废水，经出口连接于一废水排放口的废水汽提装置15进行废水汽提后，生化处理合格排放。

其中，本实施例中，所使用的甲醇汽化器为常规甲醇汽化器；所使用的脱水反应器为常规脱水反应器。脱水反应器中装填2.0kg ZSM分子筛催化剂，各塔填料采用6mm特制瓷环，二甲醚精馏塔6的填料高度相当于15块理论板，甲醇回收塔7的填料高度相当于20块理论板。

实施例19甲醇汽化器

以应用于液相甲醇脱水制备二甲醚工艺为例，如图3～图5所示，本发明特别设计一种卧式的汽化器，其包括一容器34，以及设于容器34内的一加热装置317，加热装置317带有一管箱32。通过管箱32，外部的热源可以持续不断地输入加热装置317，从而对容器34内的液相甲醇加热汽化。其中，加热装置317用于对容器34内的液体进行加热，管箱32与加热装置317相连接，可循环地将外部热的蒸汽输入加热装置317，并将从加热装置317中输出的冷凝水排出。容器34上至少带有一用于导入液体甲醇的进料管315、和用于导出汽化的甲醇的出料管36。为了加速加热装置317的换热功效，也为了加大汽化器的换热面积，在加热装置317外部固接有用于加速汽化的换热件311。

如图3所示，本实施例中的加热装置317为横设于容器34内的若干U形管组，U形管组由数百根由里向外层层交错套设的U形金属管组成。各U形管都有一进汽口及一出汽口，该进汽口、出汽口分别与管箱32相通。热蒸汽从进汽口进入U形管，从出汽口冷凝出来，再加热后再冷凝，如此反复循环，从而将液相甲醇加热汽化。

如图3、图5所示，本实施例中的管箱32与加热装置317相通并与容器34侧壁固接。在管箱壁上设有一蒸汽入口33、一冷凝液出口31。其中，热蒸汽从蒸汽入口33导入管箱内，进入与管箱相通的U形管束，并通过冷凝液出口31，将U形管中液化的冷凝液导出。

如图3所示，为了更好地散热，加速汽化，本实施例中U形管管壁表面焊有换热件311，本实施例中的换热件311为若干翅片，翅片可以是散热铝片。这些散热铝片呈辐射状焊接在U形管管壁表面，极大地加速了汽化的效率，也便于维护更换。同时，为了确保加热装置317周围的液位稳定，在容器34内还横设一液位挡板310，该液位挡板310与U形管相垂直设置，焊接在容器34的底壁，并靠近U形管组。

如图3所示，出料管36的管口设一除沫装置37，出料管36的尾部连接有一通入容器34内的导流装置，用于将气相中夹带的大部分液体导流回收至容器34内。

如图4所示，本实施例中的导流装置为一汽液导流筒39。在汽液导流筒39的周壁表面均匀分布有四个导流凹槽316。通过这四个导流凹槽316，可将气相中夹带的大部分液体经导流凹槽3 16返回汽化器容器34内。

如图3所示，本实施例中的除沫装置37为一套设的金属丝网除沫器，该金属丝网除沫器为一截套管，在套管的开口处罩有一层细密的金属网。通过这层金属网，能除去气相甲醇中夹带的少量甲醇液体，确保进入下一道脱水反应器工序的原料全部为气相甲醇。

本发明的容器4根据工艺需要，可以是直立放置，也可以是卧式设置。本实施例中根据系统工艺需要，同时也为了增强汽化器设备的稳定性和加大了液体的蒸发面积，本汽化器的容器34采用横向设置的缸体，即汽化器为卧式放置，其下部有两个鞍座313支撑。为了便于维护、检测，在缸体的周壁设有若干连接口，比如：安全阀接口35、液位计上接口38、液位计下接口312等，用于系统工艺中的其它工序或设备检测仪器的连接。

本发明的汽化器在液相甲醇脱水制备二甲醚整体制备工艺中，节能降耗效果显著。其采用带翅片的U型管束，确保了足够的换热面积，使得汽化器的汽化效率高、操作控制稳定且检修维护方便。

实施例20脱水反应器

如图6、图7所示，本发明提供一种脱水反应装置，其包括一上部带有一进料口55、下部设有一出料口56的筒体51，该筒体51内装盛有若干用于脱水反应的催化剂，为了便于控制反应温度，避免高温下发生分解反应，本发明的筒体51分为上下相连的第一段筒体51a和第二段筒体51b，在两段筒体51之间的筒体段51c内，加设一个温度调节装置52，通过这个温度调节装置52对从第一段筒体51a中经过催化脱水反应后出来的混合物料冷却降温后，再通入第二段筒体51b内继续进行第二次催化脱水反应。这样，既可以使整个催化脱水反应更充分，又很好地避免了温度过高时发生飞温现象，使混合物料变异分解。

为了方便控制反应的温度，本发明的催化剂可以采用颗粒状的分子筛催化剂。以这种固态的催化剂为反应床，既便于控制催化反应的温度，又便于扩大系统工艺生产规模。在第一段筒体51a、第二段筒体51b内均设有一上滤网53及下滤网54，上滤网53及下滤网54的网孔应小于催化剂颗粒直径，这样就可以将催化剂固定于各段筒体51内，且还可以阻止催化剂上溢、下漏。

如图7所示，本发明的温度调节装置52为一气体分布器，该气体分布器由一水平固设于该第一筒体51a与第二筒体51b之间的筒体段51c内的环形圆管52c，及一个与该环形圆管52c相贯通的冷激气进管52a组成的。该环形圆管52c上表面等间隔斜设有若干排气圆孔52d，用于通入在常温下冷激后的甲醇汽，对进入该筒体段51c内的混合物料降温。其中，冷激气进管52a的一端与外部冷激气相通，另一端从环形圆管52c的中部穿过，冷激气进管52a的尾部设有一汽阀开关52b。在环形圆管52c与筒体段51c周壁相固定，两者之间设有若干支撑筋板511。排气圆孔52d的中心线与环形圆管52c所在的水平面成一倾斜角，该倾斜角为大于0度，小于90度。本实施例中排气圆孔52d倾斜角度为45度或30度。排气圆孔52d采用倾斜式开孔，避免了气体分布器排出冷激气时与从第一段筒体51a中排出的脱水反应后的热汽流相遇而堵塞，有效解决了第一段筒体51a脱水反应的热蒸汽的进入与冷激气的排出相矛盾的问题，使两股气流相融，从而对反应起到冷凝移热降温作用，将反应温度有效控制在需要的温度范围内。

如图6所示，为了便于日常检修与清理维护，本发明的第一段筒体51a和第二段筒体51b的上侧均设有一用于检修的人孔57，下侧均设有一用于更换催化剂的手孔58。手孔58还可用于催化剂的流量调节。而为了随时监控本装置筒体51内的脱水反应温度，在第一段筒体51a、第二段筒体51b及二者间的筒体51c侧壁均设有一测温孔510，用于插入温度计对筒体51各段内的反应温度随时监控。此外，为了本装置设备便于吊装，在筒体51上部两侧还可各焊接一吊耳59。

本发明脱水反应装置在气相甲醇脱水制备二甲醚工艺中脱水效果极佳，其反应原理如下：如图6所示，本发明的脱水反应装置的进料口55与系统工艺中的汽化器、热交换器(图中未标示)相连，从热交换器中出来的高温气相甲醇从进料口55输入第一段筒体51a，同时将汽化器的气相甲醇通入温度调节装置52的冷激气进管52a的进气口。高温气相甲醇首先与第一段筒体51a内装盛的分子筛催化剂反应，则得到高温二甲醚气体粗品混合物料，该混合物就会进入第一段筒体51a与第二段筒体51b间的筒体段51c，这时温度调节装置52会输入冷激气，两者均匀混合降温后，再进入第二段筒体51b中继续进行催化脱水反应，最终将得到的物料由出料口56排出。

本发明的脱水反应装置采用可以严格控制一段催化反应和二段催化反应温度的二段筒体51及设于其间的温度调节装置52，从而实现对高温二甲醚气体粗品温度串级调节，并与催化剂充分反应。该装置不仅温控精确、操作简便，脱水效果佳，而且大大提升了系统工艺的效率和产量，有效扩大了系统的制备规模。

对比实施例1～3

除换热网络热交换器4保留外，其余全部取消下进行的甲醇脱水制备二甲醚的工艺过程。其热负荷及参数数据可见下表2。

其操作步骤包括：将原料甲醇通过连接于原料口的进料泵1，液态甲醇经第二管道，然后通过甲醇汽化器3的入口，进入甲醇汽化器3汽化，汽化后从甲醇汽化器3的出口出来，再从热交换器4的冷流体入口进入热交换器4进一步预热，之后出热交换器4的冷流体出口，经脱水反应器5的入口通入脱水反应器5中进行催化脱水反应，得二甲醚气体粗品，将二甲醚气体粗品从脱水反应器5的出口出来，经热交换器4的热流体入口，在热交换器4与汽化的甲醇热交换降温，之后经热交换器4的热流体出口及二甲醚粗品冷凝分离器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分离器14冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，其中的粗品二甲醚，从二甲醚粗品冷凝分离器14的液体出口，然后经二甲醚精馏塔6的进料口，进料，再送入二甲醚精馏塔6精馏，从二甲醚精馏塔6的气体出口得到气体，经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的入口，由二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的液体出口及第三管道回流，再经二甲醚精馏塔6的冷凝液体回流入口进入二甲醚精馏塔6，产品为另一部分的冷凝液经第四管道通入产品储槽18；产品也可以从二甲醚精馏塔6的侧线出料口，出料，通入产品储槽18即可；同时二甲醚精馏塔6的塔釜出来的甲醇粗品，再经甲醇回收塔7的进料口，通入甲醇回收塔7精馏后，从甲醇回收塔7的气体出口得到气体，经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的入口，由甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10冷凝分离，得冷凝液和不凝气体，冷凝液中的一部分经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的液体出口及第五管道回流，再经甲醇回收塔7的冷凝液体回流入口进入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作为原料经第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3回收利用；工艺中不凝气体包括二甲醚气体粗品冷凝后的不凝气体经二甲醚粗品冷凝分离器14的气体出口，二甲醚精馏塔塔顶气体冷凝分离后的不凝气体经二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器9的气体出口，以及甲醇回收塔塔顶冷凝分离后的不凝气体经甲醇回收塔塔顶冷凝分离器10的气体出口，均进入去火炬装置19火炬焚烧；二甲醚精馏塔塔釜再沸器11的蒸汽冷凝液排入废水管网；还有甲醇回收塔7精馏后塔釜废水，生化处理合格排放。

其中，本实施例中，所使用的甲醇汽化器为常规甲醇汽化器；所使用的脱水反应器为常规脱水反应器。脱水反应器中装填2.0kg ZSM分子筛催化剂，各塔填料采用6mm特制瓷环，二甲醚精馏塔6的填料高度相当于15块理论板，甲醇回收塔7的填料高度相当于20块理论板。其热负荷及参数数据可见下表2。

表2在不同进料量和不同换热网络下主要设备的热负荷以及产品的物料组成

DME：二甲醚  H₂O：水  MeOH：甲醇

结论：上述的实施例利用了不同的换热网络，根据表1的数据，本发明在节约能耗和成本的同时，制备的产品二甲醚的纯度均在为质量百分比99％以上，达到了燃料级二甲醚的产品标准(HG/T3934-2007)。并且，其能耗随着换热网络的利用增多，能耗逐渐降低。

Claims (9)

1.一种甲醇脱水制备二甲醚的工艺，其特征在于：其步骤如下：将液态甲醇汽化，接着进热交换器预热，然后再进行脱水反应，得二甲醚气体粗品，再将二甲醚气体粗品进热交换器换热后，然后将其与二甲醚精馏塔的塔釜盘管加热器和/或甲醇回收塔的塔釜盘管加热器进行换热再次热能回收，然后冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，之后将粗品二甲醚送入精馏塔精馏，侧线出料或塔顶气体冷凝分离得冷凝液，即为产品二甲醚；同时二甲醚精馏塔塔釜的甲醇粗品送至甲醇回收塔精馏，从塔顶得到气体，再经冷凝分离，冷凝液即为回收的甲醇，作为原料再参与反应；

其中，所述的液态甲醇汽化使用汽化器，所述的汽化器包括一至少带有一进料管、一出料管的容器，以及设于该容器内的一加热装置，该加热装置上还带有一组换热件；

其中，所述的脱水反应使用脱水反应器，所述的脱水反应器包括一上部带有一进料口、下部设有一出料口的筒体，该筒体内装盛有若干用于脱水反应的催化剂，其中，该筒体包含上下相连的第一段筒体和第二段筒体，该两段筒体间的筒体段内还设有一温度调节装置，用于对脱水反应后的物料冷却降温；

所述的脱水反应使用分子筛催化剂，所述的分子筛催化剂为含有质量百分比0.5～5％的硝酸镁和质量百分比0.5～5％的稀土Ce的ZSM-5沸石分子筛。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的液态甲醇汽化之前进行预热；所述的预热为将二甲醚精馏塔塔釜再沸器的蒸汽冷凝液与液态甲醇热能交换，预热液态甲醇。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的粗品二甲醚送入精馏塔精馏之前进行预热；所述的预热是通过将甲醇回收塔精馏后塔釜含甲醇的高温废水与粗品二甲醚热能交换，预热粗品二甲醚。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的二甲醚气体粗品冷凝后的不凝气体，二甲醚精馏塔塔顶气体冷凝分离后的不凝气体，以及甲醇回收塔塔顶冷凝分离后的不凝气体中的一种或多种，送入醇洗塔吸收甲醇和二甲醚，余下气体火炬焚烧。

5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的液态甲醇汽化之前进行预热，其中预热为将二甲醚精馏塔塔釜再沸器的蒸汽冷凝液与液态甲醇热能交换，预热液态甲醇；所述的粗品二甲醚送入精馏塔精馏之前进行预热，其中预热是通过将甲醇回收塔精馏后塔釜含甲醇的高温废水与粗品二甲醚热能交换，预热二甲醚粗品冷凝液；所述的二甲醚气体粗品的不凝气体，二甲醚精馏塔塔顶气体冷凝分离后的不凝气体，以及甲醇回收塔精馏塔顶冷凝分离后的不凝气体中的一种或多种，送入醇洗塔吸收甲醇和二甲醚，余下气体火炬焚烧。

6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的脱水反应的条件为：反应压力0.6～1.2MPa，反应温度为260～380℃，液空速为1.00～2.00hr^-1。

7.如权利要求1或5所述的工艺，其特征在于：所述的二甲醚精馏塔的理论塔板数为14～18；所述的二甲醚精馏塔的进料口为从塔顶算起第9～14块塔板；所述的二甲醚精馏塔的出料口为从塔顶算起第2～6块塔板。

8.如权利要求1或5所述的工艺，其特征在于：所述的甲醇回收塔的理论塔板数为16～28；所述的甲醇回收塔的进料口为从塔顶算起第10～15块塔板；所述的甲醇回收塔的出料口为从塔顶算起第1～3块塔板。

9.一种如权利要求5所述的工艺中所使用的专用设备，其特征在于：其包括一连接于一原料口的进料泵(1)，一含有一热流体入口、一热流体出口、一冷流体入口和一冷流体出口的甲醇预热器(2)、一含有至少一个入口和一出口的甲醇汽化器(3)，一含有一热流体入口、一热流体出口、一冷流体入口和一冷流体出口的热交换器(4)，一脱水反应器(5)，一含有至少一个进料口、一侧线出料口、一冷凝液体回流入口和一气体出口的一二甲醚精馏塔(6)，一含有一进料口、一冷凝液体回流入口的一气体出口的甲醇回收塔(7)，一含有一醇洗剂入口、至少一个气体进口、一塔釜产品出口和一塔顶气体出口的醇洗塔(8)，一含有一入口、一液体出口和一气体出口的二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器(9)，一含有一入口、一液体出口和一气体出口的甲醇回收塔塔顶冷凝分离器(10)，一二甲醚精馏塔塔釜再沸器(11)，一甲醇回收塔塔釜再沸器(12)，一含有一热流体入口、一热流体出口、一冷流体入口和一冷流体出口的废水冷却器(13)，一含有一入口、一液体出口和一气体出口的二甲醚粗品冷凝分离器(14)，一废水汽提装置(15)，一二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器(16)，一甲醇回收塔塔釜盘管加热器(17)，一产品储槽(18)，一去火炬装置(19)和一出口连接于一废水排放口的废水排放装置(20)；其各设备的连接方式为：

该连接于一原料口的进料泵(1)，通过一第一管道和一第二管道分流，该第一管道与该醇洗塔(8)的醇洗剂入口连接，该第二管道与该甲醇预热器(2)的冷流体入口连接；该甲醇预热器(2)的热流体入口通过一管道与该二甲醚精馏塔塔釜再沸器(11)连接；该甲醇预热器(2)的热流体出口通过一管道与该废水排放装置(20)连接；

该甲醇预热器(2)的冷流体出口通过一管道与该甲醇汽化器(3)的入口连接；

该甲醇汽化器(3)的出口通过一管道与该热交换器(4)的冷流体入口连接；该热交换器(4)的冷流体出口通过一管道与该脱水反应器(5)的入口连接，同时该脱水反应器(5)的出口通过一管道与该热交换器(4)的热流体入口连接；

该二甲醚精馏塔(6)和/或该甲醇回收塔(7)的塔釜装有该二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器(16)和/或该甲醇回收塔塔釜盘管加热器(17)；其中，

该热交换器(4)的热流体出口，通过一管道与该二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器(16)连接，再与该甲醇回收塔塔釜盘管加热器(17)连接，然后该甲醇回收塔塔釜盘管加热器(17)的出口通过一管道与该二甲醚粗品冷凝分离器(14)的入口连接；或者，该热交换器(4)的热流体出口，通过一管道与该二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器(16)连接，然后该二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器(16)的出口通过一管道与该二甲醚粗品冷凝分离器(14)的入口连接；或者，该热交换器(4)的热流体出口，通过一管道与该甲醇回收塔塔釜盘管加热器(17)，该二甲醚精馏塔塔釜盘管加热器(16)的出口通过一管道与该二甲醚粗品冷凝分离器(14)的入口连接；

该二甲醚粗品冷凝分离器(14)的气体出口通过一管道与该醇洗塔(8)的气体进口连接；该二甲醚粗品冷凝分离器(14)的液体出口通过一管道与该废水冷却器(13)的冷流体入口连接；

该废水冷却器(13)的冷流体出口通过一管道与该二甲醚精馏塔(6)的进料口连接；

该二甲醚精馏塔(6)的侧线出料口通过一管道与该产品储槽(18)连接；该二甲醚精馏塔(6)的进料口通过一管道与该醇洗塔(8)的塔釜产品出口连接；该二甲醚精馏塔(6)的气体出口通过一管道与该二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器(9)的入口连接；该二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器(9)的气体出口通过一管道与该醇洗塔(8)的气体进口连接；该二甲醚精馏塔塔顶冷凝分离器(9)的液体出口通过一第三管道和一第四管道分流，该第三管道连接至该二甲醚精馏塔(6)的冷凝液体回流入口，一第四管道与产品储槽(18)连接；该二甲醚精馏塔(6)的塔釜安装有该二甲醚精馏塔塔釜再沸器(11)；该二甲醚精馏塔(6)的塔釜通过一管道与该甲醇回收塔(7)的进料口连接；

该甲醇回收塔(7)的塔釜通过一管道与该废水冷却器(13)的热流体入口连接，该废水冷却器(13)的热流体出口通过一管道与该出口连接于一废水排放口的废水汽提装置(15)连接；该甲醇回收塔(7)的气体出口通过一管道与该甲醇回收塔塔顶冷凝分离器(10)的入口连接；该甲醇回收塔塔顶冷凝分离器(10)的气体出口通过一管道与该醇洗塔(8)的气体进口连接；该甲醇回收塔塔顶冷凝分离器(10)的液体出口通过一第五管道及一第六管道分流，该第五管道连接至该甲醇回收塔(7)的冷凝液体回流入口，该第六管道与该甲醇汽化器(3)的入口连接；该甲醇回收塔(7)的塔釜安装有该甲醇回收塔塔釜再沸器(12)；

该醇洗塔(8)的塔顶气体出口通过一管道与该去火炬装置(19)连接。

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