CN102757315A - 一种甲醇装置联产二甲醚的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甲醇装置联产二甲醚的装置及方法，主要是指通过将甲醇精馏工艺与甲醇气相脱水制二甲醚工艺有效溶合，只在三塔甲醇精馏工艺中增加甲醇汽化器、二甲醚反应器等少量设备，从而使装置具备既可以生产精甲醇也可以生产二甲醚的能力。

Description

一种甲醇装置联产二甲醚的装置及方法

技术领域

本发明涉及甲醇和二甲醚的制备技术领域，尤其是一种利用甲醇装置联产二甲醚的装置及方法。

背景技术

国内的甲醇装置很多，二甲醚装置也很多，但大多数甲醇厂都是采取在甲醇装置旁边新建一套甲醇制二甲醚装置来生产二甲醚，这样不仅增加装置占地和设备投资，还需要增加配套的公用工程。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用甲醇装置联产二甲醚的工艺新装置，将三塔甲醇精馏工艺与甲醇气相脱水制二甲醚工艺进行有效溶合，不需要另上一套甲醇制二甲醚装置，只在甲醇精馏工艺中增加几台关键设备，从而达到既能生产精甲醇也能生产二甲醚的目的，同时充分考虑物料的温差，加强内部换热，降低装置能耗，使整个装置占地小、设备投资低，装置能耗低，流程简单，操作稳定。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种甲醇装置联产二甲醚的装置，由甲醇三塔精馏工艺部件和二甲醚联产部件组成，其中二甲醚联产部件设置于甲醇三塔精馏工艺部件的预蒸馏塔（T1）与加压塔（T2）之间。

具体而言，本发明的甲醇三塔精馏工艺的部件包括有粗甲醇预热器（E1）、预蒸馏塔（T1）、两级冷凝（E2和E3）、预塔回流槽（V1）、加压塔预热器（E4）、加压塔再沸器（E5）、加压塔（T2）、加压塔回流槽（V2）、常压塔（T3）、常压塔回流槽（V3）、常压塔再沸器（E7）、常压塔冷凝器（E8）、常压塔产品冷却器（E9）、加压塔产品冷却器（E6）。

二甲醚联产部件包括有二甲醚反应器（R）、汽化器再沸器（E10），二甲醚换热器（E11），二甲醚冷凝器（E12），甲醇汽化器（V4）。

作为优选，本发明中的二甲醚联产部件设置于加压塔预热器（E4）与加压塔（T2）之间。

进一步的，常压塔（T3）还设置有常压塔再沸器（E13）。

在本发明中，预蒸馏塔冷凝器和常压塔冷凝器可以采用空冷器。

采用本发明的上述装置，可以实现甲醇联产二甲醚，具体工艺如下：

生产甲醇时，采用的甲醇三塔精馏工艺，包括如下工艺步骤：

1）粗甲醇通过粗甲醇泵与经碱液泵来的一定量的碱液中和后一起进入粗甲醇预热器（E1），粗甲醇用加压塔产品进行预热，预热后进入预蒸馏塔（T1）；  

2）在预蒸馏塔除去甲醇中的不凝气体（H₂、CO、CO₂），为了脱除轻组分同时尽量减少甲醇损失，塔顶采用两级冷凝，未被冷凝下来的气体中含轻组分、不凝气体及少量的甲醇，送往燃料气管网，冷凝下来的甲醇液体都进入预塔回流槽（V1）,再经预塔回流泵（P1）打回预蒸馏塔作为回流；

3）除掉轻组分的粗甲醇，通过预后甲醇泵（P2）送入加压塔预热器（E4），预热后进入加压塔（T2），在加压塔内经过分离，将塔顶的甲醇蒸气作为热源进入常压塔再沸器（E7）加热常压塔釜液，冷凝后的甲醇进入到加压塔回流槽（V2），一部分通过加压塔回流泵（P3）打回加压塔（T2）作为回流，另一部分经过粗甲醇预热器（E1）预热粗甲醇后进加压塔产品冷却器（E6）冷却作产品精甲醇；

4）加压塔再沸器（E5）用蒸汽加热，塔底的甲醇溶液进入加压塔预热器（E4）预热加压塔进料，然后在压差作用下进入常压塔（T3）继续分离，甲醇溶液在常压塔内经过分离，塔顶的甲醇蒸汽进入常压塔冷凝器（E8）冷凝，冷凝后的甲醇进入常压塔回流槽（V3），再经常压塔回流泵（P4）,一部分打回塔顶作为回流，另一部分采出经常压塔产品冷却器（E9）冷却后作产品；

5）从常压塔的中部或下部定期采出杂醇，经杂醇冷却器冷却后送往杂醇贮槽，常压塔釜液为含少量甲醇的水，经釜液泵送往污水处理系统。

需要生产二甲醚时，采用如下的工艺步骤：

1）粗甲醇与碱液混合后经粗甲醇预热器（E1）用常压塔釜液预热后进入预精馏塔（T1）进行不凝气分离，不凝气送燃料管网；

2）预后甲醇经预后甲醇泵（P2）加压后进入加压塔预热器（E4），用二甲醚反应气预热后送入甲醇汽化器（V4），汽化器再沸器（E10）用蒸汽加热，汽化后的甲醇蒸汽直接送入二甲醚换热器（E11），换热后进入二甲醚反应器（R），反应器出口反应气进入二甲醚换热器与甲醇蒸汽换热，换热后的反应气进入加压塔预热器（E4）预热甲醇；

3）加压塔预热器（E4）出来的反应气可以进入常压塔再沸器（E7）作再沸器热源，然后直接进入加压塔（T2）分离二甲醚，也可以直接进入加压塔（T2），塔顶的二甲醚蒸汽进入二甲醚冷凝器（E12）冷凝后进入加压塔回流槽（V2），经加压塔回流泵（P3）加压后一部分进入加压塔作回流，另一部分作为产品二甲醚送去罐区；

4）加压塔（T2）釜液直接减压进入常压塔（T3），在常压塔分离后塔顶的甲醇蒸汽经常压塔冷凝器（E8）冷凝后进入常压塔回流槽（V3），经常压塔回流泵（P4）加压后一部分作回流，一部分经常压塔产品冷却器（E9）冷却后返回系统循环使用；

5）常压塔再沸器（E13）用蒸汽加热，常压塔釜液为分离的生产废水，送粗甲醇预热器（E1）预热粗甲醇后再送污水处理系统。

作为优选，粗甲醇预热器（E1）中预热温度为50-70℃，更优选65℃。

进一步的，生产甲醇时，加压塔中操作压力0.5-0.8 MPa，更优选0.7 MPa，加热塔中回流比为～2.2。

生产二甲醚时，甲醇汽化器操作压力为0.7-1.1 MPa，更优选0.9MPa；甲醇蒸汽经二甲醚换热器换热到240-300℃，优选260℃，然后进入二甲醚反应器，二甲醚器出口的反应气温度为350-400℃，优选370℃；加压塔操作压力0.7-1.0 MPa，更优选0.8MPa，加压塔操作回流比为2。

本发明的有益效果是：

⑴ 本工艺具备生产甲醇和生产二甲醚的能力，并且可以方便地进行产品转换，工厂更能根据市场调整产品结构。

⑵相对于其它生产甲醇和二甲醚的装置来说，工艺设备明显减少，装置投资减少，占地减少，装置能耗降低。

⑶本发明中不同温度的物料相互换热，充分利用二甲醚反应气的热量，降低生产能耗。

附图说明

图1是本发明方法中的粗甲醇制备精甲醇的三塔流程示意图，T1是预精馏塔，T2是加压塔，T3是常压塔，E1是粗甲醇预热器，E2是预塔一级冷凝器，E3是预塔二级冷凝器，E4是加压塔预热器，E5是加压塔再沸器，E6是加压塔产品冷却器，E7是常压塔再沸器， E8是常压塔冷凝器，E9是常压塔产品冷却器，P1是预塔回流泵，P2是预后甲醇泵，P3是加压塔回流泵，P4是常压塔回流泵，V1是预塔回流槽，V2是加压塔回流槽，V3是常压塔回流槽；

图2是本发明方法中粗甲醇制备二甲醚的流程示意图，图2中增加的设备代号如下：E10是汽化器再沸器， E11是二甲醚换热器，E12是二甲醚冷凝器，E13是常压塔再沸器，R是二甲醚反应器，V4是甲醇汽化器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1

本实施例为年产10万吨甲醇或年产7万吨二甲醚的流程见图1和图2：

粗甲醇流量～14780kg/h，其中CH₃OH：87.6%，H₂O：10.6%，不凝性气体：1.3%，其它杂质：0.5%。

粗甲醇与碱液混合后进入粗甲醇预热器（E1），用加压塔产品精甲醇预热到65℃左右进入预精馏塔（T1），预精馏塔为常压操作，塔顶采用二级冷凝器（E2和E3），冷凝下来的粗甲醇进入预后回流槽（V1），无法冷凝的不凝性气体～155 Nm³/h送去燃料管网。预后甲醇经预后甲醇泵（P2）加压后进入加压塔预热器（E4）用加压塔釜液预热，再进入加压塔（T2）分离。加压塔操作压力约0.7MPa，加压塔塔顶蒸汽送去常压塔再沸器一（E7）作热源，冷凝后进入加压塔回流槽（V2）。加压塔回流比～2.2，采出甲醇6190 kg/h，加压塔釜液预热加压塔原料后进入常压塔（T3），常压塔回流比～2.0，采出甲醇6507 kg/h，常压塔釜液经釜液泵送去污水处理，装置共生产精甲醇12.697t/h。

装置生产二甲醚时，预精馏塔（T1）的操作与生产甲醇时一致，粗甲醇在粗甲醇预热器（E1）中用常压塔釜液预热后进入预精馏塔（T1），预精馏塔为常压操作，塔顶采用二级冷凝器（E2和E3），冷凝下来的粗甲醇进入预后回流槽（V1），无法冷凝的不凝性气体～155 Nm³/h送去燃料管网。预后甲醇经预后甲醇泵（P2）加压后送入加压塔预热器（E4），用二甲醚反应气预热，预热后进入甲醇汽化器（V4），甲醇汽化器操作压力约0.9MPa，甲醇汽化器顶部出来的甲醇蒸汽直接进入二甲醚换热器，换热到260℃进入二甲醚反应器，从反应器出来的反应气温度在370℃，经与甲醇蒸汽换热后进入加压塔预热器（E4）预热粗甲醇，出来的二甲醚反应气直接进入加压塔（T2），加压塔操作压力～0.8MPa，塔顶二甲醚蒸汽经二甲醚冷凝器（E12）冷凝后进入加压塔回流槽（V2），经加压塔回流泵（P3）加压后一部分送入加压塔作回流，一部分作二甲醚产品送产品罐区，加压塔操作回流比为2，塔顶采出二甲醚8.95t/h。加压塔塔顶不凝气直接送燃料管网，加压塔塔釜液减压后进入常压塔（T3），塔顶回收甲醇返回系统循环使用，常压塔塔釜废水送粗甲醇预热器（E1）预热预塔进料后再送污水处理系统。常压塔再沸器二（E13）用蒸汽加热。

本实施例中预塔一级冷凝器（E2）和常压塔冷凝器（E8）采用空冷器。

实施例2

本实施例为年产8万吨甲醇或年产5.6万吨二甲醚的流程见图1和图2：

粗甲醇流量～10774kg/h，其中CH₃OH：95.66%，H₂O：3.86%，不凝性气体：0.08%，其它杂质：0.04%。

粗甲醇与碱液混合后进入粗甲醇预热器，预热到65℃左右进入预精馏塔，塔顶采用二级冷凝器，冷凝下来的粗甲醇进入预后回流槽，无法冷凝的不凝性气体～22.5 Nm³/h送去燃料管网。预后甲醇经预后甲醇泵加压后进入加压塔预热器预热，再进入加压塔分离。加压塔操作压力约0.7MPa，加压塔塔顶蒸汽送去常压塔再沸器作热源，冷凝后进入加压塔回流槽。加压塔回流比～2.2，采出甲醇5030 kg/h，加压塔釜液预热加压塔原料后进入常压塔，常压塔回流比～2.0，采出甲醇4978kg/h，常压塔釜液经釜液泵送去污水处理，装置共生产精甲醇10.008t/h。

装置生产二甲醚时，预精馏塔的操作与生产甲醇时一致，预后甲醇预热后进入甲醇汽化器，甲醇汽化器操作压力约0.85MPa，出来的甲醇蒸汽直接进入二甲醚换热器，换热到270℃进入二甲醚反应器，从反应器出来的反应气温度在370℃，经与甲醇蒸汽换热后进入加压塔预热器（E4）换热，再直接进入加压塔，加压塔操作压力～0.75MPa，操作回流比为1.3，塔顶采出二甲醚7.05t/h。加压塔的釜液进入常压塔再沸器二作热源，换热后进入常压塔，常压塔塔顶回收甲醇返回系统循环使用，常压塔塔釜废水送粗甲醇预热器预热预塔进料后再送污水处理系统。

Claims (10)

1.一种甲醇装置联产二甲醚的装置，由甲醇三塔精馏工艺部件和二甲醚联产部件组成，其中二甲醚联产部件设置于甲醇三塔精馏工艺部件的预蒸馏塔（T1）与加压塔（T2）之间。

2.如权利要求1所述的装置，其中甲醇三塔精馏工艺部件包括粗甲醇预热器（E1）、预蒸馏塔（T1）、两级冷凝器（E2和E3）、预塔回流槽（V1）、加压塔预热器（E4）、加压塔再沸器（E5）、加压塔（T2）、加压塔回流槽（V2）、常压塔（T3）、常压塔回流槽（V3）、常压塔再沸器（E7）、常压塔冷凝器（E8）、常压塔产品冷却器（E9）、加压塔产品冷却器（E6）。

3.如权利要求1或2所述的装置，其中二甲醚联产部件包括二甲醚反应器（R）、汽化器再沸器（E10），二甲醚换热器（E11），二甲醚冷凝器（E12），甲醇汽化器（V4）。

4.如权利要求1-3任一项所述的装置，其中二甲醚联产部件设置于加压塔预热器（E4）与加压塔（T2）之间。

5.如权利要求1-4任一项所述的装置，其中常压塔（T3）还设置有常压塔再沸器（E13），预塔冷凝器和常压塔冷凝器可以为空冷器。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述装置生产甲醇的方法，包括如下工艺步骤：1）粗甲醇通过粗甲醇泵与经碱液泵来的一定量的碱液中和后一起进入粗甲醇预热器（E1），粗甲醇用加压塔产品进行预热，预热后进入预蒸馏塔（T1）；  

2）在预蒸馏塔除去甲醇中的不凝气体（H₂、CO、CO₂），为了脱除轻组分同时尽量减少甲醇损失，塔顶采用两级冷凝，未被冷凝下来的气体中含轻组分、不凝气体及少量的甲醇，送往燃料气管网，冷凝下来的甲醇液体都进入预塔回流槽（V1）,再经预塔回流泵（P1）打回预蒸馏塔作为回流；

3）除掉轻组分的粗甲醇，通过预后甲醇泵（P2）送入加压塔预热器（E4），预热后进入加压塔（T2），在加压塔内经过分离，将塔顶的甲醇蒸气作为热源进入常压塔再沸器（E7）加热常压塔釜液，冷凝后的甲醇进入到加压塔回流槽（V2），一部分通过加压塔回流泵（P3）打回加压塔（T2）作为回流，另一部分经过粗甲醇预热器（E1）预热粗甲醇后进加压塔产品冷却器（E6）冷却作产品精甲醇；

4）加压塔再沸器（E5）用蒸汽加热，塔底的甲醇溶液进入加压塔预热器（E4）预热加压塔进料，然后在压差作用下进入常压塔（T3）继续分离，甲醇溶液在常压塔内经过分离，塔顶的甲醇蒸汽进入常压塔冷凝器（E8）冷凝，冷凝后的甲醇进入常压塔回流槽（V3），再经常压塔回流泵（P4）,一部分打回塔顶作为回流，另一部分采出经常压塔产品冷却器（E9）冷却后作产品；

5）从常压塔的中部或下部定期采出杂醇，经杂醇冷却器冷却后送往杂醇贮槽，常压塔釜液为含少量甲醇的水，经釜液泵送往污水处理系统。

7.一种采用权利要求1-5任一项所述装置生产二甲醚的方法，包括如下工艺步骤：

1）粗甲醇与碱液混合后经粗甲醇预热器（E1）用常压塔釜液预热后进入预精馏塔（T1）进行不凝气分离，不凝气送燃料管网；

2）预后甲醇经预后甲醇泵（P2）加压后进入加压塔预热器（E4），用二甲醚反应气预热后送入甲醇汽化器（V4），汽化器再沸器（E10）用蒸汽加热，汽化后的甲醇蒸汽直接送入二甲醚换热器（E11），换热后进入二甲醚反应器（R），反应器出口反应气进入二甲醚换热器与甲醇蒸汽换热，换热后的反应气进入加压塔预热器（E4）预热甲醇；

3）加压塔预热器（E4）出来的反应气可以进入常压塔再沸器（E7）作再沸器热源，然后直接进入加压塔（T2）分离二甲醚，也可以直接进入加压塔（T2），塔顶的二甲醚蒸汽进入二甲醚冷凝器（E12）冷凝后进入加压塔回流槽（V2），经加压塔回流泵（P3）加压后一部分进入加压塔作回流，另一部分作为产品二甲醚送去罐区；

4）加压塔（T2）釜液直接减压进入常压塔（T3），在常压塔分离后塔顶的甲醇蒸汽经常压塔冷凝器（E8）冷凝后进入常压塔回流槽（V3），经常压塔回流泵（P4）加压后一部分作回流，一部分经常压塔产品冷却器（E9）冷却后返回系统循环使用；

5）常压塔再沸器（E13）用蒸汽加热，常压塔釜液为分离的生产废水，送粗甲醇预热器（E1）预热粗甲醇后再送污水处理系统。

8.如权利要求5或6所述的方法，其中粗甲醇预热器（E1）中预热温度为50-70℃，更优选65℃。

9.如权利要求5所述的方法，其中加压塔中操作压力为0.5-0.8 MPa，更优选0.7 MPa，加热塔中回流比为～2.2。

10.如权利要求6所述的方法，其中甲醇汽化器操作压力为0.7-1.1 MPa，更优选0.9MPa；甲醇蒸汽经二甲醚换热器换热到240-300℃，优选260℃，然后进入二甲醚反应器，二甲醚器出口的反应气温度为350-400℃，优选370℃；加压塔操作压力0.7-1.0 MPa，更优选0.8MPa，加压塔操作回流比为2。

Images