CN103467299B - 一种合成气制乙二醇工艺中亚硝酸甲酯的制备方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成气制乙二醇工艺中亚硝酸甲酯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：甲醇液在甲醇加热器中加热至65～70℃后汽化，与通入到所述甲醇加热器中并经过预热器预热到100℃的氮氧化物气体直接接触，发生酯化反应，生成的亚硝酸甲酯经冷凝器冷却到5～10℃，得到用于乙二醇制备中羰化反应的亚硝酸甲酯。本发明还公开了用于实现上述方法的装置。本发明所述方法最大限度地减少了酯化反应中副反应的发生，同时大大降低了界外补充氮氧化物的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种亚硝酸甲酯的制备方法，特别是涉及一种适用于合成气制乙二醇工艺生产中亚硝酸甲酯的制备方法及其专用设备。
背景技术
目前在合成气制乙二醇的工艺生产中，所需的亚硝酸甲酯CH3ONO（简称MN）的制备主要是以羰化单元返回的循环气、界外补充的氧气和甲醇为原料，通过亚硝酸与甲醇的酯化反应而制得的。生成的亚硝酸甲酯气体再送往下游的羰化单元进行羰化反应。
具体的工艺流程简述如图1所示：
来自界外的氧气和来自羰化单元循环气压缩机1的循环气，在预反应器2中将循环气中的部分NO转化为NO2后，NO+0.5O2=NO2
与界外补充的氮氧化物混合，NO2+NO=N2O3，
并在预热器3中预热至100℃，进入反应精馏塔5下部，与塔上部喷淋下来的甲醇溶液进行逆流接触，并发生酯化反应生成亚硝酸甲酯（MN）和水，
2CH3OH+N2O3=2CH3ONO+H2O
同时发生一定程度的副反应生成硝酸，
CH3ONO+H2O=CH3OH+HNO2
2NO2=N2O4
N2O4+CH3OH=CH3ONO+HNO3
塔顶部出口气体经塔顶冷凝器4冷却到5℃后送入下一个单元羰化反应单元进行反应。而塔釜液中含有少量硝酸的甲醇水溶液则经釜液泵7增压后，一部分循环至塔的中段，另一部分送至甲醇回收塔进行甲醇的回收处理。
存在的缺陷：在反应精馏塔中进行着气体NO2和NO与液体甲醇的之间的酯化反应，生成水和羰化反应所需的中间产物亚硝酸甲酯（MN）。该反应精馏塔温度的操作控制主要是通过塔釜再沸器6的蒸汽进行调节，如果塔釜温度控制的低一些如70～80℃，塔釜液中的水虽然可以避免蒸发到塔内，但反应循环气中的总氮（MN+NO）降低的却很快，塔釜液中的硝酸的含量也会增加，这样界外补入的NO2的量势必就会增加；如果把塔釜温度控制得高些如95～100℃，这样又将使整个塔身的温度升高，塔顶出口气体温度达不到5℃左右的正常指标，从而会有少量的甲醇液带出影响羰化反应的进行，同时塔釜液中部分水被蒸发上去；另外塔釜液主要是含有甲醇的硝酸水溶液，它有一部分通过釜液循环泵7打到塔的上部，向下喷洒与反应气体接触，在一定程度上就增加了生成硝酸的副反应：
CH3ONO+H2O=CH3OH+HNO2
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于合成气制乙二醇工艺生产中亚硝酸甲酯的制备方法，所述方法最大限度地减少了酯化反应中副反应的发生，同时大大降低了界外补充氮氧化物的消耗。
本发明还提供了一种实现所述方法的装置。
一种合成气制乙二醇工艺中亚硝酸甲酯的制备方法，包括如下步骤：
甲醇液在甲醇加热器中加热至65～70℃后汽化，与通入到所述甲醇加热器中并经过预热器预热到100℃的氮氧化物气体直接接触，发生酯化反应，生成的亚硝酸甲酯经冷凝器冷却到5～10℃，得到用于合成气制乙二醇工艺中羰化反应所的亚硝酸甲酯。
本发明所述的用于乙二醇制备中的亚硝酸甲酯的制备方法，其中所述酯化反应生成的亚硝酸甲酯经所述冷凝器冷却后，将反应生成的水和少量未反应掉的甲醇液冷凝下来送至贮槽中；当所述甲醇加热器中的甲醇浓度含量低时，从其底部将料液放入所述贮槽中；通过釜液循环泵将所述贮槽中的料液打入甲醇回收塔中进行甲醇的回收。
本发明所述的适用于合成气制乙二醇工艺中亚硝酸甲酯的制备方法，其中所述甲醇加热器、预热器的加热方式为蒸汽加热，蒸汽给物料加热后变为冷凝液，回收到冷凝液回收槽中。
一种制备亚硝酸甲酯的装置，包括：
预热器，其出口端与甲醇加热器相连，所述甲醇加热器具有上下两个出口，其中，上部出口与冷凝器的入口连接，下部出口与贮槽的入口端连接；
所述冷凝器具有上下两个出口，其中，上部出口与羰化反应装置相连，下部出口与所述贮槽的入口端相连；
其中，所述预热器与所述冷凝器位于所述甲醇加热器的上部，所述贮槽位于所述甲醇加热器的下部。
本发明所述的制备亚硝酸甲酯的装置，其中所述甲醇加热器与甲醇液输入管路相连通；所述预热器的入口端与氮氧化物输入管相连通；所述贮藏的出口端与甲醇回收塔相连，所述贮藏与所述甲醇回收塔之间的管路上连接有釜液循环泵。
本发明所述方法和装置与现有技术不同之处在于：
本发明通过工艺流程的优化，本发明采用了甲醇加热器作为主反应器，确保了纯的甲醇气与氮氧化物的酯化反应；甲醇加热器的反应温度保持在65～70℃，这样不会使水蒸发出去，避免了反应生成的水再次循环与亚硝酸甲酯接触的副反应发生；且反应生成的水也及时的通过冷凝器冷却分离出来，避免了以前塔釜液在此循环至塔内而带来的副反应的发生；副反应的减少大大降低界外补充氮氧化物的消耗，生产成本得以节约，同时釜液中硝酸的含量也就降低，减少对设备的腐蚀；优化后的流程不需要用大量的甲醇进行洗涤，减轻了甲醇回收塔的生产负荷，克服了现有技术中存在的弊端。
本发明所述装置中省去了反应精馏塔、塔釜再沸器，减少了大量的设备投资费用。
下面结合附图对本发明的所述方法及设备作进一步说明。
附图说明
图1为现有技术中的乙二醇工艺中用于制备亚硝酸甲酯的装置；
图2为本发明所述乙二醇工艺中用于制备亚硝酸甲酯的装置。
具体实施方式
实施例1
一种合成气制乙二醇工艺中亚硝酸甲酯的制备方法，包括如下步骤：
界外来的甲醇液在甲醇加热器中加热至65～70℃后汽化，与通入到所述甲醇加热器中并经过预热器预热到100℃的氮氧化物气体直接接触，发生酯化反应，生成的亚硝酸甲酯经冷凝器冷却到5～10℃，得到合成气制乙二醇工艺中羰化反应所需的亚硝酸甲酯。
实施例2
一种合成气制乙二醇工艺中亚硝酸甲酯的制备方法，包括如下步骤：
甲醇液在甲醇加热器中加热至70℃后汽化，与通入到所述甲醇加热器中并经过预热器预热到100℃的氮氧化物气体直接接触，发生酯化反应，生成的亚硝酸甲酯经冷凝器冷却到5℃，得到合成气制乙二醇工艺中羰化反应所需的亚硝酸甲酯，通入羰化反应装置中进行下一步反应。
所述酯化反应生成的亚硝酸甲酯经所述冷凝器冷却后，将反应生成的水和少量未反应掉的甲醇液冷凝下来送至贮槽中；当所述甲醇加热器中的甲醇浓度含量低时，从其底部将料液放入所述贮槽中；通过釜液循环泵将所述贮槽中的料液打入甲醇回收塔中进行甲醇的回收。
所述甲醇加热器、预热器的加热方式为蒸汽加热，蒸汽给物料加热后变为冷凝液，回收到冷凝液回收槽中。
实施例3
所述甲醇加热器的温度为65℃，冷凝器的冷凝温度为10℃，其他同实施例2。
实施例4
所述甲醇加热器的温度为68℃，冷凝器的冷凝温度为7℃，其他同实施例2。
实施例5
如图2所示，一种制备亚硝酸甲酯的装置，包括：
预热器3，其出口端与甲醇加热器8相连，所述甲醇加热器8具有上下两个出口，其中，上部出口与冷凝器的入口连接，下部出口与贮槽9的入口端连接；
所述冷凝器4具有上下两个出口，其中，上部出口与羰化反应装置相连，下部出口与所述贮槽9的入口端相连。其中，所述预热器3与所述冷凝器4位于所述甲醇加热器8的上部，所述贮槽位于所述甲醇加热器8的下部。
所述甲醇加热器8与甲醇液输入管路相连通；
所述预热器3的入口端与氮氧化物输入管相连通；
所述贮槽9的出口端与甲醇回收塔相连，所述贮槽9与所述甲醇回收塔之间的管路上连接有釜液循环泵7。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种合成气制乙二醇工艺中亚硝酸甲酯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
甲醇液在甲醇加热器中加热至65~70℃后汽化，与通入到所述甲醇加热器中并经过预热器预热到100℃的氮氧化物气体直接接触，发生酯化反应，生成的亚硝酸甲酯经冷凝器冷却到5~10℃，得到合成气制乙二醇工艺生产中羰化反应所需的亚硝酸甲酯；
其中，预热器的出口端与甲醇加热器相连，所述甲醇加热器具有上下两个出口，其中，上部出口与冷凝器的入口连接，下部出口与贮槽的入口端连接；
所述冷凝器具有上下两个出口，其中，上部出口与羰化反应装置相连，下部出口与所述贮槽的入口端相连；
其中，所述预热器与所述冷凝器位于所述甲醇加热器的上部，所述贮槽位于所述甲醇加热器的下部；所述贮槽的出口端与甲醇回收塔相连。
2.根据权利要求1所述的合成气制乙二醇工艺中亚硝酸甲酯的制备方法，其特征在于：所述酯化反应生成的亚硝酸甲酯经所述冷凝器冷却后，将反应生成的水和少量未反应掉的甲醇液冷凝下来送至贮槽中；当所述甲醇加热器中的甲醇浓度含量低时，从其底部将料液放入所述贮槽中；通过釜液循环泵将所述贮槽中的料液打入甲醇回收塔中进行甲醇的回收。
3.根据权利要求2所述的合成气制乙二醇工艺中亚硝酸甲酯的制备方法，其特征在于：所述甲醇加热器、预热器的加热方式为蒸汽加热，蒸汽给物料加热后变为冷凝液，回收到冷凝液回收槽中。
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