CN104926620A - 一种二甲醚生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种二甲醚生产系统，包括原料甲醇罐，原料甲醇罐通过管路顺次连接有导热管、反应釜、沉淀釜、碱洗罐A、碱洗罐B、冷凝塔、分离器、压缩机、冷却塔和成品贮罐，沉淀釜还连接又催化剂罐，碱洗罐A和碱洗罐B还连接有配碱水容器，冷凝塔和分离器连接蒸馏罐，蒸馏罐与原料甲醇罐连接。本发明节省了大量化学原料，包括甲醇、硫酸、氢氧化钠，提高了产品产量，降低了生产成本和设备成本。

Description

一种二甲醚生产系统

技术领域

本发明属于化工设备领域，具体涉及二甲醚的生产设备。

背景技术

我国是一个能源消费大国，一次能源的总消费量仅次于美国，居世界第二位，开发洁净能源已成为紧迫的课题。

随着西气东输的实施，我国城市天然气有了快速的发展，但在我省四川天然气的存量并不太多，无石油资源无炼油企业而且储存设施有限，天然气、液化石油气供应的可靠性还不太高。

从目前我国城镇燃气供应最广泛的液化石油气来讲，其液化储存方便，设施简单，既可瓶装供应，又可管道供应，受到各地的欢迎，因此许多中小城镇乃至农村都有广阔的市场。但随着国际原油价格的上涨，液化石油气的价格也在不断上涨。许多村镇用户由于经济上承受不了，纷纷弃之不用，改烧薪木，将会造成森林面积的减少，不利于生态的平衡。开发城外燃气的新气源已迫在眉睫。

二甲醚是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品，并且燃烧性能好，热效率高，燃烧过程中无残渣、无黑烟，CO、NO排量低，二甲醚还可掺入石油液化气、煤气或天然气混烧并能提高热量，≥95%二甲醚可直接作为替代液化气的燃料使用。所以，它将可能是取代液化气的一种理想的清洁燃料。二甲醚可替代煤气、液化石油气用于民用燃料。二甲醚常温下蒸气压力为0.5MPa，同等温度下，二甲醚的饱和蒸气压低于液化气，储存运输比液化石油气更安全，若二甲醚单独用作燃料，其压力等级符合液化气要求，可用现有的液化气罐集中统一罐装，灶具也可与液化气灶具通用。二甲醚还可以以一定比例掺入到城市煤气或天然气中作为调峰之用，并可改善煤气质量，提高热值。同等温度下，二甲醚饱和蒸气压低于液化石油气，因而其贮存、运输比液化石油气更安全；二甲醚在空气中爆炸下限比液化石油气高一倍，因此在使用过程中，也比液化石油气安全；虽然二甲醚热值比液化气低，但由于二甲醚自身含氧，在燃烧过程中所需空气远低于液化气，因此二甲醚预混气热值及理论燃烧温度均高于液化石油气。除单独使用外，将二甲醚、甲醇、水不外加，来自原料甲醇及甲醇制二甲醚反应及其他组分混合可配成稳定燃料——醇醚燃料。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

1、              现有设备碱洗过程中，氢氧化钠的用量较大，成本较高；

2、              气液分离不彻底导致产品甲醇和水含量重；

3、              产能较低、能耗较高；

4、              生产水直接外排，不利于环境保护。

发明内容

鉴于此，本发明目的在于提供一种有利于节能减排的二甲醚生产系统。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种二甲醚生产系统，包括原料甲醇罐，原料甲醇罐通过管路顺次连接有导热管、反应釜、碱洗罐、冷凝塔、压缩机、冷却塔和成品贮罐，所述反应釜与碱洗罐之间安装有沉淀釜，所述沉淀釜通过管道连接催化剂罐，催化剂罐再与反应釜管道连接；

所述碱洗罐为两个，分别为碱洗罐A和碱洗罐B，碱洗罐A和碱洗罐B下部或底部通过管道连接配碱水容器，配碱水容器通过管道连接碱洗罐A和碱洗罐B的上部或顶部；

所述冷凝塔和分离器连接蒸馏罐，所述蒸馏罐安装有气管和水管，气管与原料甲醇罐连接；

所述分离器包括初级分离塔和次级分离塔，初级分离塔的下部设置有进气管口、顶部设置有出气管口、底部安装有第一排液管，次级分离塔的下部设置有进气口、顶部安装有收气管、底部安装有第三排液管，出气管口与进气口通过输气管连接，第一排液管和第三排液管与总排液管连通，所述初级分离塔内还安装有冷却水管，所述次级分离塔内还安装有冷凝板。

优选地，所述反应釜、沉淀釜和催化剂罐构成一组反应器，二甲醚生产系统包括多组反应器。

进一步地，所述冷却水管为螺旋状，其进水端位于初级分离塔底部或下部，其出水端位于初级分离塔的顶部或上部；所述冷凝板水平安装在次级分离塔内；所述冷凝板为平板，其上设置有多个通孔；所述收气管包括竖直段和拱形段。

进一步地，所述输气管上还并联有分离箱，所述分离箱与总排液管通过第二排液管连接；所述分离箱上安装有第二液位计，所述第二排液管上安装有阀门。

进一步地，所述初级分离塔内还安装有温度检测装置；所述温度检测装置为温度计或温度传感器；

进一步地，所述初级分离塔上安装有第一液位计，所述第一排液管上安装有阀门；所述次级分离塔上安装有第三液位计，所述第三排液管上安装有阀门。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：

1、              本发明设置了沉淀釜，从反应釜带出的酸液经过沉淀釜沉淀之后，回收到催化剂罐进行回收，经过酸沉淀的二甲醚半成品再进入碱洗罐碱洗。通过设置沉淀釜，减少了进入碱洗罐的酸，进而减少了碱洗罐中碱的消耗量，减低了原料成本。

2、              本发明设置了两个碱洗罐，并通过安装配碱水容器，与两碱洗罐形成碱的回收回路，减少了碱的损耗。

3、              本发明增设了分离器，能够有效提高二甲醚成品的纯度。

4、              本发明通过设置蒸馏罐，对未反应完全的甲醇进行回收，减少了原料的消耗。

5、              本发明蒸馏罐设置了水管，经过蒸馏后的水可直接引流到锅炉中进行焚烧，减少了排放，有利于环境保护。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明一较佳实施例中分离器结构示意图。

图中1原料甲醇罐，2导热管，3反应釜，4沉淀釜；5催化剂罐，6碱洗罐A，7碱洗罐B，8配碱水容器，9冷凝塔，10分离器，110初级分离塔，111进气管口，112出气管口，113第一液位计，114第一排液管，115冷却水管，1151进水端，1152出水端，116温度检测装置，120分离箱，121集液管，122连接管，123第二排液管，124第二液位计，130次级分离塔，131冷凝板，132第三液位计，133第三排液管，140输气管，150收气管，160总排液管，11蒸馏罐，12压缩机，13冷却塔，14成品贮罐。

具体实施方式

下面结合附图与一个具体实施例进行说明。

参见图1至图2。本实施例所描述的二甲醚生产系统，包括原料甲醇罐1，原料甲醇罐1通过管路顺次连接导热管2、反应釜3、碱洗罐、冷凝塔9、压缩机12、冷却塔13和成品贮罐14，所述反应釜3与碱洗罐之间安装有沉淀釜4，所述沉淀釜4通过管道连接催化剂罐5，催化剂罐5再与反应釜3管道连接。原料甲醇经管道送至甲醇储槽贮存，然后由甲醇输送泵经流量计计量后，经热导管加热至60—70℃，进入反应釜底部，在150℃的液态催化剂的作用下快速脱水生成二甲醚气体。液态催化剂通常选用硫酸。该反应为微放热反应，为保证反应的连续进行，需用低压蒸汽（0.4MPa）间接加热获得热量。从反应釜顶部出来的气体为半成品，含有二甲醚和少量水蒸汽与部分未反应的甲醇气体，温度约为155℃。

二甲醚半成品从沉淀釜上部进入沉淀釜内，含酸的液体沉淀到沉淀釜中，其他气体进入碱洗罐底部，在上升过程中二甲醚所带的酸与碱液中和起到脱酸脱水的作用，气体温度降至65-80℃，真空压力在0.08—0.12MP之间。

碱洗罐为两个，分别为碱洗罐A6和碱洗罐B7，碱洗罐A6和碱洗罐B7下部或底部通过管道连接配碱水容器8，配碱水容器8通过管道连接碱洗罐A6和碱洗罐B7的上部或顶部。

冷凝塔9和分离器10连接蒸馏罐11，所述蒸馏罐11安装有气管和水管，气管与原料甲醇罐1连接。气管将甲醇导入到原料甲醇罐1，对甲醇进行回收利用。水管将冷凝后的水引流至锅炉房烧煤，减少废液排放。

分离器包括初级分离塔110和次级分离塔130，初级分离塔110的下部设置有进气管口111、顶部设置有出气管口112、底部安装有第一排液管114，次级分离塔130的下部设置有进气口、顶部安装有收气管150、底部安装有第三排液管133，出气管口112与进气口通过输气管140连接，第一排液管114和第三排液管133与总排液管160连通，所述初级分离塔110内还安装有冷却水管115，所述次级分离塔130内还安装有冷凝板131。

所述反应釜3、沉淀釜4和催化剂罐5构成一组反应器，二甲醚生产系统包括多组反应器。现有的生产设备作为一个整体，当反应釜有故障需检修时，必须将整条生产线停车，此时要立即停止锅炉，排掉所有蒸汽，让车间所有反应釜降温后停止反应，并抽为负压后方能进行检修，待检修完后又重新升温，这就造成煤和电的高损耗。针对该缺点，本发明在整个生产工艺前段即反应阶段的设备进行分组，而其他工艺设备还是采取共用，这样就能够减少设备采购，以降低设备成本。当有反应釜出故障时只关闭该组蒸汽、停止投料后抽压即可检修，不必停锅炉排蒸汽，达到了降低损耗或降低成本的目的。

所述冷却水管115为螺旋状，其进水端1151位于初级分离塔110底部或下部，其出水端1152位于初级分离塔110的顶部或上部；所述冷凝板131水平安装在次级分离塔130内；所述冷凝板131为平板，其上设置有多个通孔；所述收气管150包括竖直段和拱形段。

所述输气管140上还并联有分离箱120，所述分离箱120与总排液管160通过第二排液管123连接；所述分离箱120上安装有第二液位计124，所述第二排液管123上安装有阀门。

所述初级分离塔110内还安装有温度检测装置116；所述温度检测装置116为温度计或温度传感器；

所述初级分离塔110上安装有第一液位计113，所述第一排液管114上安装有阀门；所述次级分离塔130上安装有第三液位计132，所述第三排液管133上安装有阀门。

气体经过冷凝塔降温至30℃，甲醇和水均被冷凝为液体，仅二甲醚为气体，此气液混合进入分离器进行气液分离，把少量未反应的甲醇、水与二甲醚分离。气态二甲醚经过分离器中的冷凝板进一步冷凝，将其中含有的甲醇、水和二甲醚再次进行气液分离。经过气液分离的气相二甲醚送往二甲醚压缩工段，液相的甲醇、水溶液则送往蒸馏塔。

蒸馏塔内温度加热到60-75℃，含甲醇的水溶液在低压（0.2—0.3MPa）蒸汽的加热下甲醇变为气态，甲醇冷凝为液体进入回收桶再送至甲醇中间槽继续反应。蒸馏罐中剩余少量的水送至锅炉房浇煤焚烧。

经冷却分离后的产品二甲醚进入二甲醚压缩机经两级压缩加压至1.0MPa，然后进入二甲醚冷凝器与循环冷却水换热后降温至40℃时冷凝为液相，二甲醚液体由二甲醚冷却器继续冷却至10℃左右送往二甲醚罐区贮存。

二甲醚罐区的主要任务是储存二甲醚成品，并能够灌装汽车槽车。二甲醚罐区内设消防喷淋水和可燃气体报警仪，周围设防火堤，以保证二甲醚罐区的安全。同时罐区内设残液罐，检修时将罐内及槽车内的残液排入。二甲醚罐区设二甲醚泵及装车用压缩机。当汽车槽车装车时，二甲醚从罐中用泵送入装车灌装柱，同时用压缩机抽出汽车槽车中的气相送入二甲醚罐气相空间，防止汽车槽车中气体外排。

使用本发明二甲醚生产系统生产二甲醚，甲醇单程转化率高（＞95%），可间歇也可连续生产。该工艺技术成熟简单，对设备材质无特殊要求。另外装置适应性广，可直接建在甲醇生产厂，催化剂（硫酸）在整个反应过程中消耗很少，可以连续使用。

本发明有效回收了甲醇，从而降低甲醇的损失，使转化率达到了1.4—1.42吨甲醇生产1吨二甲醚，且使回收的大部分水不再周而复始地回到反应釜反应，影响产量。相对于现有技术中，1.5—1.55吨甲醇生产1吨二甲醚，产量有了大幅提高。

现有工艺设备中没有沉淀釜，使从反应釜带出的酸液直接进入碱洗罐，在中和过程中增加了氢氧化钠的消耗量，也就增加了成本。本发明增加了沉淀釜后，使随二甲醚半成品一起的酸液沉淀在沉淀釜中，当收集到一定量时，给沉淀釜升温，使水分蒸出，剩下的酸液通过管道回收到催化剂罐里，催化剂罐中的催化剂可再添到反应釜中。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种二甲醚生产系统，包括原料甲醇罐（1），原料甲醇罐（1）通过管路顺次连接有导热管（2）、反应釜（3）、碱洗罐、冷凝塔（9）、压缩机（12）、冷却塔（13）和成品贮罐（14），其特征在于，所述反应釜（3）与碱洗罐之间安装有沉淀釜（4），所述沉淀釜（4）通过管道连接催化剂罐（5），催化剂罐（5）再与反应釜（3）管道连接；

所述碱洗罐为两个，分别为碱洗罐A（6）和碱洗罐B（7），碱洗罐A（6）和碱洗罐B（7）下部或底部通过管道连接配碱水容器（8），配碱水容器（8）通过管道连接碱洗罐A（6）和碱洗罐B（7）的上部或顶部；

所述冷凝塔（9）和分离器（10）连接蒸馏罐（11），所述蒸馏罐（11）安装有气管和水管，气管与原料甲醇罐（1）连接；

所述分离器包括初级分离塔（110）和次级分离塔（130），初级分离塔（110）的下部设置有进气管口（111）、顶部设置有出气管口（112）、底部安装有第一排液管（114），次级分离塔（130）的下部设置有进气口、顶部安装有收气管（150）、底部安装有第三排液管（133），出气管口（112）与进气口通过输气管（140）连接，第一排液管（114）和第三排液管（133）与总排液管（160）连通，所述初级分离塔（110）内还安装有冷却水管（115），所述次级分离塔（130）内还安装有冷凝板（131）。

2.根据权利要求1所述的二甲醚生产系统，其特征在于，所述反应釜（3）、沉淀釜（4）和催化剂罐（5）构成一组反应器，二甲醚生产系统包括多组反应器。

3.根据权利要求1所述的二甲醚生产系统，其特征在于，所述冷却水管（115）为螺旋状，其进水端（1151）位于初级分离塔（110）底部或下部，其出水端（1152）位于初级分离塔（110）的顶部或上部；所述冷凝板（131）水平安装在次级分离塔（130）内；所述冷凝板（131）为平板，其上设置有多个通孔；所述收气管（150）包括竖直段和拱形段。

4.根据权利要求1所述的二甲醚生产系统，其特征在于，所述输气管（140）上还并联有分离箱（120），所述分离箱（120）与总排液管（160）通过第二排液管（123）连接；所述分离箱（120）上安装有第二液位计（124），所述第二排液管（123）上安装有阀门。

5.根据权利要求1所述的二甲醚生产系统，其特征在于，所述初级分离塔（110）内还安装有温度检测装置（116）；所述温度检测装置（116）为温度计或温度传感器。

6.根据权利要求1所述的二甲醚生产系统，其特征在于，所述初级分离塔（110）上安装有第一液位计（113），所述第一排液管（114）上安装有阀门；所述次级分离塔（130）上安装有第三液位计（132），所述第三排液管（133）上安装有阀门。