CN105753647B - 一种甲醇钠和二甲醚联产装置及方法 - Google Patents

一种甲醇钠和二甲醚联产装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种甲醇钠和二甲醚联产装置及方法，联产装置包括精甲醇精馏塔、甲醇钠合成塔、水甲醇精馏塔、甲醇脱水反应器和二甲醚精馏塔，为了与二甲醚脱水反应的高温高压相接合，甲醇钠生产也在高温高压下进行，由此而得到的甲醇钠甲醇溶液产品的主要品质指标卡氏水远低于普通厂家的0.16～0.35，而在0.12以下，甚至低至0.07，不亚于以金属钠为原料的甲醇钠甲醇溶液产品，且联产的甲醇钠甲醇溶液的新增每吨产品能耗仅0.5～0.8吨0.8MPa饱和蒸气，普通单产甲醇钠的普通厂家吨产品能耗是0.8MPa饱和蒸气4.5～5.3吨。

Description

一种甲醇钠和二甲醚联产装置及方法
技术领域
本发明涉及一种甲醇钠和二甲醚联产装置及方法。
背景技术
众所周知，以甲醇为原料生产二甲醚，先是将原料甲醇精馏气化加压，再进入脱水反应器，高温高压在催化剂作用下，脱水生成二甲醚，化学反应方程式如下：
2CH3OH＝CH3－O－CH3+H2O
未反应的甲醇与生成水形成50﹪以下的水甲醇从二甲醚分离塔的塔底引出，重新加于精馏气化再循环利用。
普通的碱法甲醇钠工艺也是先将原料甲醇(99.8﹪)气化，引入甲醇钠合成塔的下部，与塔上部喷淋而下的18﹪～20﹪氢氧化钠的甲醇溶液在0.2MPa以下、115℃左右反应生成甲醇钠，生成水由大量的甲醇蒸气带出塔顶，每生产一吨30﹪的甲醇钠甲醇溶液，约需要5吨甲醇气，出口甲醇气含水约2﹪，化学反应式如下：
CH3OH+NaOH＝NaOCH3+H2O
普通二甲醚生产装置，在水甲醇精馏塔的上部加入流量为1质量份的原料甲醇，从下部进入流量为0.6质量份的40％水甲醇，塔中反应压力0.8MPa，温度为145℃，塔顶引出流量为1质量份的甲醇气，进入甲醇脱水反应塔，塔中反应压力为0.8MPa，温度为310℃，生产流量为0.7质量份的二甲醚，能耗为0.8吨0.8MPa饱和蒸汽。
普通碱法甲醇钠工艺，先将原料甲醇气化，引入甲醇钠合成塔的下部，与塔上部喷淋而下的18-20％氢氧化钠甲醇溶液在0.2MPa以下、115摄氏度反应生成甲醇钠，生产水由大量的甲醇蒸汽带出塔顶，塔顶甲醇蒸汽含水约2％，此98％的带水甲醇气要在甲醇精馏塔中反复精馏循环利用，每生产1吨30％的甲醇钠甲醇溶液，约需要4.5至5.3吨0.8MPa饱和蒸汽，产品30％甲醇钠甲醇溶液的主要质量指标残余氢氧化钠以卡氏水表示为0.35-0.16。
在现有技术中甲醇钠和二甲醚的生产独立完成，但甲醇钠产品质量差，而且能耗大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能耗小且产品质量高的甲醇钠和二甲醚联产装置及方法。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：
一种甲醇钠和二甲醚联产装置，其特征在于：包括精甲醇精馏塔、甲醇钠合成塔、水甲醇精馏塔、甲醇脱水反应器和二甲醚精馏塔，原料甲醇在精甲醇精馏塔中被气化成第一甲醇气，第一甲醇气通过第一管道输送至甲醇钠合成塔，第一甲醇气在甲醇钠合成塔中与氢氧化钠反应得到甲醇钠甲醇溶液，从甲醇钠合成塔顶部引出的第二甲醇气通过第二管道输送回精甲醇精馏塔中，精甲醇精馏塔底部引出的甲醇液通过第三管道输送至水甲醇精馏塔，甲醇液在水甲醇精馏塔中被气化成第三甲醇气，第三甲醇气通过第四管道输送至甲醇脱水反应器，第三甲醇气在甲醇脱水反应器中脱水反应得到二甲醚和水，甲醇脱水反应器底部引出的二甲醚、水和剩余甲醇通过第五管道输送至二甲醚精馏塔进行精馏得到二甲醚和含水甲醇，含水甲醇通过第六管道输送回水甲醇精馏塔中。
进一步的，第一管道一端连接精甲醇精馏塔顶部，另一端连接甲醇钠合成塔下部；第二管道一端连接甲醇钠合成塔顶部，另一端连接精甲醇精馏塔的腰部；第三管道一端连接精甲醇精馏塔底部，另一端连接水甲醇精馏塔上部；第四管道一端连接水甲醇精馏塔顶部，另一端连接甲醇脱水反应器顶部；第五管道一端连接甲醇脱水反应器底部，另一端连接二甲醚精馏塔腰部；第六管道一端连接二甲醚精馏塔底部，另一端连接水甲醇精馏塔腰部。
进一步的，所述第二管道上设置有增压器。
进一步的，所述精甲醇精馏塔的上部设置有原料甲醇入口，所述甲醇钠合成塔的上部设置有氢氧化钠甲醇溶液入口，所述甲醇钠合成塔底部设置有甲醇钠甲醇溶液引出口。
进一步的，所述水甲醇精馏塔底部设置有废水排放口。
一种甲醇钠和二甲醚联产方法，其特征在于：在精甲醇精馏塔上部加入原料甲醇，原料甲醇在精甲醇精馏塔中被气化成第一甲醇气并输送至甲醇钠合成塔下部，在甲醇钠合成塔上部加入氢氧化钠甲醇溶液，第一甲醇气在甲醇钠合成塔中与氢氧化钠反应得到甲醇钠甲醇溶液，从甲醇钠合成塔顶部引出的第二甲醇气输送回精甲醇精馏塔中，从精甲醇精馏塔底部引出的甲醇液输送至水甲醇精馏塔上部，甲醇液在水甲醇精馏塔中被气化成第三甲醇气，从水甲醇精馏塔顶部引出的第三甲醇气输送至甲醇脱水反应器，第三甲醇气在甲醇脱水反应器中脱水反应得到二甲醚和水，从甲醇脱水反应器底部引出的二甲醚、水和剩余甲醇输送至二甲醚精馏塔中进行精馏得到二甲醚和含水甲醇，二甲醚从二甲醚精馏塔顶部采出，含水甲醇从二甲醚精馏塔底部引出并输送回水甲醇精馏塔中。
进一步的，所述第一甲醇气纯度在99.9以上，余量为水；所述第二甲醇气纯度在97-99％，余量为水；从精甲醇气精馏塔底部引出的甲醇液浓度为93-96％，余量为水；所述第三甲醇气纯度为90-95％，余量为水；从二甲醚精馏塔底部引出的含水甲醇浓度为40-50％；甲醇钠甲醇溶液的浓度为27-32％，氢氧化钠甲醇溶液的浓度为20-25％。
进一步的，加入的原料甲醇、引出的第一甲醇气、引出的第二甲醇气、从精甲醇气精馏塔底部引出的甲醇液、加入的氢氧化钠甲醇溶液、引出的甲醇钠甲醇溶液、引出的第三甲醇气、引出的二甲醚的流量质量比为1:1:1：1:0.2:0.2：1:0.7或者0.5:1:1：0.5:0.2:0.2：0.5:0.35。
进一步的，所述甲醇钠合成塔的压力为0.5-1.2Mpa，温度为120-170℃；所述精甲醇精馏塔的压力为0.5-1.2Mpa，温度为120-170℃，所述精甲醇精馏塔的压力大于所述甲醇钠合成塔的压力，从所述甲醇钠合成塔顶部引出的第二甲醇气通过增压器提压至压力大于所述精甲醇精馏塔的压力。
进一步的，所述水甲醇精馏塔的压力为0.8-1.2Mpa，温度为120-170℃，所述甲醇脱水反应器的压力为0.8-1.2Mpa，温度为300-350℃。
本发明具有如下有益效果：
以二甲醚脱水反应的高温高压相接合，甲醇钠生产也在高温高压下进行，由此而得到的甲醇钠甲醇溶液产品的主要品质指标卡氏水远低于普通厂家的0.16～0.35，而在0.12以下，甚至低至0.07，不亚于以金属钠为原料的甲醇钠甲醇溶液产品，且联产的甲醇钠甲醇溶液的新增每吨产品能耗仅0.5～0.8吨0.8MPa饱和蒸气，普通单产甲醇钠的普通厂家吨产品能耗是0.8MPa饱和蒸气4.5～5.3吨。
另外本发明提供的甲醇钠和二甲醚联产装置，可通过调节原料和中间产品的流量比，方便地调节甲醇钠甲醇溶液和二甲醚的产量比，从而根据市场需要进行产品产量调整。
将碱法甲醇钠与二甲醚工艺联产，即将两个工艺都需要的液体甲醇的气化合并为一个，又设置了精甲醇精馏塔，把99.8﹪的原料甲醇(含水0.12﹪)和从甲醇钠合成塔的塔顶引出的约98﹪的甲醇气(含水约2﹪)，通过精馏得到99.95～99.99﹪的精甲醇气用于甲醇钠合成，精甲醇精馏塔的塔底还得到约95﹪的较低浓度甲醇液用于二甲醚生产装置的水甲醇精馏塔上部作回流液使用，和二甲醚分离塔的塔底引出的50﹪水甲醇一起做精馏，从水甲醇精馏塔的塔顶引出约93﹪甲醇气，去二甲醚生产装置的甲醇脱水反应塔生产二甲醚，而塔底引出废水(含甲醇0.5)，去作进一歩的处理，回收残余甲醇以使废水达标排放。从而实现不同浓度的甲醇分别得到利用，节省了可观的能耗，降低了成本。而且高温高压下生产的甲醇钠产品质量比普通相应的产品高很多。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
参照图1所示，一种甲醇钠和二甲醚联产装置，包括甲醇钠合成塔1、精甲醇精馏塔2、水甲醇精馏塔3、甲醇脱水反应器4、二甲醚精馏塔5、第一管道71、第二管道72、第三管道73、第四管道74、第五管道75和第六管道76，第一管道71一端连接精甲醇精馏塔2顶部，另一端连接甲醇钠合成塔1下部；第二管道72一端连接甲醇钠合成塔1顶部，另一端连接精甲醇精馏塔2的腰部；第三管道73一端连接精甲醇精馏塔2底部，另一端连接水甲醇精馏塔3上部；第四管道74一端连接水甲醇精馏塔3顶部，另一端连接甲醇脱水反应器4顶部；第五管道75一端连接甲醇脱水反应器4底部，另一端连接二甲醚精馏塔5腰部；第六管道76一端连接二甲醚精馏塔5底部，另一端连接水甲醇精馏塔3腰部，第二管道72上设置有增压器6。
精甲醇精馏塔2的上部设置有原料甲醇入口，甲醇钠合成塔1的上部设置有氢氧化钠甲醇溶液入口，甲醇钠合成塔1底部设置有甲醇钠甲醇溶液引出口，水甲醇精馏塔3底部设置有废水排放口。
一种甲醇钠和二甲醚联产方法：
实施例一，在精甲醇精馏塔2上部加入原料甲醇，原料甲醇在精甲醇精馏塔2中被气化成第一甲醇气，塔中压力为1.1Mpa，温度为155℃，第一甲醇气纯度在99.9以上，余量为水，第一甲醇气通过第一管道71从精甲醇精馏塔2顶部引出并输送至甲醇钠合成塔1下部，在甲醇钠合成塔1上部加入浓度为20％的氢氧化钠甲醇溶液，第一甲醇气在甲醇钠合成塔1中与氢氧化钠反应得到甲醇钠甲醇溶液，塔中压力为0.9Mpa，温度为15℃，浓度为30％的甲醇钠甲醇溶液从甲醇钠合成塔1底部引出，从甲醇钠合成塔1顶部引出的第二甲醇气(剩余未反应的第一甲醇气)通过第二管道72输送回精甲醇精馏塔2中参与精馏，第二甲醇气纯度在98％，余量为水，从精甲醇精馏塔2底部引出浓度为96％的甲醇液通过第三管道73输送至水甲醇精馏塔3上部，甲醇液在水甲醇精馏塔3中被气化成第三甲醇气，塔中压力为0.8Mpa，温度为145℃，第三甲醇气纯度为94％，余量为水，从水甲醇精馏塔3顶部引出的第三甲醇气通过第四管道74输送至甲醇脱水反应器4，第三甲醇气在甲醇脱水反应器4中脱水反应得到二甲醚和水，塔中压力为0.8Mpa，温度为310℃，从甲醇脱水反应器4底部引出的二甲醚、水和剩余甲醇通过第五管道75输送至二甲醚精馏塔5中进行精馏得到二甲醚和含水甲醇，二甲醚从二甲醚精馏塔5顶部采出，浓度为40％的含水甲醇从二甲醚精馏塔5底部引出通过第六管道76输送回水甲醇精馏塔3中参与精馏，其中，加入的原料甲醇、引出的第一甲醇气、引出的第二甲醇气、从精甲醇气精馏塔底部引出的甲醇液、加入的氢氧化钠甲醇溶液、引出的甲醇钠甲醇溶液、引出的第三甲醇气、引出的二甲醚的流量质量比为1:1:1：1:0.2:0.2：1:0.7。
实施例二，在精甲醇精馏塔2上部加入原料甲醇，原料甲醇在精甲醇精馏塔2中被气化成第一甲醇气，塔中压力为1.1Mpa，温度为155℃，第一甲醇气纯度在99.9以上，余量为水，第一甲醇气通过第一管道71从精甲醇精馏塔2顶部引出并输送至甲醇钠合成塔1下部，在甲醇钠合成塔1上部加入浓度为20％的氢氧化钠甲醇溶液，第一甲醇气在甲醇钠合成塔1中与氢氧化钠反应得到甲醇钠甲醇溶液，塔中压力为0.9Mpa，温度为15℃，浓度为30％的甲醇钠甲醇溶液从甲醇钠合成塔1底部引出，从甲醇钠合成塔1顶部引出的第二甲醇气(剩余未反应的第一甲醇气)通过第二管道72输送回精甲醇精馏塔2中参与精馏，第二甲醇气纯度在98％，余量为水，从精甲醇精馏塔2底部引出浓度为96％的甲醇液通过第三管道73输送至水甲醇精馏塔3上部，甲醇液在水甲醇精馏塔3中被气化成第三甲醇气，塔中压力为0.8Mpa，温度为145℃，第三甲醇气纯度为94％，余量为水，从水甲醇精馏塔3顶部引出的第三甲醇气通过第四管道74输送至甲醇脱水反应器4，第三甲醇气在甲醇脱水反应器4中脱水反应得到二甲醚和水，塔中压力为0.8Mpa，温度为310℃，从甲醇脱水反应器底部引出的二甲醚、水和剩余甲醇通过第五管道75输送至二甲醚精馏塔5中进行精馏得到二甲醚和含水甲醇，二甲醚从二甲醚精馏塔5顶部采出，浓度为40％的含水甲醇从二甲醚精馏塔5底部引出通过第六管道76输送回水甲醇精馏塔3中参与精馏，其中，加入的原料甲醇、引出的第一甲醇气、引出的第二甲醇气、从精甲醇气精馏塔底部引出的甲醇液、加入的氢氧化钠甲醇溶液、引出的甲醇钠甲醇溶液、引出的第三甲醇气、引出的二甲醚的流量质量比为0.5:1:1：0.5:0.2:0.2：0.5:0.35。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种甲醇钠和二甲醚联产装置，其特征在于：包括精甲醇精馏塔、甲醇钠合成塔、水甲醇精馏塔、甲醇脱水反应器和二甲醚精馏塔，原料甲醇在精甲醇精馏塔中被气化成第一甲醇气，第一甲醇气通过第一管道输送至甲醇钠合成塔，第一甲醇气在甲醇钠合成塔中与氢氧化钠反应得到甲醇钠甲醇溶液，从甲醇钠合成塔顶部引出的第二甲醇气通过第二管道输送回精甲醇精馏塔中，精甲醇精馏塔底部引出的甲醇液通过第三管道输送至水甲醇精馏塔，甲醇液在水甲醇精馏塔中被气化成第三甲醇气，第三甲醇气通过第四管道输送至甲醇脱水反应器，第三甲醇气在甲醇脱水反应器中脱水反应得到二甲醚和水，甲醇脱水反应器底部引出的二甲醚、水和剩余甲醇通过第五管道输送至二甲醚精馏塔进行精馏得到二甲醚和含水甲醇，含水甲醇通过第六管道输送回水甲醇精馏塔中；第一管道一端连接精甲醇精馏塔顶部，另一端连接甲醇钠合成塔下部；第二管道一端连接甲醇钠合成塔顶部，另一端连接精甲醇精馏塔的腰部；第三管道一端连接精甲醇精馏塔底部，另一端连接水甲醇精馏塔上部；第四管道一端连接水甲醇精馏塔顶部，另一端连接甲醇脱水反应器顶部；第五管道一端连接甲醇脱水反应器底部，另一端连接二甲醚精馏塔腰部；第六管道一端连接二甲醚精馏塔底部，另一端连接水甲醇精馏塔腰部。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇钠和二甲醚联产装置，其特征在于：所述第二管道上设置有增压器。
3.根据权利要求1所述的一种甲醇钠和二甲醚联产装置，其特征在于：所述精甲醇精馏塔的上部设置有原料甲醇入口，所述甲醇钠合成塔的上部设置有氢氧化钠甲醇溶液入口，所述甲醇钠合成塔底部设置有甲醇钠甲醇溶液引出口。
4.根据权利要求1所述的一种甲醇钠和二甲醚联产装置，其特征在于：所述水甲醇精馏塔底部设置有废水排放口。
5.一种甲醇钠和二甲醚联产方法，采用如权利要求1-4任一项所述的甲醇钠和二甲醚联产装置，其特征在于：在精甲醇精馏塔上部加入原料甲醇，原料甲醇在精甲醇精馏塔中被气化成第一甲醇气并输送至甲醇钠合成塔下部，在甲醇钠合成塔上部加入氢氧化钠甲醇溶液，第一甲醇气在甲醇钠合成塔中与氢氧化钠反应得到甲醇钠甲醇溶液，从甲醇钠合成塔顶部引出的第二甲醇气输送回精甲醇精馏塔中，从精甲醇精馏塔底部引出的甲醇液输送至水甲醇精馏塔上部，甲醇液在水甲醇精馏塔中被气化成第三甲醇气，从水甲醇精馏塔顶部引出的第三甲醇气输送至甲醇脱水反应器，第三甲醇气在甲醇脱水反应器中脱水反应得到二甲醚和水，从甲醇脱水反应器底部引出的二甲醚、水和剩余甲醇输送至二甲醚精馏塔中进行精馏得到二甲醚和含水甲醇，二甲醚从二甲醚精馏塔顶部采出，含水甲醇从二甲醚精馏塔底部引出并输送回水甲醇精馏塔中。
6.根据权利要求5所述的一种甲醇钠和二甲醚联产方法，其特征在于：所述第一甲醇气纯度在99.9以上，余量为水；所述第二甲醇气纯度在97-99％，余量为水；从精甲醇气精馏塔底部引出的甲醇液浓度为93-96％，余量为水；所述第三甲醇气纯度为90-95％，余量为水；从二甲醚精馏塔底部引出的含水甲醇浓度为40-50％；甲醇钠甲醇溶液的浓度为27-32％，氢氧化钠甲醇溶液的浓度为20-25％。
7.根据权利要求6所述的一种甲醇钠和二甲醚联产方法，其特征在于：加入的原料甲醇、引出的第一甲醇气、引出的第二甲醇气、从精甲醇气精馏塔底部引出的甲醇液、加入的氢氧化钠甲醇溶液、引出的甲醇钠甲醇溶液、引出的第三甲醇气、引出的二甲醚的流量质量比为1:1:1：1:0.2:0.2：1:0.7或者0.5:1:1：0.5:0.2:0.2：0.5:0.35。
8.根据权利要求5所述的一种甲醇钠和二甲醚联产方法，其特征在于：所述甲醇钠合成塔的压力为0.5-1.2Mpa，温度为120-170℃；所述精甲醇精馏塔的压力为0.5-1.2Mpa，温度为120-170℃，所述精甲醇精馏塔的压力大于所述甲醇钠合成塔的压力，从所述甲醇钠合成塔顶部引出的第二甲醇气通过增压器提压至压力大于所述精甲醇精馏塔的压力。
9.根据权利要求5所述的一种甲醇钠和二甲醚联产方法，其特征在于：所述水甲醇精馏塔的压力为0.8-1.2Mpa，温度为120-170℃，所述甲醇脱水反应器的压力为0.8-1.2Mpa，温度为300-350℃。
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