CN106699610A - 低含量二甲醚的硫酸二甲酯生产工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低含量二甲醚的硫酸二甲酯的生产工艺及装置，它解决了现有技术存在甲醚含量高不能满足生产厂家特殊要求等问题，其特征在于：在硫酸二甲酯粗品蒸馏过程中，从蒸馏釜出来的硫酸二甲酯蒸汽采用两级冷却，一级冷凝硫酸二甲酯温度控制在95～105℃，馏出液收集釜真空度控制在低于‑0.08MPa；二级硫酸二甲酯冷却温度在30～40℃，馏出液收集釜真空度控制在低于‑0.09MPa。一级收集的高温硫酸二甲酯中甲醚低于0.5%，其产量占总产量的70%左右。收集釜的负压系统与硫酸二甲酯合成塔相连，减压高温解吸的二甲醚再次在合成塔中作为原料吸收与三氧化硫反应合成硫酸二甲酯，从而降低原料消耗。具有工艺先进、操作简单、节省原料、质优价廉等优点，可满足一些特殊要求的生产厂家的需求。

Description

低含量二甲醚的硫酸二甲酯生产工艺及装置

技术领域：

本发明属于有机合成工业生产领域，尤其是涉及到一种低含量二甲醚的硫酸二甲酯生产工艺及装置。

技术背景：

硫酸二甲酯是一种有效的烷基化剂，用于制造染料及作为胺类和醇类的甲基化剂，常见的反应有 O-甲基化反应和 N-甲基化反应二类，广泛应用于医药、农药、香料和染料等有机合成工业领域。

硫酸二甲酯基本上都采用二甲醚-三氧化硫直接合成法，此反应进行得十分完全，且反应速度很快。然而，作为反应物的二甲醚和三氧化硫，其灌装、运输和长期保持方便于操作的物理状态较为困难，生产厂家一般作为中间体自行制备。在工业生产条件下，甲醇脱水制二甲醚，粗制的二甲醚气体净化过程中分离出来的液体物料内含有近40% 未转比的甲醇，须通过精馏回收，三氧化硫大多由加热蒸发发烟硫酸制得，其纯度可达99%左右。也有厂家采用低浓度三氧化硫制造硫酸二甲酯法，将硫酸生产装置中转化器的低浓度三氧化硫气体直接引出，经吸收塔硫酸二甲酯吸收后与经硫酸催化甲醇脱水的二甲醚在酯化塔进行反应，再经精馏釜制得成品，成品入成品储罐区储存。

二甲醚-三氧化硫合成得到硫酸二甲酯中二甲醚含量在5-9%之间，酸度也比较高，要经过再次精馏才能得到硫酸二甲酯和酸度合格的硫酸二甲酯产品。通常情况下合成塔中硫酸二甲酯出品经过一次蒸馏其二甲醚含量在2-5%左右，难以满足一些厂家的特殊要求，由于硫酸二甲酯中二甲醚含量高，影响了下一步和甲基化反应，同时提高了硫酸二甲酯的原料消耗。因此有些厂家会有明确的二甲醚含量要求，由于市售的硫酸二甲酯一般在2-5%左右。有些合成反应要求二甲醚含量必须低于0.5%，厂家买回的硫酸二甲酯都要再次经过精馏才能满足甲基化使用要求。

发明内容：

本发明的目的在于不增加设备的情况下提供一种工艺先进、结构简单、操作容易、节省原料、质优价廉的生产低含量二甲醚的硫酸二甲酯生产工艺及装置。

本发明的技术方案是：低含量二甲醚的硫酸二甲酯生产工艺是，（1）为了得到合格酸度、较低甲醚含量的硫酸二甲酯产品，在硫酸二甲酯粗品蒸馏采用减压蒸馏，减压蒸馏可以减少硫酸二甲酯在高温下的副反应，从而减少釜底蒸馏残液；硫酸二甲酯馏出液收集罐保持较高的真空度，收集罐保持较高的真空度和控制较高的收集温度可以保证溶解在硫酸二甲酯馏出液中的二甲醚有效地解析出来，从而降低硫酸二甲酯中二甲醚的含量。（2）从蒸馏塔馏出来的硫酸二甲酯采用两级冷却，一级硫酸二甲酯冷凝液温度控制在90～105℃，二级硫酸二甲酯冷凝液温度在30～40℃，每级硫酸二甲酯馏出液分别收集，一级收集的高温硫酸二甲酯冷凝液中的甲醚低于0.5%，其产量占总产量的70%左右，可以满足对甲醚有特殊要求的使用厂家。（3）在硫酸二甲酯馏出液一级收集釜真空度控制在-0.07～-0.008MPa,硫酸二甲酯馏出液二级收集釜真空度控制在-0.08～-0.009MPa，保证从蒸馏塔、冷凝器、收集釜和合成塔之间气路通畅，不要出现硫酸二甲酯冷凝液满管堵塞冷凝管得现象，造成气路断路。（4）收集釜的负压系统与硫酸二甲酯合成塔相连，硫酸二甲酯减压高温解吸的二甲醚再次抽吸到合成塔中作为原料与三氧化硫反应合成硫酸二甲酯。

所述低含量二甲醚的硫酸二甲酯的生产装置包括硫酸二甲酯合成塔、再沸器、两级冷凝器和两级收集釜，其特征在于：一级冷凝器是由空气冷却器和连通式U型弯收集器组成，所述空气冷却器的进液端通过管道与再沸器相连，其出液端通过管道与连通式U型弯收集器上部进液口相连；连通式U型弯收集器底部出液口通过带阀管道与一级收集釜相连，其上端出液口通过管道与二级冷凝器相连，二级冷凝器的出液端通过带阀管道与二级收集釜相连；一级收集釜和二级收集釜分别通过排空管与硫酸二甲酯合成塔相连。所述一级冷却采用卧式空气冷却器（5）和连通式U型弯收集器（6） 相结合，空气冷却器（5）不用另配置风机，加热后的空气由硫酸系统风机产生的负压送入硫铁矿培烧炉回收热资源；二级冷凝器（7）为列管式换热或波纹式换热器。

本发明的有益效果在于：（1）由于采用两级冷却和分步收集先进工艺，从而使硫酸二甲酯产品中的二甲醚含量下降到0.5%以下，既可降低甲醇原料消耗量，也使产品质量得到大幅度提升，以满足有特殊要求的使用厂家。（2）蒸馏硫酸二甲酯的部分热量得到利用。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明：

图1为本发明工艺流程结构示意图。

图中：1为合成塔，2为二级收集釜，3为一级收集釜，4为再沸器，5为空气冷却器，6为连通式U型弯收集器，7为二级冷凝器。

具体实施方式：

一种低含量二甲醚的硫酸二甲酯生产工艺，它是通过对硫酸二甲酯粗品进行减压蒸馏，将馏出液采用两级冷却和分步收集即可得到低含量二甲醚的硫酸二甲酯，其工艺步骤如下：

1、减压蒸馏：为了得到合格酸度、较低甲醚含量的硫酸二甲酯产品，在硫酸二甲酯粗品蒸馏采用减压蒸馏，减压蒸馏可以减少硫酸二甲酯在高温下的副反应，从而减少釜底蒸馏残液；硫酸二甲酯馏出液收集罐保持较高的真空度，收集罐保持较高的真空度和控制较高的收集温度可以保证溶解在硫酸二甲酯馏出液中的二甲醚有效地解析出来，从而降低硫酸二甲酯中二甲醚的含量；

2、两级冷却和分步收集

（1）一级冷凝与收集。从再沸器中4馏出硫酸二甲酯经过一级空气冷却器5冷凝，冷凝液和未冷凝物质流入连通式U型弯收集器6；冷凝液从连通式U型弯收集器6底部流入一级收集釜3，一级收集釜3排空管与二甲酯合成塔1相连，把一级收集釜3中高温解析的二甲醚抽入合成塔1吸收；剩余未冷凝硫酸二甲酯气体和不凝性二甲醚从连通式U型弯收集器6上部进入二级冷却器7。

（2）二级冷凝与收集。 从连通式U型弯收集器6上部收集的剩余未冷凝硫酸二甲酯气体进入二级冷凝器7再次冷凝，冷凝硫酸二甲酯流入二级收集釜2，不凝性二甲醚由负压系统抽入硫酸二甲酯合成塔1做原料，两级收集釜的负压系统与硫酸二甲酯合成塔相连。

3、两级冷凝与收集工艺参数。 一级冷却硫酸二甲酯温度控制在95～105℃，收集釜真空度控制在低于-0.07～-0.08MPa；二级冷却温度在30～40℃，硫酸二甲酯馏出液收集釜真空度控制在低于-0.08～-0.09MPa。所述一级冷却采用卧式空气冷却器（5）和连通式U型弯收集器（6） 相结合，经空气冷却器（5）加热后的空气通过硫酸系统风机产生的负压送入硫铁矿培烧炉回收热资源；二级冷凝器（7）为列管式换热或波纹式换热器。

实施例1：

检查各电器仪表、管道、阀门、设备处于正常蒸馏状态后，开启蒸馏锅抽气阀门，当蒸馏锅真空度低于-0.085MPa，观察锅里情况后，开始进硫酸二甲酯粗品，进料超过1/3后，开启蒸汽加热升温，进料2/3后，停止进料，直至蒸馏锅温度稳定在130～155℃，打开进料阀开始连续进料和蒸发。开始进料和结束进料阶段蒸发锅的真空度低于-0.09MPa，进料升温过程中真空度低于-0.085MPa，一旦出现真空度快速上升时要关闭蒸汽阀，蒸馏前期全部馏出液收集二级收集釜。调节一级、二级冷却器的冷却液流量和温度，控制一级硫酸二甲酯馏出液的温度在95-100℃，二级硫酸二甲酯馏出液的温度在30-40℃，观察收集釜的真空度，把一级收集釜真空度调至-0.08MPa左右，二级收集釜真空度调至-0.09MPa，注意观察蒸馏锅真空度的变化、酯的颜色、锅内温度、蒸汽压力、出料速度和接受釜液位等参数，各参数都符合操作要求，当蒸馏过程稳定后取一级硫酸二甲酯冷凝液样分析酸度、硫酸二甲酯和二甲醚含量，样品合格后开一级收集釜阀门收集低甲醚硫酸二甲酯。一级收集釜酸度0.3、硫酸二甲酯99.6%，二甲醚含量0.1%；二级收集釜硫酸二甲酯酸度0.2、硫酸二甲酯97.6%，二甲醚含量2.3%

实施例2：

检查各电器仪表、管道、阀门、设备处于正常蒸馏状态后，开启蒸馏锅抽气阀门，当蒸馏锅真空低于-0.085MPa，观察锅里情况后，开始进硫酸二甲酯粗品，进料超过1/3后，开启蒸汽加热升温，进料2/3后，停止进料，直至蒸馏锅温度稳定在135～155℃，打开进料阀开始连续进料和蒸发。开始进料和结束进料阶段蒸发锅的真空度低于-0.09MPa，进料升温过程中真空度低于-0.085MPa，一旦出现真空度快速上升时要关闭蒸汽阀，蒸馏前期全部馏出液收集二级收集釜。调节一级、二级冷却器的冷却液流量和温度，控制一级硫酸二甲酯馏出液的温度在100～105℃，二级硫酸二甲酯馏出液的温度在30～40℃，观察收集釜的真空度，把一级收集釜真空度调至-0.085MPa左右，二级收集釜真空度调至-0.09MPa，注意观察蒸馏锅真空度的变化、酯的颜色、锅内温度、蒸汽压力、出料速度和接受釜液位等参数，各参数都符合操作要求，当蒸馏过程稳定后取一级硫酸二甲酯冷凝液样分析酸度、硫酸二甲酯和二甲醚含量，样品合格后开一级收集釜阀门收集低甲醚硫酸二甲酯。一级收集釜硫酸二甲酯酸度0.3、硫酸二甲酯99.7%，二甲醚含量0.12%，二级收集釜硫酸二甲酯酸度0.23、硫酸二甲酯97.7%，二甲醚含量2.1%。

实施例3：

检查各电器仪表、管道、阀门、设备处于正常蒸馏状态后，开启蒸馏锅抽气阀门，当蒸馏锅真空低于-0.085MPa，观察锅里情况后，开始进硫酸二甲酯粗品，进料超过1/3后，开启蒸汽加热升温，进料2/3后，停止进料，直至蒸馏锅温度稳定在130～155℃，打开进料阀开始连续进料和蒸发。开始进料和结束进料阶段蒸发锅的真空度低于-0.09MPa，进料升温过程中真空度低于-0.08MPa，一旦出现真空度快速上升时要关闭蒸汽阀，蒸馏前期全部馏出液收集二级收集釜。调节一级、二级冷却器的冷却液流量和温度，控制一级硫酸二甲酯馏出液的温度在90～100℃，二级硫酸二甲酯馏出液的温度在30～40℃，观察收集釜的真空度，把一级收集釜真空度调至-0.08MPa左右，二级收集釜真空度调至-0.09MPa，注意观察蒸馏锅真空度的变化、酯的颜色、锅内温度、蒸汽压力、出料速度和接受釜液位等参数，各参数都符合操作要求，当蒸馏过程稳定后取一级硫酸二甲酯冷凝液样分析酸度、硫酸二甲酯和二甲醚含量，样品合格后开一级收集釜阀门收集低甲醚硫酸二甲酯。一级收集釜酸度0.3、硫酸二甲酯99.6%，二甲醚含量0.13%；二级收集釜硫酸二甲酯酸度0.15、硫酸二甲酯97.7%，二甲醚含量2.1%

实施例4：

检查各电器仪表、管道、阀门、设备处于正常蒸馏状态后，开启蒸馏锅抽气阀门，当蒸馏锅真空低于-0.085MPa，观察锅里情况后，开始进硫酸二甲酯粗品，进料超过1/3后，开启蒸汽加热升温，进料2/3后，停止进料，直至蒸馏锅温度稳定在130～155℃，打开进料阀开始连续进料和蒸发。开始进料和结束进料阶段蒸发锅的真空度低于-0.09MPa，进料升温过程中真空度低于-0.085MPa，一旦出现真空度快速上升时要关闭蒸汽阀，蒸馏前期全部馏出液收集二级收集釜。调节一级、二级冷却器的冷却液流量和温度，控制一级硫酸二甲酯馏出液的温度在100～105℃，二级硫酸二甲酯馏出液的温度在30～40℃，观察收集釜的真空度，把一级收集釜真空度调至-0.08MPa左右，二级收集釜真空度调至-0.09MPa，注意观察蒸馏锅真空度的变化、酯的颜色、锅内温度、蒸汽压力、出料速度和接受釜液位等参数，各参数都符合操作要求，当蒸馏过程稳定后取一级硫酸二甲酯冷凝液样分析酸度、硫酸二甲酯和二甲醚含量，样品合格后开一级收集釜阀门收集低甲醚硫酸二甲酯。一级收集釜酸度0.3、硫酸二甲酯99.5%，二甲醚含量0.15%；二级收集釜硫酸二甲酯酸度0.12、硫酸二甲酯97.6%，二甲醚含量2.2%。

Claims (4)

1.一种低含量二甲醚的硫酸二甲酯生产工艺，其特征在于：通过对硫酸二甲酯粗品进行减压蒸馏，将馏出液采用两级冷却和分步收集即可得到低含量二甲醚的硫酸二甲酯，其工艺步骤如下：

（1）减压蒸馏：将硫酸二甲酯粗品打入再沸器中采用减压蒸馏，减压蒸馏可以减少硫酸二甲酯在高温下的副反应，从而减少釜底蒸馏残液；

（2）两级冷却和分步收集：硫酸二甲酯馏出液经过一级冷却，冷凝液流入一级收集釜，剩余未冷凝硫酸二甲酯气体和不凝性二甲醚进入二级冷却器，冷凝硫酸二甲酯流入二级收集釜，不凝性二甲醚由负压系统抽入硫酸二甲酯合成塔做原料。

2.根据权利要求书1所述低含量二甲醚的硫酸二甲酯生产工艺，其特征在于：一级冷却硫酸二甲酯温度控制在95～105℃，收集釜真空度控制在低于-0.07～-0.008MPa；二级冷却温度在30～40℃，硫酸二甲酯馏出液收集釜真空度控制在低于-0.08～-0.009MPa。

3.一种低含量二甲醚的硫酸二甲酯的生产装置，它包括硫酸二甲酯合成塔（1）、再沸器（4）、两级冷凝器和两级收集釜，其特征在于：一级冷凝器是由空气冷却器（5）和连通式U型弯收集器（6）组成，所述空气冷却器（5）的进液端通过管道与再沸器（4）相连，其出液端通过管道与连通式U型弯收集器（6）上部进液口相连；连通式U型弯收集器（6）底部出液口通过带阀管道与一级收集釜（3）相连，其上端出液口通过管道与二级冷凝器（7）相连，二级冷凝器（7）的出液端通过带阀管道与二级收集釜（2）相连；一级收集釜（3）和二级收集釜（2）分别通过排空管与硫酸二甲酯合成塔（1）相连。

4.根据权利要求3所述的低含量二甲醚的硫酸二甲酯的生产装置，其特征在于：所述一级冷却采用卧式空气冷却器（5）和连通式U型弯收集器（6） 相结合，换热后的空气通过硫酸系统风机产生的负压送入硫铁矿培烧炉回收热资源；二级冷凝器（7）为列管式换热或波纹式换热器。