CN1554633A - 一种合成氨联产二甲醚的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种合成氨联产二甲醚的工艺，该工艺串联在合成氨工艺中，用合成氨原料气中CO、CO2、H2合成二甲醚。合成氨原料气经变换、脱碳和多级压缩后，达到一定的压力，再经常温脱硫和精脱硫后，使气体中硫含量小于0.1ppm，然后在Zn－Cu－Al/γ－Al2O3催化剂存在下合成二甲醚，在反应温度240－320℃，反应压力4.0－12.0MPa，空速500－3000h－1的操作条件下，CO转化率达到85.3％，二甲醚选择性达到82.72％。合成氨联产二甲醚的工艺与其它生产二甲醚的工艺相比具有流程简单，生产成本低等优点；同时大大降低了合成氨系统铜洗工段的负荷，更适合于合成氨厂的技术改造。

Description

一种合成氨联产二甲醚的工艺
技术领域：本发明属碳一化学技术领域，涉及一种合成氨联产二甲醚工艺及其相关设备。
背景技术：合成气制二甲醚反应主要发生三个相对独立的反应，一氧化碳加氢合成甲醇反应，甲醇脱水生成二甲醚反应和水气变换反应。总反应速度与原料气组成、反应热力学、催化剂体系、反应条件均有关。合成气直接合成二甲醚工艺已有报道，例如CN93119507.1，US4177167，GB2093365，JP02280836等，他们都采用合成气直接合成二甲醚技术，但采用的气体气源均为较高的一氧化碳浓度，一般都大于10％，尾气需循环。
发明内容：本发明目的是提供一种合成氨联产二甲醚工艺和设备，在满足合成氨生产的同时联产二甲醚，使合成氨厂的产品多元化，同时可以减轻合成氨系统铜洗工段的负荷，降低合成氨的生产成本。
具体步骤是：
第一步合成氨五段出口气作为原料气，采用T101常温脱硫剂进行脱硫，使原料气中总硫含量＜0.3ppm。操作压力1.0～10.0MPa，最好4.0～8.0MPa；温度5～80℃，最好5～40℃。
第二步将已脱硫的原料气通过T302型精脱硫剂，使其原料气的总硫含量＜0.1ppm。操作压力1.0～8.0MPa，最好4.0～8.0MPa；温度200～400℃，最好250～350℃。
第三步经精脱硫的原料气进入填装有二甲醚催化剂的反应塔进行合成，合成条件为：温度240～320℃，最好260～300℃；压力3.0～12.0MPa，最好4.0～10.0MPa；空速100h-1～5000h-1；最好500h-1～2000h-1。
二甲醚合成催化剂为Zn-Cu-Al/γ-Al2O3催化剂。如南化集团研究院所研制的双功能催化剂DME-2，采用共沉淀沉积法制备，属铜系催化剂，其中酸性组分为γ-Al2O3，在双功能催化剂中重量百分含量45％～60％。
第四步则是反应塔出来的产物经气液分离，液相进入二甲醚精馏塔进行精馏；气相去合成氨铜洗工段精炼。
本发明工艺中主要设备包括：常温脱硫塔，精脱硫塔，二甲醚合成塔，分离器，二甲醚精馏塔。
本发明合成氨联产二甲醚的工艺，尤其适合合成氨厂的技术改造，由于优化了各种操作条件，提高了一氧化碳单程转化率和二甲醚选择性。同时降低合成氨铜洗工段的负荷。
附图说明：附图1为本发明工艺流程图示意图。图中，R：合成塔；E：换热器；F：气液分离器；D：定压器；G：中间罐体；T1：净化塔；T2：常温脱硫塔；T3：脱CO2塔；T4：DME精馏塔；T5：甲醇精馏塔。
具体实施方式：下面结合实例进一步说明本发明。
实施一：
将脱硫剂T101型装入常温脱硫塔，T302型装入净化塔，将φ5×5的二甲醚催化剂装入二甲醚合成塔，用N2-H2混合气还原，切换合成氨五段气，其组分为CO4.5％，N222.0％，CO20.7％，其余为H2，在265℃，反应压力4.0MPa，空速1500h-1的条件下，一氧化碳转化率达85.28％，二甲醚的选择性达72.12％；二甲醚合成塔出口组分中，一氧化碳体积浓度为0.97％。
实施二：
将脱硫剂T101型装入常温脱硫塔，T305型装入净化塔，将φ5×5的二甲醚催化剂装入等温反应塔，用N2-H2混合气还原，切换合成氨五段气，其组分为CO4.7％，N222.2％，CO21.0％，其余为H2，在285℃，反应压力8.0MPa，空速1500h-1的条件下，一氧化碳转化率达85.3％，二甲醚的选择性达82.72％；二甲醚合成塔出口组分中，一氧化碳体积浓度为0.73％。
本发明合成氨联产二甲醚的工艺所用设备包括：常温脱硫塔、净化塔、二甲醚反应塔、气液分离器、二甲醚精馏塔等设备。从合成氨联产二甲醚工艺流程图(见附图1)，合成氨压缩五段出口气进入常温脱硫塔和精脱硫塔脱硫后，进入二甲醚反应塔合成二甲醚，以实施例2的操作进行合成二甲醚的反应，二甲醚反应塔出口的产物经气液分离后分离出液相产物和尾气，尾气去铜洗工段精炼，液相产物去二甲醚精馏塔。

Claims (12)

1.一种合成氨联产二甲醚的工艺，其特征是以合成氨五段出口气为原料气经常温脱硫和精脱硫后，进入二甲醚合成塔，在Zn-Cu-Al/γ-Al2O3催化剂存在下合成二甲醚；其主要设备包括：常温脱硫塔，精脱硫塔，二甲醚合成塔，分离器，二甲醚精馏塔。
2.一种如权利要求1所述合成二甲醚的工艺，其特征是脱硫温度为5～80℃，压力1.0～10.0MPa，出口气中硫含量＜0.3ppm。
3.一种如权利要求1所述合成二甲醚的工艺，其特征是精脱硫温度为200～400℃，压力1.0～8.0Mpa。
4.一种如权利要求3所述合成二甲醚的工艺，其特征是精脱硫温度为250～350℃，压力4.0～8.0MPa，出口气中硫含量＜0.1ppm。
5.一种如权利要求1所述合成二甲醚的工艺，合成二甲醚温度为240～350℃，反应压力3.0～12.0Mpa，空速100～5000h-1。
6.一种如权利要求5所述合成二甲醚温度，其特征是合成二甲醚温度260～300℃，反应压力4.0～10.0MPa，空速500～2000h-1。
7.一种如权利要求1所述合成二甲醚的工艺，其特征是常温脱硫剂采用T101型脱硫剂和精脱硫剂采用T302型脱硫剂。
8.一种如权利要求1所述合成二甲醚的工艺，其特征是二甲醚合成塔入口气组成中，一氧化碳体积浓度2.0％～15.0％。
9.一种如权利要求8所述合成二甲醚的工艺，其特征是二甲醚合成塔入口气组成中，一氧化碳体积浓度4.0％～7.0％。
10.一种如权利要求1所述合成二甲醚的工艺，其特征是二甲醚合成塔出口气组成中，一氧化碳体积浓度＜1.2％。
11.一种如权利要求1所述合成二甲醚的工艺，其特征是二甲醚合成塔入口气组成中，二氧化碳体积浓度0.0％～2.0％。
12.一种如权利要求11所述合成二甲醚的工艺，其特征是二甲醚合成塔入口气组成中，二氧化碳体积浓度0.1％～1.0％。
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