CN201172641Y - 二甲醚催化反应精馏装置 - Google Patents

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田原宇
乔英云
梁鹏
盖希坤
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Abstract

二甲醚催化反应精馏装置，它主要通过喷射反应器、外循环管反应器和精馏塔的复合，提高了反应速率和处理量，消除了雾沫夹带，降低了能耗。它主要由喷射反应器、外循环管反应器、洗涤段、汽提塔、精馏塔、液相进料喷嘴、气相进料喷嘴、液体喷淋口、冷凝器、回流口和再沸器等组成，其技术特征是在外循环管反应器的循环管底部依次设置液相进料喷嘴和气相进料喷嘴；液相进料喷嘴设置在外循环管的底部的上游，喷射反应器设置在外循环管的下部，气相进料喷嘴作为喷射反应器的高速喷嘴；精馏塔中上部设置洗涤段和精馏段。

Description

二甲醚催化反应精馏装置
一、技术领域
本实用新型涉及一种二甲醚催化反应精馏装置，属于煤化工领域。
二、背景技术
二甲醚易压缩、易贮存、燃烧效率高、污染低，可替代煤气、LPG作民用燃料。同时，二甲醚具有较高的十六烷值，可直接用作汽车燃料替代柴油。二甲醚作为清洁燃料方面的发展前景潜力巨大，已经得到了国内外的广泛关注。二甲醚的生产方法有一步法和二步法。一步法是指由原料气(合成气)一次合成二甲醚；二步法是由合成气合成甲醇，然后再脱水制取二甲醚。
一步法工艺具有流程短、投资省、能耗低等优点，而且可获得较高的单程转化率。但该工艺现在存在着工艺技术不成熟，设备复杂、操作条件苛刻、投资大、复合催化剂的制备与活性维持仍是未完全解决，国内外尚未有超过1万吨/年的工业装置，大工业化生产尚待时日。
二步法合成二甲醚是目前国内外二甲醚生产的主要工艺，该法以精甲醇为原料，脱水反应副产物少，二甲醚纯度达99.9％，工艺成熟，装置适应性广，后处理简单，可直接建在甲醇生产厂，也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。但该法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺，流程较长，因而发备投资较大。甲醇脱水工艺在20世纪80年代实现工业化，按反应相的不同又可分为液相甲醇法和气相甲醇法。
气相甲醇法，反应温度控制在280～340℃，压力为0.5～0.8MPa。甲醇的单程转化率在70-85％之间，二甲醚的选择性大于98％。但该法也存在有催化剂成本高，制备方法复杂，且反应过程的转化率与收率均较低、能耗高、反应条件苛刻等弱点。
液相甲醇法最初采用硫酸作催化剂，该工艺具有反应温度低(小于100℃)、转化率高(90％)、选择性好(99％)的优点，但同时具有设备腐蚀严重、硫酸跑失造成的污水污染大、操作条件恶劣、处理能力小等缺点，目前国内外已淘汰了该工艺。为了发挥液相甲醇法低温度、高转化率和选择性的优点、克服设备腐蚀、处理能力小和硫酸跑失的缺点，国内外技术人员作了大量的改进工作。山东久泰集团的李奇等开发了复合酸液相甲醇脱水法、四川达科特公司开发了阳离子型液体催化反应法、中石化上海研究院开发了催化蒸馏法等。前三种方法较好地解决了生产过程中形成酸雾的难题，但未解决装置大型化的问题。
三、发明内容
本实用新型目的在于避免上述技术的不足之处而提供一种二甲醚催化反应精馏装置。
本实用新型的目的是通过在外循环管反应器的循环管底部依次设置液相进料喷嘴和气相进料喷嘴；液相进料喷嘴设置在外循环管的底部的上游，喷射反应器设置在外循环管的下部，气相进料喷嘴作为喷射反应器的高速喷嘴，气相进料喷嘴带动液相催化剂快速通过喷射反应器，形成均匀的混相反应物；混相反应物在外循环管的中上部反应后通过外循环管的出口向下喷入精馏塔内，液相催化剂流向精馏塔底部，气相进入精馏塔中上部；精馏塔中上部设置洗涤段和精馏段，气相向上通过洗涤段进一步脱除雾沫夹带后，进入精馏段；精馏分离出的水进入汽提塔，汽提出的气相返回到精馏段，脱除甲醇的水经再沸器多次循环，排出装置区；塔顶气相经甲醇换热器冷却后进入回流罐气液分离，干气外排进入回收系统，液相部分回流、部分采出，进入二甲醚精馏系统。
四、附图说明
附图即为本实用新型的结构示意图。附图的图面设明如下：
1.液相进料喷嘴  2.气相进料喷嘴  3.喷射反应器  4.外循环管反应器  5.洗涤段  6.精馏段  7.甲醇换热器  8.回流罐  9.二甲醚采出口  10.液相回流口  11.气体气返塔线  12.汽提塔液相入口  13.汽提塔  14.再沸器  15.废水排出口  16.干气外排口  17.精馏塔  下面结合附图和实施例来详述本实用新型的结构特点。
五、具体实施方式
在实际设计和制造中，本实用新型的设计者是通过在外循环管反应器(4)的循环管底部依次设置液相进料喷嘴(1)和气相进料喷嘴(2)；液相进料喷嘴(1)设置在循环管底部的上游，喷射出的液相甲醇既带动着液相催化剂向前快速流动，避免出现沉淀，又起着降低催化剂的温度，实现反应热平衡的作用；喷射反应器(3)设置在外循环管的底部，气相进料喷嘴(2)作为喷射反应器(3)的高速喷嘴，气相进料喷嘴(2)带动液相催化剂快速通过喷射反应器(3)，形成均匀的混相反应物；混相反应物在外循环管的中上部反应后通过外循环管的出口向下喷入精馏塔(17)内，液相催化剂流向精馏塔(17)底部，气相进入精馏塔(17)中上部；精馏塔(17)中上部设置洗涤段(5)和精馏段(6)，气相向上通过洗涤段(5)进一步脱除雾沫夹带后，进入精馏段(6)；精馏分离出的水经进入汽提塔液相入口(12)汽提塔(13)，汽提出的气相通过汽提气返塔线(11)返回到精馏段(6)，脱除甲醇的水经再沸器(14)多次循环，经废水排出口(15)换热后排出装置区；塔顶气相经甲醇换热器(7)冷却后进入回流罐(8)气液分离，干气外排经干气外排口(16)进入回收系统，液相部分经过液相回流口(10)回流、部分通过二甲醚采出口(9)采出，进入二甲醚精馏系统。
为了更好提高装置的处理量，外循环管反应器的循环管可以沿反应器周边设置多根，每根循环管均设置相同的液相进料喷嘴、气相进料喷嘴和喷射反应器，以便成倍地提高装置处理能力。
本实用新型所提出的一种二甲醚催化反应精馏装置具有以下优点：①两相接触面积大，转化率高达90％以上，选择性大于99％；②装置处理能力大，单套装置处理能力超过每年百万吨；③装置能耗较普通液相法低20％，较气相法低40％；④操作简单，反应迅速，分离清洁，避免了酸性污水的产生；⑤流程简单，设备少，装置除精馏塔底部反应部分需要耐腐材料或衬里外，其他均为普通钢材，投资和维修费用小。

Claims (2)

1、二甲醚催化反应精馏装置，它是由液相进料喷嘴、气相进料喷嘴、喷射反应器、外循环管反应器、洗涤段、精馏段、甲醇换热器、回流罐、二甲醚采出口、液相回流口、气体气返塔线、汽提塔液相入口、汽提塔、再沸器、废水排出口、干气外排口和精馏塔等组成，其技术特征是通过在外循环管反应器的循环管底部依次设置液相进料喷嘴和气相进料喷嘴；液相进料喷嘴设置在外循环管的底部的上游，喷射反应器设置在外循环管的下部，气相进料喷嘴作为喷射反应器的高速喷嘴，气相进料喷嘴带动液相催化剂快速通过喷射反应器，形成均匀的混相反应物；混相反应物在外循环管的中上部反应后通过外循环管的出口向下喷入精馏塔内，液相催化剂流向精馏塔底部，气相进入精馏塔中上部；精馏塔中上部设置洗涤段和精馏段，气相向上通过洗涤段进一步脱除雾沫夹带后，进入精馏段；精馏分离出的水进入汽提塔，汽提出的气相返回到精馏段，脱除甲醇的水经再沸器多次循环，排出装置区；塔顶气相经甲醇换热器冷却后进入回流罐气液分离，干气外排进入回收系统，液相部分回流、部分采出，进入二甲醚精馏系统。
2、根据权利要求1所述的二甲醚催化反应精馏装置，其特征在于带有液相进料喷嘴、气相进料喷嘴和喷射反应器的外循环管可以一根，也可以是多根。
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CN111001177A (zh) * 2019-12-17 2020-04-14 安徽昊源化工集团有限公司 一种苯乙烯精馏过程中再沸器气相死区防聚合的装置
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