CN220969063U - 一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统；包括精甲醇储罐以及粗甲醇储罐，所述精甲醇储罐与甲醇钠反应器的进口相连，甲醇钠反应器的气相出口与二甲醚制备单元的第一进口相连，粗甲醇储罐与二甲醚制备单元的第二进口相连，二甲醚制备单元的出口与二甲醚储罐相连；所述精甲醇储罐与甲醇钠反应器的进口之间设有与甲醇钠反应器的气相出口管道相耦合的换热单元；具有降低热能和循环水消耗的特点，从而实现降低生产成本的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及二甲醚生产技术领域，具体为一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统。
背景技术
甲醇钠在我国已经有几十年的生产历史，是一种成熟的化工产品，主要用于生产医药、农药、化工品等，还可用作催化剂和分析试剂。目前工业上生产甲醇钠主要有钠法和碱法两种生产工艺。金属钠法采用金属钠与甲醇反应制取甲醇钠，工艺简单，转化率高，但金属钠价格昂贵，且反应放热量较大，生产过程中产生大量氢气，操作过程不稳定，危险性较大。碱法采用氢氧化钠与甲醇反应生成甲醇钠和水，在实际生产中通过反应精馏装置来生产，因其可逆性强，转化率较低，需要不断移除反应生成的水，能耗较大，但原料价格便宜且生产过程相对安全；基于上述问题，在实际生产中碱法一般通过甲醇钠反应塔配合甲醇精馏塔套塔装置来生产，反应塔和精馏塔的塔底均需要设置再沸器，并引入外部的蒸汽作为热源进行加热；同时，精馏塔顶部还需要设置冷凝器提供冷量；以1万t/a甲醇钠装置，合计1t甲醇钠消耗5-6t蒸汽和400m3循环水，因此生产成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统，包括精甲醇储罐以及粗甲醇储罐，所述精甲醇储罐与甲醇钠反应器的进口相连，甲醇钠反应器的气相出口与二甲醚制备单元的第一进口相连，粗甲醇储罐与二甲醚制备单元的第二进口相连，二甲醚制备单元的出口与二甲醚储罐相连；所述精甲醇储罐与甲醇钠反应器的进口之间设有与甲醇钠反应器的气相出口管道相耦合的换热单元。
本实用新型的有益效果：本实用新型通过相耦合的换热单元能够对来自精甲醇储罐中无水甲醇的不饱和溶液进行梯级加热，以达到无需引入外部的蒸汽作为加热热源的目的，同时对来自甲醇钠反应器的气相出口管道中的含水甲醇蒸汽进行梯级降温，上述过程能够在不设置甲醇精馏塔的前提下转移反应产生的水，以达到提高甲醇钠品质的特点，同时上述两者换热耦合后能够使在转移反应产生的水的同时使甲醇进入二甲醚制备单元中用于制备二甲醚；其与现有技术相比，具有降低热能和循环水消耗的特点，从而实现降低生产成本的目的。
优选地，所述的换热单元包括换热器以及蒸发器，所述精甲醇储罐的出口依次通过换热器的第一换热通道和蒸发器的第一换热通道与甲醇钠反应器的进口相连，所述甲醇钠反应器的气相出口通过压缩机、蒸发器的第二换热通道和换热器的第二换热通道与二甲醚制备单元的第一进口相连。
优选地，所述二甲醚制备单元包括甲醇蒸发器，甲醇蒸发器出口通过甲醇汽化塔与二甲醚反应器相连。
优选地，所述甲醇蒸发器的第一进口与换热器的第二换热通道的出口相连；所述甲醇蒸发器的第二进口与粗甲醇储罐的出口相连。
优选地，所述二甲醚反应器通过二甲醚精馏塔与二甲醚储罐相连。
优选地，所述甲醇钠反应器的底部设有甲醇钠甲醇溶液输送管道。
按照上述方案制成的一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统，该系统中对进入用于生产甲醇钠的精甲醇进行梯级换热，以达到避免引入外部蒸汽从而造成热能消耗，并利用上述梯级加热对来自甲醇钠反应器的气相出口中的含水甲醇蒸汽进行梯级降温，在避免使用大量循环水的前提下实现对反应产生的水及时移出，同时利用内部含有的甲醇生产二甲醚；上述过程中能够实现减少甲醇钠生产系统中甲醇精馏塔的设置，具有节约投资成本的特点，同时与现有技术相比，能够降低热能和循环水消耗的特点，从而实现降低生产成本的优点。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图中：1、精甲醇储罐；2、粗甲醇储罐；3、甲醇钠反应器；4、二甲醚储罐；5、换热器；6、蒸发器；7、压缩机；8、甲醇蒸发器；9、甲醇汽化塔；10、二甲醚反应器；11、二甲醚精馏塔；12、甲醇钠甲醇溶液输送管道。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参看图1，本实用新型为一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统，包括精甲醇储罐1以及粗甲醇储罐2，所述精甲醇储罐1与甲醇钠反应器3的进口相连，甲醇钠反应器3的气相出口与二甲醚制备单元的第一进口相连，粗甲醇储罐2与二甲醚制备单元的第二进口相连，二甲醚制备单元的出口与二甲醚储罐4相连；所述精甲醇储罐1与甲醇钠反应器3的进口之间设有与甲醇钠反应器3的气相出口管道相耦合的换热单元。本实用新型中主要是利用甲醇钠系统和二甲醚生产系统进行耦合，以达到降低热能消耗和循环水消耗，从而达到降低生产成本的特点，二甲醚是一种结构最简单的醚类化合物，常温常压下为无色气体，是比甲醇热值高的优良燃料；可替代柴油用于汽车，可替代液化石油气用于提供热量。二甲醚生产系统主要是使用原料在催化剂存在下脱水生成二甲醚；本实用新型利用甲醇钠反应器3中气相出口的含水甲醇蒸汽移除反应时产生的水，同时利用其热能对进入甲醇钠反应器3的精甲醇进行加热，并将换热后的含水甲醇的不饱和液送入二甲醚生产系统中用于生产二甲醚，以达到在不影响甲醇钠生产系统与二甲醚生产系统运行的前提下，达到减少对甲醇精馏塔的投资和提高二甲醚产量的特点。
进一步地，所述的换热单元包括换热器5以及蒸发器6，所述精甲醇储罐1的出口依次通过换热器5的第一换热通道和蒸发器6的第一换热通道与甲醇钠反应器3的进口相连，所述甲醇钠反应器3的气相出口通过压缩机7、蒸发器6的第二换热通道和换热器5的第二换热通道与二甲醚制备单元的第一进口相连。本实用新型的换热过程为梯级换热过程，即：精甲醇储罐1的中的无水甲醇的不饱和液通过换热器5的第一换热通道换热后成为无水甲醇的饱和液，进一步地，通过蒸发器6的第一换热通道后成为无水甲醇的微过热蒸汽后进入甲醇钠反应器3内部进行反应；甲醇钠反应器3的气相出口为含水甲醇蒸汽通过压缩机7后成为含水甲醇的过热蒸汽，通过蒸发器6的第二换热通道后成为含水甲醇的饱和液，最后通过换热器5的第二换热通道后成为含水甲醇的不饱和液进入二甲醚制备单元中；上述过程是利用自身系统的热量进行转换，无须引入外部蒸汽，在实现对无水甲醇的不饱和液进行充分加热的同时，使甲醇钠反应器3中的水及时移除以提高甲醇钠的品质，与此同时通过对含水甲醇蒸汽的梯级降温，以达到后期利用其生产二甲醚的特点。
进一步地，所述二甲醚制备单元包括甲醇蒸发器8，甲醇蒸发器8出口通过甲醇汽化塔9与二甲醚反应器10相连。通过上述设置能够使对二甲醚的制备。
进一步地，所述甲醇蒸发器8的第一进口与换热器5的第二换热通道的出口相连；所述甲醇蒸发器8的第二进口与粗甲醇储罐2的出口相连。
进一步地，所述二甲醚反应器10通过二甲醚精馏塔11与二甲醚储罐4相连。通过上述设置能够实现对来自二甲醚反应器10中的粗二甲醚气液混合物进行精馏提纯，以满足后续需要。
进一步地，所述甲醇钠反应器3的底部设有甲醇钠甲醇溶液输送管道12。
本实用新型的工作原理为：精甲醇储罐1中的常温无水甲醇不饱和液进入换热器5的第一换热通道中进行换热后成为无水甲醇的饱和液，然后进入蒸发器6的第一换热通道后成为无水甲醇微过热蒸汽，无水甲醇微过热蒸汽通过甲醇钠反应器3的进口进入甲醇钠反应器3内部进行反应，反应的液相为溶度30％甲醇钠甲醇溶液，通过甲醇钠甲醇溶液输送管道12输送至后续工序中；反应的气相为含水甲醇蒸汽，含水甲醇蒸汽通过甲醇钠反应器3的气相出口管道进入到压缩机7中进行压缩，升温升压后的含水甲醇过热蒸汽进入蒸发器6的第二换热通道释放显热和潜热进行热量后成为含水甲醇饱和液，然后在经过换热器5的第二换热通道释放显热热量成为含水甲醇不饱和液，并进入甲醇蒸发器8内；来自粗甲醇储罐2的粗甲醇不饱和液进入甲醇蒸发器8中，两者混合后在甲醇蒸发器8中升温成为粗甲醇的气液混合物，并送入甲醇汽化塔9内，经过甲醇汽化塔9中的汽化提纯后成为纯甲醇气体，并送入二甲醚反应器10中，在二甲醚反应器10内进行催化反应生成粗二甲醚气液混合物，粗二甲醚气液混合物通过二甲醚精馏塔11进行精馏提纯后成为含量大于99.8％的二甲醚液体，最终送入二甲醚储罐4内暂存。本实用新型利用甲醇钠反应器3出口含水甲醇蒸汽经压缩机7升温升压后，用于加热甲醇钠反应器3进口的常温无水甲醇不饱和液成为微过热蒸汽，以实现满足甲醇钠反应器3进行反应的温度需求，通过上述热量和冷量的梯级交换，能够实现对甲醇钠反应器3中的反应水及时移出以及使冷凝后的含水甲醇进入二甲醚制备单元，上述方式可实现甲醇钠生产系统和二甲醚生产系统的耦合，以达到在不设置甲醇精馏塔的基础上提高甲醇钠的品质和二甲醚的产量，同时节约了蒸汽和循环水，降低了生产成本，增强企业产品竞争力。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语″设置″、″安装″、″相连″、″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统，包括精甲醇储罐(1)以及粗甲醇储罐(2)，其特征在于：所述精甲醇储罐(1)与甲醇钠反应器(3)的进口相连，甲醇钠反应器(3)的气相出口与二甲醚制备单元的第一进口相连，粗甲醇储罐(2)与二甲醚制备单元的第二进口相连，二甲醚制备单元的出口与二甲醚储罐(4)相连；
所述精甲醇储罐(1)与甲醇钠反应器(3)的进口之间设有与甲醇钠反应器(3)的气相出口管道相耦合的换热单元。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统，其特征在于：所述的换热单元包括换热器(5)以及蒸发器(6)，
所述精甲醇储罐(1)的出口依次通过换热器(5)的第一换热通道和蒸发器(6)的第一换热通道与甲醇钠反应器(3)的进口相连，
所述甲醇钠反应器(3)的气相出口通过压缩机(7)、蒸发器(6)的第二换热通道和换热器(5)的第二换热通道与二甲醚制备单元的第一进口相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统，其特征在于：所述二甲醚制备单元包括甲醇蒸发器(8)，甲醇蒸发器(8)出口通过甲醇汽化塔(9)与二甲醚反应器(10)相连。
4.根据权利要求3所述的一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统，其特征在于：所述甲醇蒸发器(8)的第一进口与换热器(5)的第二换热通道的出口相连；
所述甲醇蒸发器(8)的第二进口与粗甲醇储罐(2)的出口相连。
5.根据权利要求3所述的一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统，其特征在于：所述二甲醚反应器(10)通过二甲醚精馏塔(11)与二甲醚储罐(4)相连。
6.根据权利要求1所述的一种甲醇钠与二甲醚耦合反应系统，其特征在于：所述甲醇钠反应器(3)的底部设有甲醇钠甲醇溶液输送管道(12)。
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