EA000693B1

EA000693B1 - Способ получения диметилового эфира и рекуперации его из метанола (варианты)

Info

Publication number: EA000693B1
Application number: EA199700240A
Authority: EA
Inventors: Кристиаан П. Ван Дийк
Original assignee: Стачм Текнолоджиз, Инк.
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 2000-02-28
Also published as: EA199700240A1; MY112961A; TR199700944T1; CN1178519A; WO1996028408A1; BR9607149A; US5750799A; NO309522B1; NO974232D0; CA2214141A1; JPH11502522A; AU706437B2; KR19980702932A; EP0815068A1; AU5304996A; IN187496B; CN1073979C; EP0815068A4; NO974232L

Description

Изобретение относится к процессу получения диметилового эфира методом дегидратации метанола и отделения и рекуперации полученного диметилового эфира из оставшегося непрореагировавшего метанола с рециркуляцией последнего для дальнейшего превращения в диметиловый эфир.

Предшествующий уровень техники

Диметиловый эфир может быть получен превращением 2-молей метанола в присутствии кислотного катализатора в 1 моль диметилового эфира (ДМЭ) с образованием 1 моля воды. Процесс дегидратации метанола с получением ДМЭ проходит неполностью. Часть питающего исходного метанола остается непрореагировавшей после контакта с катализатором и попадает в газообразную смесь продуктов реакции. До настоящего времени такое неполное превращение метанола в диметиловый эфир не вызывало проблем, т.к. получаемая в результате процесса смесь метанола и ДМЭ обычно использовалась как промежуточная смесь метоксипроизводных для дальнейшего получения других конечных продуктов.

В том случае, когда требуется рекуперировать ДМЭ как конечный продукт реакции дегидратации, то при широкомасштабном производстве ДМЭ возникает необходимость отделить непрореагировавший метанол от ДМЭ и рециркулировать его в реактор для завершения превращения в ДМЭ. Выделение ДМЭ в качестве индивидуального продукта из непрореагировавшего метанола и воды - достаточно простая операция, т. к. температура кипения ДМЭ составляет -23°С (-9,4°F), в то время как температура кипения метанола - 64,9°С (148,8°F), а воды - 100°С (212°F). Однако отделение метанола от водного побочного продукта реакции дегидратации для рециркуляции с целью дальнейшего превращения в ДМЭ вызывает некоторые трудности. Это связано с тем, что к исходному или рециркулирующему метанолу как реагенту для получения ДМЭ предъявляются следующие требования: он должен, по-возможности, быть сухим, так как присутствие воды в метаноле снижает степень превращения метанола в ДМЭ. Даже при использовании сухого метанола степень его превращения за одну стадию ограничена величиной около 80,8%. Присутствие воды в исходном метаноле снижает степень превращения метанола в ДМЭ по мере увеличения содержания воды в исходном метаноле.

После превращения исходного сухого метанола в ДМЭ в газообразной смеси продуктов реакции содержится 19,16 мол.% непрореагировавшего метанола от исходного количества метанола, мольная доля воды (по отношению к сумме молей воды и молей непрореагировавшего метанола в получаемой газообразной смеси) составляет 0,6784, а соответствующая мольная доля метанола - 0,3216. Безусловно, любое последующее увеличение содержания воды, поступающей вместе с исходным метанолом в поток, приводит к увеличению мольного процента непрореагировавшего метанола, который остается в потоке, а также к увеличению мольной доли воды по отношению к непрореагировавшему метанолу в газообразной смеси продуктов реакции. Соответственно, если ДМЭ необходим как конечный продукт реакции, то для увеличения степени превращения метанола в ДМЭ операции извлечения метанола и возвращения его в реакционный цикл для получения ДМЭ потребуют проведения дистилляции, которая позволит практически полностью отделить непрореагировавший метанол от воды как побочного продукта реакции, в смеси с которой он извлекается на стадии рекуперации ДМЭ. Проведение дистилляции при возвращении метанола в реакционный цикл особенно важно, если вода попадает в газообразную смесь вместе со свежим исходным метанолом. До настоящего времени при широкомасштабном производстве ДМЭ из метанола не было необходимости отделять непрореагировавший метанол от ДМЭ для возвращения метанола в процесс получения ДМЭ. В известных до настоящего времени способах широкомасштабного получения ДМЭ из метанола частичное превращение метанола в ДМЭ использовали для снижения теплообмена при дальнейшей переработке метоксипроизводных, а именно, метанола и ДМЭ, содержащихся в газообразной смеси с парами воды, в другие конечные продукты, такие как углеводороды бензинового ряда. При этом содержащиеся в газообразной смеси продуктов реакции метанол и ДМЭ обычно использовали как промежуточную смесь метоксипроизводных для получения других конечных продуктов. Газообразную смесь метанола, ДМЭ и воды перерабатывали без выделения отдельных компонентов.

В заявке на патент США № 08/336,430 приведено описание значительно усовершенствованного способа получения углеводородов бензинового ряда из смеси метоксипроизводных, таких как метанол и/или ДМЭ. Одним из вариантов реализации изобретения является улучшенный способ утилизации ДМЭ, практически не содержащего метанола и/или воды. С точки зрения оптимизации описанного способа для получения ДМЭ желательно разработать способ получения и рекуперации ДМЭ как индивидуального продукта с отделением его от непрореагировавшего метанола и образующейся в качестве побочного продукта воды, что целесообразно также с точки зрения капитальных затрат и стоимости эксплуатации. Разработка такого процесса позволит наладить широкомасштабное получение ДМЭ как коммерческого химиката, экономически значимого для ряда других отраслей, например, для использования его в качестве раскислителей топливных смесей, в качестве топлива и тому подобных продуктов.

В сообщении на Ежегодном Конгрессе (1995) Общества Инженеров автомобильного транспорта (the Society of Automotive Engineers, Haldor Topsoe A/S) был предложен широкомасштабный прямой способ промышленного производства ДМЭ из синтез-газа с использованием специальных композиций катализаторов, таким образом, исключая сложности при широкомасштабном получении ДМЭ из метанола. В этом сообщении утверждается, что получение ДМЭ дегидратацией метанола экономически невыгодно и может быть использовано только как временный способ для мелкомасштабного получения ДМЭ до внедрения предложенного Haldor Topsoe способа. Согласно предложенному способу превращение метанола в ДМЭ включает получение рециркулирующего метанола в виде верхней флегмы дисцилляционной колонки. При этом упоминается, что степень превращения метанола в ДМЭ составляет почти 80%, что соответствует использованию исходного метанола, практически не содержащего воды, в реакторе для получения ДМЭ. Чтобы получить метанол, практически не содержащий воды, как в виде исходного реагента, так и в виде рециркулирующего продукта, требуется проведение дорогостоящей дистилляции, что существенно повышает стоимость конечного продукта (ДМЭ).

Таким образом, с точки зрения стоимости и масштабности производства вопрос практической значимости способа получения ДМЭ дегидратацией метанола остается открытым.

В предлагаемом изобретении для получения ДМЭ, практически не содержащего метанола и воды, используют метанол с высоким содержанием воды, включающий как свежий исходный метанол, так и/или рециркулирующий поток метанола. Предлагаемый способ включает отделение воды, извлеченной вместе с непрореагировавшим метанолом из смеси с целевым продуктом (ДМЭ), в количестве, достаточном для предотвращения увеличения содержания воды в реакционном цикле, благодаря рециркуляции метанола. Для уменьшения расходов на оборудование сводится к минимуму время работы дисцилляционной колонки и рециркуляции флегмы. Оптимизированный таким образом способ превращения метанола в ДМЭ позволяет использовать его для получения ДМЭ в качестве коммерческого продукта.

На чертеже показан способ получения и рекуперации ДМЭ дегидратацией метанола над кислотным катализатором с использованием колонны для отгона легких фракций для рекуперации и рециркуляции непрореагировавшего метанола, а также для отделения и отвода воды, которая попадает в газообразную смесь продуктов реакции вместе со свежим исходным метанолом и как побочный продукт реакции дегидратации.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

В данном способе по изобретению для получения ДМЭ используют непрореагировавший метанол, остающийся после рекуперации ДМЭ в газообразной смеси с водой, которая является побочным продуктом реакции и, кроме того, попадает в газообразную смесь вместе с частью потока свежего исходного метанола, а также вместе с частью потока рециркулирующего метанола. Поток метанола, поступающий в реактор для получения ДМЭ, включает поток свежего исходного метанола и поток метанола, извлеченного из газообразной смеси продуктов реакции и возвращенного в реактор в процессе рециркуляции.

В качестве свежего исходного метанола может быть использован метанол из любого источника. Рекомендуется, чтобы содержание воды в свежем исходном метаноле было менее 18 мас.%, предпочтительно менее 10 мас.%. Метанол с содержанием воды 5 мас.% или менее может быть получен непосредственно из природного газа. При этом отпадает необходимость в его дистилляции согласно способам по патентам США №№ 5,177,114 и 5,245,110, описания которых приведены в качестве ссылки. Кроме того, в заявке на патент США № 08/336,298 приведено описание усовершенствованного способа получения метанола с содержанием воды 10 мас.% или менее без необходимости дистилляции. Описание данной заявки также приведено в качестве ссылки.

Рециркулирующий метанол получают дисцилляцией газообразной смеси продуктов реакции. При этом содержащийся в газообразной смеси ДМЭ отделяют в виде верхнего потока, а непрореагировавший метанол и вода оказываются в нижнем потоке. В полученном нижнем потоке содержится метанол и, по меньшей мере, 54 мас.% воды. Этот нижний поток еще раз подвергают вновь дистилляции. При этом получают верхний поток, обогащенный метанолом, а вода отделяется в виде нижнего потока, содержащего не более 0,5 и, предпочтительно не более 0,05 мас.% метанола. В верхнем потоке, полученном в результате второй стадии дистилляции, содержание метанола составляет, по меньшей мере, 99%, поэтому его можно использовать без дальнейшей дистилляции в качестве рециркулирующего потока непрореагировавшего метанола. Преимуществом способа по изобретению, является то, что в результате второй стадии дистилляции нижнего потока, содержащего метанол и воду, полученного при дистилляции ДМЭ, получают в виде верхнего потока метанол, пригодный для рециркуляции, и одновременно осуществляют отвод воды в виде нижнего потока из реакционного цикла. Поскольку получаемый таким образом рециркулирующий поток метанола содержит некоторое количество воды, которая попадает вместе с ним в реактор для получения ДМЭ. Для предотвращения увеличения содержания воды в реакционном цикле количество воды, которое отводится в виде нижнего потока на второй стадии дистилляции, должно быть равным суммарному количеству воды, попадающей в газообразную смесь продуктов реакции вместе со свежим исходным метанолом, а также в качестве побочного продукта реакции дегидратации.

Согласно изобретению отвод необходимого количества воды без существенных потерь метанола осуществляют с использованием простого перегонного оборудования, например, колонны для отгона легких фракций. При правильном выборе условий получения ДМЭ для отвода необходимого количества воды, содержание метанола в которой не превышает 0,05 мас.%, можно использовать колонну для отгона легких фракций. Она представляет собой чрезвычайно простой аппарат для дистилляции, который работает без необходимости дефлегмации верхнего потока дистиллята. Специальная колонна для отгона легких фракций - это аппарат для дистилляции, не оборудованный внешним устройством для дефлегмации. Эффективность работы его, в основном, зависит от эквивалентности тарелок, а также от работы испарителя. Кроме того, в случае необходимости можно использовать дистилляционный аппарат с низким коэффициентом дефлегмации и небольшим количеством теоретических тарелок для отвода требуемого количества воды, содержащей не более 0,05 мас.% метанола. Для обеспечения необходимого обратного потока жидкой флегмы, возвращаемой в верхнюю часть колонки, можно использовать простой конденсатор, установленный в верхней части колонны. Дистилляционная колонна с нулевым коэффициентом дефлегмации действует как колонна для отгона легких фракций. Следовательно, применение такой простой дистилляционной колонки обеспечивает большую гибкость процесса получения ДМЭ, т. к. позволяет использовать свежий исходный метанол, варьируя в широком диапазоне содержание воды.

Независимо от того, используют ли для отвода воды колонну для отгона легких фракций, либо дистилляционный аппарат с низким коэффициентом дефлегмации и небольшим количеством теоретических тарелок, в любом случае согласно концепции настоящего изобретения получаемый в виде верхнего потока метанол содержит значительное количество воды. Этот поток можно использовать далее без дополнительной дистилляции в качестве рециркулирующего потока для соединения со свежим исходным метанолом перед поступлением в реактор для получения ДМЭ. Хотя рециркуляция потока метанола увеличивает содержание воды в реакционном цикле и, следовательно, снижает степень превращения метанола в ДМЭ, этот эффект незначителен по сравнению с преимуществами, получаемыми в результате упрощения процесса дистилляции для рекуперации метанола.

В случае использования свежего исходного метанола, содержащего от 3 до 18 мас.% воды, можно использовать простую колонну для отгона легких фракций с целью отделения воды от водно-метанольного потока, используемого для рециркуляции. В колонну для отгона легких фракций поступает нижний поток со стадии рекуперации ДМЭ, содержащий смесь воды и метанола. При этом степень превращения метанола в ДМЭ за один проход поддерживается на уровне 74-79% (91,5-97,7% от теоретически возможной). Например, при содержании воды в свежем исходном метаноле, по крайней мере, 7 мас.% использование простой колонны для отгона легких фракций позволяет относительно просто поддерживать водный баланс в процессе получения ДМЭ без существенных потерь метанола, при этом степень превращения метанола составляет 76%, т.е. 94% от теоретически возможной, учитывая обратимость реакции дегидратации. Использование более дешевого свежего исходного метанола с содержанием воды, более, чем, примерно, 1 0 мас.% также допустимо, т.к. степень превращения метанола в ДМЭ снижается незначительно. При использовании свежего исходного метанола с содержанием воды от около 1 0 до около 1 5 мас.% отвод воды из водно-метанольной смеси, используемой далее в качестве рециркулирующего потока, можно осуществлять посредством простой колонны для отгона легких фракций, обеспечивая степень превращения метанола в ДМЭ около 75% (около 92,8% от теоретически возможной).

Сырой метанол, содержащий от 3 до 1 0 мас.% воды, можно получать непосредственно без дистилляции способами, описанными в патентах США №№ 5,177,114 и 5,245,119 и в заявке на патент США № 08/336,298. Использование сырого метанола, полученного согласно указанным способам, в качестве свежего исходного метанола является предпочтительным, поскольку в этих случаях можно использовать простую колонну для отгона легких фракций для отвода воды и получения водно-метанольной смеси, пригодной для дальнейшего использования в качестве рециркулирующего потока при получении ДМЭ.

В качестве свежего исходного метанола можно также использовать сырой промышленный метанол, содержащий 15-18 мас.% воды. Отвод необходимого количества воды и получение водно-метанольной смеси для рециркуляции обеспечивается в этом случае также посредством простой колонны для отгона легких фракций, однако при этом степень превращения метанола в ДМЭ снижается до 70-75% (86,692,8% от теоретически возможной).

При использовании свежего исходного метанола, содержащего воду для достижения сте7 пени превращения метанола более 77% (т.е. более 95,25% от теоретически возможной) вместо простой колонны для отгона легких фракций рекомендуется использовать дефлегмационный дистилляционный аппарат с номинальным количеством теоретических тарелок и коэффициентом дефлегмации. Так, при использовании сырого метанола, содержащего 5 мас.% воды и более, можно осуществлять необходимый отвод воды и рециркуляцию водно-метанольной смеси с помощью колонки с одной теоретической тарелкой, оборудованной в верхней части конденсатором для подачи обратного потока жидкой флегмы к тарелке. Использование более эффективной, чем простая колонна для отгона легких фракций дефлегмационной колонки с коэффициентом дефлегмации около 0,5/1, позволяет получать ДМЭ с выходом 76% и более из свежего исходного метанола, содержащего, примерно, до 15 мас.% воды.

На чертеже показан вариант реализации способа в соответствии с изобретением. Поток свежего исходного метанола 2 и рециркулирующий водно-метанольный поток 3 объединяют и под давлением от около 1 0 до около 1 2 абсолютных атмосфер (ата), создаваемым компрессором 4, подают по линии 6 в теплообменник 8, где нагревают до температуры около 288343°С (550-650°F) вместе с поступающей туда по линии 1 4 газообразной смесью продуктов реакции. Полученный таким образом метанолсодержащий поток поступает по линии 1 0 в реактор 1 2, где он контактирует с кислотным катализатором, таким, как кислый алюминий, и где часть метанола, содержащаяся в этом потоке, превращается в ДМЭ и побочный продукт воду. Газообразную смесь продуктов реакции, включающую ДМЭ, непрореагировавший метанол и воду, по линии 1 4 пропускают через теплообменник 8, а затем по линии 16 подают в охлаждаемый водой теплообменник 18. Здесь газообразные продукты охлаждают до температуры около 66-93 °С (150-200°F) и затем по линии 20 подают в дистилляционную колонку 22 для отделения ДМЭ и примесных количеств других эфиров, например, метилэтилового эфира, от непрореагировавшего метанола и воды, содержащейся в газообразной смеси продуктов реакции.

Давление в колонке для дистилляции ДМЭ составляет 9,5-11 ата. ДМЭ извлекают в виде верхнего потока 23 и пропускают через охлаждаемый водой теплообменник 24, откуда его подают по линии 26 в конденсатор 28. Выходящий из конденсатора 28 жидкий конденсат 30, состоящий из ДМЭ и других высококипящих эфиров, разделяют на два потока. Одну часть потока конденсата возвращают по линии 32 обратным потоком в дистилляционную колонку 22, а вторую часть потока извлекают как продукт реакции ДМЭ и по линии 34 подают в резервуар для хранения конечного продукта или же подвергают другой последующей переработке. В случае необходимости, осуществляют дистилляцию ДМЭ для отделения его от примесных количеств высококипящих эфиров, например, метилэтилового эфира. Согласно данному изобретению можно получать ДМЭ с высокой степенью чистоты без дорогостоящей дистилляции метанола с целью отделения примесных количеств этанола, приводящего к образованию метилэтилового эфира. Выходящую из дистилляционной колонки 22 в виде нижнего потока смесь метанола и воды 36 делят на два потока. Одну часть потока по линии 38 пропускают через испаритель 40 для нагрева до температуры около 160-249°С (320-480°F) и затем подают по линии 42 обратно в нижнюю секцию колонки 22. Вторую часть потока пропускают по линии 44 через вентиль 46 и затем по линии 48 подают в верхнюю часть колонны для отгона легких фракций 50, давление в которой составляет 1 ата. Выходящий из колонны 50 нижний поток, содержащий воду и менее 0,05 мас.% метанола, делят на два потока. Одну часть этого водного потока выводят из реакционного цикла по линии 54. Вторую часть потока подают по линии 56 в испаритель 58, где нагревают до температуры около 102-110°С (215-230°F) и затем возвращают по линии 60 в нижнюю секцию колонны 50. Смесь воды и метанола в виде верхнего потока 62 подают в охлаждаемый водой теплообменник 64 и затем в конденсатор метанола 66. Выходящий из конденсатора 66 жидкий метанольный конденсат 68 подают по линии 3 для соединения с потоком свежего исходного метанола, поступающим по линии 2.

В случае необходимости рекуперации остаточных количеств парообразного ДМЭ выходящий из конденсатора 28 газообразный верхний поток 29 промывают потоком свежего исходного метанола. В этом случае газообразный верхний поток 29 направляют в скруббер 70, в который затем противотоком подают свежий исходный метанол по линии 72. Полученную в скруббере 70 газообразную смесь сбрасывают по линии 74, а поток метанола подают в линию 76 и объединяют с рециркулирующим воднометанольным потоком в линии 3, как показано на чертеже (или же добавляют к свежему исходному метанолу в линии 2, на чертеже это не показано).

Примеры

Данные примеры приведены для лучшего понимания сущности изобретения и преимуществ использования простой колонны для отгона легких фракций с целью превращения водно-метанольного потока, получаемого после рекуперации ДМЭ, в отводимую воду и воднометанольный рециркулирующий поток. Приведенные ниже результаты экспериментов получены при варьировании содержания воды в свежем исходном метаноле от около 1 до около 1 8 мас.%. Характеристики колонны для отгона легких фракций выбирают так, чтобы в получаемом в нем верхнем потоке, используемом далее в качестве рециркулирующего потока в реакторе для получения ДМЭ, молярное соотношение вода:метанол было минимальным.

После стадии рекуперации ДМЭ из газообразной смеси продуктов реакции, смесь метанола и воды подают в колонну для отгона легких фракций. Теоретически возможный состав верхнего потока, который может быть получен из такой питающей смеси при использовании колонны для отгона легких фракций с бесконечным числом теоретических тарелок, или, другими словами, бесконечной высоты, назван теоретическим коэффициентом обогащения. Действительный коэффициент обогащения верхнего газообразного потока, составляющий не менее около 96% от теоретического, был использован для определения состава верхнего газообразного потока, выходящего из такой колонны. Этот коэффициент обогащения равен частному от деления величины мольного отношения вода:метанол в смеси, поступающей в колонну, на величину мольного соотношения вода:метанол в дистилляте, выходящем из колонны. Полученные результаты приведены в примерах 1-11 таблиц IA и IB.

Все приведенные значения получены с учетом того, что константа равновесия реакции превращения метанола в ДМЭ и воду составляет 4,45. При расчетах молекулярные массы метанола, воды и ДМЭ принимали равными 32, 18 и 46, соответственно. Использовались значения давления насыщенного пара водно-метанольной бинарной смеси, приведенные в 6-ом издании Справочника Perry Chemical Engineer (1984), стр. 13-13. Значения для метанола, воды и ДМЭ приведены в кг-моль/час (Ib-moles/hour).

Таблица 1А

Номера примеров
Компоненты	1	2	3	4	5
Исходный поток
Метанол	45,4	45,4	45,4	45,4	45,4
Вода	0,91	1,36	1,81	2,27	2,72
(мас.% воды)	1,11	1,66	2,20	2,74	3,26
Рециркулирующий поток
Метанол	12,338	12,470	12,574	12,674	12,851
Вода	6,541	6,731	6,790	6,845	7,044
(мас.% воды)	0,53	0,54	0,54	0,54	0,55
Газообразная смесь п	родуктов реакции
Метанол	12,383	12,515	12,619	5,769	12,851
Вода	30,105	30,750	31,262	31,770	32,42
ДМЭ	22,657	22,657	22,657	22,657	22,657
Отводимый поток
Метанол	0,045	0,045	0,045	0,045	0,045
Вода	23,565	24,018	24,472	24,925	25,379
Коэффициент обогащения
Теоретический	4,706	4,725	4,740	4,754	7,772
Действитель- ный	4,587	4,550	4,588	4,626	4,587
(Отношение)	0,975	0,961	0,968	0,973	0,961
	Степень	конверсии метанола
	78,54	78,36	78,22	78,08	77,91

Таблица ГВ

Номера примеров
Компо- ненты	6	7	8	9	10	11
Исходный поток
Метанол	45,4	45,4	45,4	45,4	45,4	45,4
Вода	4,1	4,5	6,8	9,1	13,6	18,1
(мас.% воды)	4,82	5,23	7,78	10,11	14,44	18,37
Рециркулирующий поток
Метанол	13,114	13,232	13,735	14,225	15,182	16,057
Вода	7,212	7,412	7,829	8,251	9,263	10,161
(вода: метанол)	0,55	0,56	0,57	0,58	0,61	0,63
Газооб	разная смесь продуктов реакции
Метанол	13,169	13,277	13,780	14,270	15,227	16,103
Вода	33,952	34,605	37,291	39,980	45,528	50,917
ДМЭ	22,657	22,657	22,657	22,657	22,657	22,657
Отводимый поток
Метанол	0,045	0,045	0,045	0,045	0,045	0,045
Вода	26,740	27,193	29,461	37,729	36,265	40,801
Коэффициент обогащения
Теорети- ческий	4,812	4,829	4,894	4,953	5,061	5,151
Действи- тельный	4,691	4,654	4,747	4,830	4,901	5,019
(Отно- шение)	0,975	0,964	0,970	0,975	0,968	0,974
Процент превращения метанола
	77,50	77,34	76,68	76,05	74,85	73,78

Примеры 12-15.

В следующих примерах используют свежий исходный метанол с содержанием воды 5,32 мас.%. При этом мольное соотношение вода:метанол составляет 1:10. Исследование проводят при увеличении мольного соотношения вода:метанол в верхнем потоке, поступающем из колонны для отгона легких фракций, от значения 0,56 (в примере 7, что соответствует 96% максимально возможной мощности колонны) до значений 1,0 и 2,0, соответствующих не более чем 57,4% и 33,1% максимальной мощности колонны, предназначенной для обработки водно-метанольного потока. Дальнейшие эксперименты проводят, используя свежий исходный метанол, содержащий 7 мас.% воды, и рециркулирующий метанолсодержащий поток с мольным соотношением вода:метанол 0,8, а также свежий исходный метанол с содержанием воды 1 5,66 мас.% и рециркулирующий метанолсодержащий поток с мольным соотношением вода:метанол 1,0. Полученные результаты приведены в таблице II.

Таблица II

Номера примеров
Компоненты	7	12	13	14	15
Исходный поток
Метанол	45,4	45,4	45,4	45,4	45,4
Вода	4,54	4,54	4,54	6,069	13,61
(мас.% воды)	5,33	5,33	5,33	7,00	14,44
Рециркулирующий поток
Метанол	13,232	14,533	17,854	14,252	16,321
Вода	7,412	14,533	35,707	11,404	16,321
(вода: метанол)	0,56	1,0	2,0	0,8	1,0
Г азообразная смесь продуктов реакции
Метанол	13,277	32,14	17,899	14,298	16,366

Вода	34,605	41,727	62,901	40,130	52,586
ДМЭ	22,657	22,657	22,657	22,657	22,657
Отводимый поток
Метанол	0,045	0,045	0,045	0,045	0,045
Вода	27,193	27,193	27,193	28,727	36,265
Коэффициент обогащения
Теоретический	4,829	4,989	5,314	4,956	5,176
Действитель- ный	4,654	2,862	1,757	3,508	3,213
(Отношение)	0,964	0,574	0,331	0,7079	0,6207
Процент превращения метанола
	77,34	75,66	71,68	76,02	73,47

Как можно видеть при сравнении данных примера 7 и примеров 12-13, при увеличении содержания воды в верхнем потоке, выходящем из колонны для отгона легких фракций, относительно количества метанола, рекуперируемого для рециркуляции, потребуется десорбер с меньшим числом теоретических тарелок. Это снижает стоимость колонны, несмотря на то, что нагрузки на нагреватель возрастают при увеличении содержания воды в верхнем потоке. Однако оптимальным с точки зрения соотношения степень конверсии метанола/стоимость колонны является использование колонны для отгона легких фракций, обеспечивающей мольное соотношение вода:метанол в верхнем потоке от около 0,6 до около 2,0, предпочтительно от около 0,7 до около 1,2, еще более предпочтительно от около 0,8 до около 1,0.

Кроме того, результаты, приведенные в примерах, свидетельствуют о том, что для поддержания степени конверсии метанола 76% при использовании свежего исходного метанола с содержанием воды 10-15 мас.% простая колонна для отгона легких фракций практически не может быть использована, а рекомендуется использовать относительно простой дефлегмационный дистилляционный аппарат, оборудованный в верхней части конденсатором. В этом случае с использованием простой дистилляционной колонки, снабженной в верхней части конденсатором для подачи обратного потока жидкой флегмы к верхней теоретической тарелке с соотношением коэффициента дефлегмации и коэффициента дистилляции 0,5:1, можно легко получить верхний поток с мольным отношением вода:метанол 0,25.

Изобретение проиллюстрировано выше относительно наиболее предпочтительных вариантов реализации, и специалисты в данной области могут определить по данному описанию возможные изменения и модификации, не изменяющие технической сущности и объема изобретения, описанного выше и охарактеризованного в нижеследующей формуле изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения диметилового эфира и рекуперации его из метанола, включающий контактирование исходного метанолсодержащего потока, состоящего из свежего метанола и образованной в процессе реакции рециркулирующей смеси метанола с водой, с катализатором дегидратации с образованием газообразной смеси продуктов реакции, содержащей диметиловый эфир, метанол и воду, дистилляцию названной газообразной смеси продуктов реакции для рекуперации из нее диметилового эфира с образованием смеси метанола и воды, дистилляцию образованной смеси метанола и воды в дистилляционном аппарате с получением нижнего потока, с содержанием метанола менее 0,5 мас.% и с содержанием воды, равным суммарному содержанию ее в потоке свежего метанола и в газообразной смеси продуктов реакции дегидратации, и верхнего потока, содержащего, по меньшей мере, 99 мас.% метанола от количества метанола, поданного в дистиляционный аппарат, и воду при мольном отношении вода:метанол, по меньшей мере, 0,25, объединение верхнего водно-метанольного потока, поступающего из дистилляционного аппарата, с потоком свежего метанола для получения питающего метанолсодержащего потока, предназначенного для каталитической дегидратации.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток свежего метанола содержит от 3 до 1 8 мас.% воды.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что степень превращения метанола в диметиловый эфир составляет, по меньшей мере, 74%.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что степень превращения метанола в диметиловый эфир составляет, по меньшей мере, 76%.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что мольное отношение вода: метанол в верхнем потоке, поступающем из дистилляционного аппарата, составляет не более 2,0.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что дистилляционным аппаратом является колонна для отгона легких фракций, а мольное отношение вода:метанол в верхнем потоке, поступающем из названной колонны, составляет, по меньшей мере, 0,6.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что мольное отношение вода: метанол в верхнем потоке, поступающем из названной колонны, составляет не более 1,0.
8. Способ по п.5, отличающийся тем, что степень превращения метанола в диметиловый эфир составляет, по меньшей мере, 71,5%.
9. Способ по п.7, отличающийся тем, что степень превращения метанола в диметиловый эфир составляет, по меньшей мере, 75%.
10. Способ по п.4, отличающийся тем, что свежий метанол содержит 7 мас.% воды.
11. Способ по п.7, отличающийся тем, что свежий метанол содержит от 3 до 1 0 мас.% воды.
1 2. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что рекуперированный из газообразной смеси продуктов реакции диметиловый эфир дополни13 тельно подвергают дистилляции с целью отделения и извлечения высококипящих эфиров.
13. Способ по п.6, отличающийся тем, что содержание метанола в нижнем потоке, поступающем из колонны для отгона легких фракций, составляет менее 0,05 мас.%.
14. Способ по п.6, отличающийся тем, что верхний поток, поступающий из колонны для отгона легких фракций, содержит, по меньшей мере, 99,5 мас.% метанола, поданного в колонну для дистилляции.
15. Способ получения диметилового эфира и рекуперации его из метанола, включающий контактирование исходного метанолсодержащего потока, состоящего из свежего метанола и образованной в процессе реакции рециркулирующей смеси метанола с водой с катализатором дегидратации, с образованием газообразной смеси продуктов реакции, содержащей диметиловый эфир, метанол и воду, дистилляцию названной газообразной смеси продуктов реакции для рекуперации диметилового эфира с образованием смеси метанола и воды, дистилляцию образованной смеси метанола и воды в дистилляционном аппарате с получением нижнего потока, с содержанием метанола менее 0,5 мас.% и с содержанием воды, равным суммарному ее содержанию в потоке свежего метанола и в газообразной смеси продуктов реакции дегидратации, и верхнего потока, содержащего, по меньшей мере, 99 мас.% метанола от его количества, поданного в колонну для отгона легких фракций, и воду при мольном отношении вода:метанол, по меньшей мере, 0,6, объединение верхнего рециркулирующего воднометанольного потока, поступающего из колонны для отгона легких фракций с потоком свежего метанола для получения питающего метанолсодержащего потока, предназначенного для каталитической дегидратации.
16. Способ получения диметилового эфира и рекуперации его из метанола, включающий контактирование исходного метанолсодержащего потока, состоящего из свежего метанола и воды с содержанием ее от 15 до 18 мас.%, и образованной в процессе реакции рециркулирующей смеси метанола с водой с катализатором дегидратации, с образованием газообразной смеси продуктов реакции, содержащей диметиловый эфир, метанол и воду, дистилляцию названной газообразной смеси продуктов реакции для рекуперации из нее диметилового эфира с образованием смеси метанола с водой, дистилляцию образованной смеси метанола с водой в дефлегмационной дистилляционной колонне с отношением коэффициента дефлегмации к коэффициенту дистилляции менее 0,5, для получения нижнего потока, с содержанием метанола менее 0,05 мас.% и содержанием воды, равным суммарному ее содержанию в свежем метаноле и в газообразной смеси продуктов реакции дегидратации, и верхнего потока, содержащего, по меньшей мере, 99 мас.% метанола от его количества, поданного в дистилляционную колонну, и воду, при мольном отношении вода:метанол, по меньшей мере, 0,25, объединение верхнего рециркулирующего водно-метанольного потока, поступающего из дистилляционной колонны, с потоком свежего метанола для получения питающего метанолсодержащего потока, предназначенного для каталитической дегидратации.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что степень превращения метанола в диметиловый эфир составляет, по меньшей мере, 76%.