JP4824917B2 - ジメチルエーテルの製造方法および装置ならびに軽質成分の分離方法および装置 - Google Patents
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Description
(a)該ジメチルエーテル含有組成物を蒸留塔を用いて蒸留し、軽質成分が富化された塔頂ガスとジメチルエーテルが富化された塔底液とを得る工程;
(b)該塔頂ガスにメタノールを混合し、該塔頂ガスとメタノールとの混合物を冷却して、メタノールとジメチルエーテルを含む液相を形成する工程;
(c)工程(b)で得られた流体を気液分離する工程;
(d)工程(c)で得られた液体部分を蒸留塔に還流する工程;および
(e)工程(c)で得られた気体部分を抜き出す工程
を有する分離方法が提供される。
(f)工程(e)で抜き出した気体を冷却してその一部を液化する工程;および
(g)工程(f)で得られた流体中の液体部分を工程(c)に戻し、残りの気体部分を抜き出す工程
をさらに有することが好ましい。
(h)工程(a)で得られた塔底液を蒸留して、ジメチルエーテルが富化された留分と、ジメチルエーテルより沸点の高い重質成分が富化された留分とに分離する工程
をさらに有することができる。
(II)工程(I)で得られる反応生成物を蒸留塔を用いて蒸留し、ジメチルエーテルより沸点の低い軽質成分が富化された塔頂ガスとジメチルエーテルが富化された塔底液とを得る工程;
(III)該塔頂ガスにメタノールを混合し、該塔頂ガスとメタノールとの混合物を冷却して、メタノールとジメチルエーテルを含む液相を形成する工程;
(IV)工程(III)で得られた流体を気液分離する工程;
(V)工程(IV)で得られた液体部分を該蒸留塔に還流する工程;
(VI)工程(IV)で得られた気体部分を抜き出す工程;および
(VII)工程(II)で得られた塔底液を蒸留して、ジメチルエーテルが富化された留分と、ジメチルエーテルより沸点の高い重質成分が富化された留分とに分離する工程
を有するジメチルエーテルの製造方法が提供される。
(VIII)工程(VII)で得られた重質成分が富化された留分を蒸留して、メタノールが富化された留分と、メタノールより沸点の高い成分が富化された留分とに分離する工程
をさらに有することができる。
(IX)工程(VIII)で得られたメタノールが富化された留分に含まれるメタノールの少なくとも一部を、工程(I)に原料として供給する工程;および/または
(X)工程(VIII)で得られたメタノールが富化された留分に含まれるメタノールの少なくとも一部を、工程(III)に塔頂ガスに混合するメタノールとして供給する工程
をさらに有することができる。
該ジメチルエーテル含有組成物が供給され、軽質成分が富化された塔頂ガスと、ジメチルエーテルが富化された塔底液を排出する蒸留塔;
該塔頂ガスにメタノールを混合し、該塔頂ガスとメタノールとの混合物を冷却して、メタノールとジメチルエーテルを含む液相を形成する液相形成手段;
該液相形成手段から得られる流体を気液分離する塔頂ガス・メタノール気液分離手段;
該塔頂ガス・メタノール気液分離手段で得られた液体部分を該蒸留塔に還流する還流手段;
該塔頂ガス・メタノール気液分離手段で得られた気体部分を抜き出す気体抜き出し手段
を有する分離装置が提供される。
該冷却手段で冷却された流体中の液体部分を前記塔頂ガス・メタノール気液分離手段に戻す手段;
該冷却手段で冷却された流体の気体部分を抜き出す第二の気体抜き出し手段
をさらに有することが好ましい。
をさらに有することができる。
をさらに有することが好ましい。
該反応器で得られる反応生成物が供給され、ジメチルエーテルより沸点の低い軽質成分が富化された塔頂ガスとジメチルエーテルが富化された塔底液とを排出する蒸留塔;
該塔頂ガスにメタノールを混合し、該塔頂ガスとメタノールとの混合物を冷却して、メタノールとジメチルエーテルを含む液相を形成する液相形成手段;
該液相形成手段から得られる流体を気液分離する塔頂ガス・メタノール気液分離手段;
該塔頂ガス・メタノール気液分離手段で得られた液体部分を該蒸留塔に還流する還流手段;
該塔頂ガス・メタノール気液分離手段で得られた気体部分を抜き出す気体抜き出し手段;および
該塔底液を蒸留して、ジメチルエーテルが富化された留分と、ジメチルエーテルより沸点の高い重質成分が富化された留分とに分離するジメチルエーテル分離手段
を有する、ジメチルエーテルの製造装置が提供される。
をさらに有することができる。
をさらに有することが好ましい。
このようにして得た塔頂ガス102にメタノール107を混合し、メタノールとDMEを含む液相を形成する。DMEはメタノールとの相溶性が高い。そのため、塔頂ガスにメタノールを混合することにより、塔頂ガスに含まれるDMEをメタノールに容易に吸収させることができる。メタノールはDMEより沸点が高いので、DMEの沸点より高い温度でメタノール中にDMEを回収することができる。メタノール107は、液体でも気体でもよく、また気液混相であってもよい。
以上の観点から、本発明では、塔頂ガスとメタノールとの混合物を冷却する。
図1では塔頂ガスとメタノールの混合と、混合物の冷却とを離れた個所で行うかのごとくに示されているが、必ずしもその限りではない。例えば図4に示すように、一つの機器の中で、混合と冷却を行うこともできる。
塔頂ガス・メタノール気液分離手段(図1に示した形態ではドラム)4から抜き出された気体部分を、さらに冷却し、軽質成分に随伴するメタノールを液化して回収するためのベントコンデンサー6としては、ガスを冷却することができ、この冷却により液化した部分を回収することができる構造を適宜設計することができる。例えば、多管式熱交換器をベントコンデンサーとして用いることができる。
本発明では、DME製造において、上記軽質成分の分離方法を採用する。
2CH3OH→CH3OCH3+H2O、
2CO+4H2→CH3OCH3+H2O
と表すことができる。
150ton/hのDMEを製造する図3のフローを有するプロセスにおいて、合成ガスを原料としてDME合成反応を行って得た反応生成物を、図1に示すプロセスフローに従って分離する場合についてプロセス設計を行った。条件および結果を表1〜4に示す。コンデンサー2の出口温度は40℃とした。
150ton/hのDMEを製造するプロセスにおいて、合成ガスを原料としてDME合成反応を行って得た反応生成物を、図2に示すプロセスフローに従って分離する場合についてプロセス設計を行った。条件および結果を表1〜3に示す。コンデンサー2の出口温度は約−40℃とした。
2 塔頂ガス・メタノール冷却手段
3 リボイラー
4 塔頂ガス・メタノール気液分離手段
5 昇圧手段
6 ベントコンデンサー
7 スプレーノズル
101 DME含有組成物
102 蒸留塔1の塔頂ガス
103 塔頂ガス・メタノール冷却手段出口流体
104 還流液
105 蒸留塔1の塔底液
106 気液分離手段4から抜き出された気体
107 メタノール
108 気液分離手段4から抜き出された液体
109 排出される軽質ガス
111 ベントコンデンサーから気液分離手段に戻る液体
Claims (14)
- ジメチルエーテルとジメチルエーテルより沸点の低い軽質成分とを少なくとも含むジメチルエーテル含有組成物から軽質成分を分離する分離方法において、
(a)該ジメチルエーテル含有組成物を蒸留塔を用いて蒸留し、軽質成分が富化された塔頂ガスとジメチルエーテルが富化された塔底液とを得る工程;
(b)該塔頂ガスにメタノールを混合し、該塔頂ガスとメタノールとの混合物を冷却して、メタノールとジメチルエーテルを含む液相を形成する工程;
(c)工程(b)で得られた流体を気液分離する工程;
(d)工程(c)で得られた液体部分を蒸留塔に還流する工程;および
(e)工程(c)で得られた気体部分を抜き出す工程
を有する分離方法。 - (f)工程(e)で抜き出した気体を冷却してその一部を液化する工程;および
(g)工程(f)で得られた流体中の液体部分を工程(c)に戻し、残りの気体部分を抜き出す工程
をさらに有する請求項1記載の方法。 - (h)工程(a)で得られた塔底液を蒸留して、ジメチルエーテルが富化された留分と、ジメチルエーテルより沸点の高い重質成分が富化された留分とに分離する工程
をさらに有する請求項1または2記載の方法。 - 工程(h)で得られる重質成分が富化された留分に含まれるメタノールを、工程(b)において塔頂ガスに混合する請求項3記載の方法。
- (I)メタノールおよび合成ガスのうちの少なくとも一方を原料として用い、該原料をジメチルエーテル合成反応させてジメチルエーテルを生成する工程;
(II)工程(I)で得られる反応生成物を蒸留塔を用いて蒸留し、ジメチルエーテルより沸点の低い軽質成分が富化された塔頂ガスとジメチルエーテルが富化された塔底液とを得る工程;
(III)該塔頂ガスにメタノールを混合し、該塔頂ガスとメタノールとの混合物を冷却して、メタノールとジメチルエーテルを含む液相を形成する工程;
(IV)工程(III)で得られた流体を気液分離する工程;
(V)工程(IV)で得られた液体部分を該蒸留塔に還流する工程;
(VI)工程(IV)で得られた気体部分を抜き出す工程;および
(VII)工程(II)で得られた塔底液を蒸留して、ジメチルエーテルが富化された留分と、ジメチルエーテルより沸点の高い重質成分が富化された留分とに分離する工程
を有するジメチルエーテルの製造方法。 - (VIII)工程(VII)で得られた重質成分が富化された留分を蒸留して、メタノールが富化された留分と、メタノールより沸点の高い成分が富化された留分とに分離する工程
をさらに有する請求項5記載の方法。 - (IX)工程(VIII)で得られたメタノールが富化された留分に含まれるメタノールの少なくとも一部を、工程(I)に原料として供給する工程;および/または
(X)工程(VIII)で得られたメタノールが富化された留分に含まれるメタノールの少なくとも一部を、工程(III)に塔頂ガスに混合するメタノールとして供給する工程
をさらに有する請求項6記載の方法。 - ジメチルエーテルとジメチルエーテルより沸点の低い軽質成分とを少なくとも含むジメチルエーテル含有組成物から軽質成分を分離する分離装置において、
該ジメチルエーテル含有組成物が供給され、軽質成分が富化された塔頂ガスと、ジメチルエーテルが富化された塔底液を排出する蒸留塔;
該塔頂ガスにメタノールを混合し、該塔頂ガスとメタノールとの混合物を冷却して、メタノールとジメチルエーテルを含む液相を形成する液相形成手段;
該液相形成手段から得られる流体を気液分離する塔頂ガス・メタノール気液分離手段;
該塔頂ガス・メタノール気液分離手段で得られた液体部分を該蒸留塔に還流する還流手段;
該塔頂ガス・メタノール気液分離手段で得られた気体部分を抜き出す気体抜き出し手段
を有する分離装置。 - 前記気体抜き出し手段により抜き出された気体を冷却してその一部を液化する冷却手段;
該冷却手段で冷却された流体中の液体部分を前記塔頂ガス・メタノール気液分離手段に戻す手段;
該冷却手段で冷却された流体の気体部分を抜き出す第二の気体抜き出し手段
をさらに有する請求項8記載の装置。 - 前記塔底液が供給され、ジメチルエーテルが富化された塔頂ガスと、ジメチルエーテルより沸点が高い重質成分が富化された塔底液とを排出する第二の蒸留塔
をさらに有する請求項8または9記載の装置。 - 前記第二の蒸留塔から排出される塔底液に含まれるメタノールの少なくとも一部を、前記メタノール混合手段に戻す手段
をさらに有する請求項10記載の装置。 - メタノールおよび合成ガスのうちの少なくとも一方をジメチルエーテル合成反応させてジメチルエーテルを生成する反応器;
該反応器で得られる反応生成物が供給され、ジメチルエーテルより沸点の低い軽質成分が富化された塔頂ガスとジメチルエーテルが富化された塔底液とを排出する蒸留塔;
該塔頂ガスにメタノールを混合し、該塔頂ガスとメタノールとの混合物を冷却して、メタノールとジメチルエーテルを含む液相を形成する液相形成手段;
該液相形成手段から得られる流体を気液分離する塔頂ガス・メタノール気液分離手段;
該塔頂ガス・メタノール気液分離手段で得られた液体部分を該蒸留塔に還流する還流手段;
該塔頂ガス・メタノール気液分離手段で得られた気体部分を抜き出す気体抜き出し手段;および
該塔底液を蒸留して、ジメチルエーテルが富化された留分と、ジメチルエーテルより沸点の高い重質成分が富化された留分とに分離するジメチルエーテル分離手段
を有する、ジメチルエーテルの製造装置。 - 前記重質成分が富化された留分を蒸留して、メタノールが富化された留分と、メタノールより沸点の高い成分が富化された留分とに分離するメタノール分離手段
をさらに有する請求項12記載の装置。 - 前記メタノール分離手段で得られたメタノールが富化された留分の少なくとも一部を、前記反応器および/または前記メタノール混合手段に戻す手段
をさらに有する請求項13記載の装置。
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