TWI618692B

TWI618692B - 甲醇製備二甲醚的方法和反應設備以及甲醇製備烯烴的方法和系統

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Publication number: TWI618692B
Application number: TW105126935A
Authority: TW
Inventors: 胡帥; 金鑫
Original assignee: 中國石油化工科技開發有限公司
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2018-03-21
Also published as: US20170137357A1; KR20170057824A; BR102016023459B1; CN106478383A; US10029966B2; ZA201606288B; TW201718453A; KR101902952B1; BR102016023459A2; CN106478383B

Abstract

本發明係有關一種甲醇製備二甲醚的方法，該方法在設置有多個串聯連接的催化劑床層的反應裝置中進行，該方法包括將含甲醇的反應物料分為n股，不同股的反應物料分別從反應裝置的頂部或者催化劑床層之間的側面進料口進入反應裝置進行甲醇製備二甲醚反應，且按照反應物料的流向，n股反應物料的量依次為F1～Fn，反應物料在各股中的分配比例Ki的值等於Fi/F0，F0為F1～Fn之和，i為1到n之間的整數，n為大於1的整數，其特徵在於，控制進入第一個催化劑床層的物料的溫度T1在下述範圍內：290-50K1≤T1≤150K1² -271K1+397.5；其中，1＞K1≥0.5，T1的單位為℃。本發明的方法能夠解決現有甲醇製備二甲醚反應裝置中催化劑床層溫差大、熱點溫度高、反應易飛溫、催化劑容易衰老、催化劑壽命短、進料能耗高等問題，可應用於甲醇製備二甲醚、甲醇製備丙烯工業生產中。

Description

甲醇製備二甲醚的方法和反應設備以及甲醇製備烯烴的方法和系統

本發明係有關一種甲醇製備二甲醚的方法和包括該甲醇製備二甲醚方法的甲醇製備烯烴的方法，以及甲醇製備二甲醚的反應設備及包括該反應設備的甲醇製備烯烴的系統。

固定床反應器是一種常見的反應器，最常見的設計是反應器內部有一個固定床層和多個固定床層，並且在多個固定床床層時，這些固定床床層高度相等或者沿著物料流動方向床層高度逐級遞增設計，從而沿著物料流動方向各級進料量相等或者逐級遞增。倪進方、朱開巨集等在中國大陸出版的《化學工程》（1993年，21卷，第3期，43-48頁）中描述了在實際工業生產中，苯與乙烯製備乙苯固定床反應器就是按照固定床的各個床層高度相等的思想設計的，從而進料量各級相等；而甲苯甲基化生產二甲苯技術中固定床反應器和德國魯奇公司的甲醇製備丙烯裝置中固定床主反應器，則是反應器內部各個反應床層高度逐級遞增的設計思路，從而進料量逐級遞增。

丙烯是一種需求量很大的基本有機化工原料，主要來自於石油加工過程。隨著石油資源的日益匱乏，發展由煤或天然氣等非石油資源製備丙烯的技術越來越引起國內外的重視。由甲醇為原料製取丙烯（MTP）是最有希望取代石油路線的新型工藝。煤或天然氣製備合成氣，再由合成氣製取甲醇和二甲醚是成熟的工藝技術。因此，從甲醇製備丙烯是煤製備烯烴路線的關鍵技術，因而有關甲醇製備二甲醚方法的研究開展的如火如荼。

例如，美國專利US2014408描述了在催化劑如氧化鋁、二氧化鈦和氧化鋇下由甲醇製備DME的方法，其中較佳為350~400℃的溫度。德國專利DE3817816描述了結合到甲醇合成裝置中、用於通過甲醇的催化脫水而製備二甲醚的方法，使用的是絕熱一段固定床反應器。上述方法的工藝流程圖如圖1所示，流量為F1、溫度為T0的物料加熱至溫度T1後進入反應器R1內的催化劑床層BDE1進行反應。

上述方法採用單段絕熱固定床反應器，雖然結構簡單，但是催化劑床層溫升近130℃，熱點溫度近400℃，使得催化劑內部結構不穩定，容易衰老，而且催化劑壽命縮短。另外由於是一段固定床反應器，所有的進料物料都需要加熱到絕熱催化劑床層啟動反應所需要的啟動溫度，進料能耗較高。熱點溫度是指催化劑床層溫度沿軸線上溫度的最高點。熱點溫度過低，則意味著反應不充分，轉化率不高；熱點溫度過高，則反應太過劇烈，容易造成反應失控，從而飛溫，大量副反應發生，溫度進一步升高的惡性循環，不僅會造成物料損失、設備危害，還會造成催化劑骨架坍塌，從而影響催化劑的壽命。

近年德國魯奇MTP工藝技術在神華寧煤煤基烯烴專案的應用標誌著甲醇製備丙烯技術的工業化已經取得了突破，該技術使用固定床反應器，採用預反應與主反應相結合的二級反應工藝。其中，預反應就是甲醇部分轉化生成二甲醚的反應，主反應是預反應產物進入第二個反應器中繼續反應生成丙烯的反應。由於德國魯奇MTP工藝技術中甲醇轉化生成二甲醚的反應是強放熱反應，且和現有技術一樣，都採用一段固定床反應器，從而造成甲醇製備二甲醚反應裝置中催化劑床層溫差大、熱點溫度高、催化劑容易衰老、催化劑壽命短、進料能耗高的問題。

中國專利CN 103813852A公開了一種用於由甲醇製備二甲醚的冷卻反應器。物料先進入反應器內部一個絕熱催化劑床層來啟動反應，隨後通過直接或間接熱交換冷卻的緩和區，最後物料再通過作為調節區的絕熱催化劑床流出反應器。其中緩和區是管式反應器，可以採用順流或者逆流的方式熱交換，也可以採用注射液體甲醇作為液體介質。該方法雖然有效的控制了反應熱點溫度，利用了反應熱量，但是反應器設計製造相當複雜，催化劑的裝填特別耗時，尤其是緩和區的管式反應器，在兩個固定床中間，催化劑的裝填更是費時費力。另外所有的進料物料都需要加熱到絕熱催化劑床層啟動反應所需要的啟動溫度，因此進料能耗較高。

本發明的目的是為了解決現有技術中催化劑床層溫差大、熱點溫度高、催化劑容易衰老、催化劑壽命短、進料能耗較高的問題，提出了一種新的甲醇製備二甲醚的方法和包括該甲醇製備二甲醚方法的甲醇製備烯烴的方法，以及甲醇製備二甲醚的反應設備及包括該反應設備的甲醇製備烯烴的系統，該方法用於甲醇製備二甲醚反應時，具有催化劑床層溫差小、熱點溫度低、催化劑不容易衰老、催化劑壽命長、進料能耗低等優點。

為了解決上述技術問題，本發明第一方面提供了一種甲醇製備二甲醚的方法，該方法在設置有多個串聯連接的催化劑床層的反應裝置中進行，該方法包括將含有甲醇的反應物料分為n股，不同股的反應物料分別從反應裝置的頂部或者催化劑床層之間的側面進料口進入反應裝置進行甲醇製備二甲醚反應，且按照反應物料的流向，n股反應物料的量依次為F1～Fn，反應物料在各股中的分配比例Ki的值等於Fi/F0，F0為F1～Fn之和，i為1到n之間的整數，n為大於1的整數，其中，控制進入第一催化劑床層的物料的溫度T1在下述範圍內：

290-50K1≤T1≤150K1² -271K1+397.5；

其中，1＞K1≥0.5，T1的單位為℃。

根據本發明的一種較佳實施方式，其中，2≤n≤8，較佳為2≤n≤6。

根據本發明的一種較佳實施方式，其中，0.95≥K1≥0.6，較佳為0.9≥K1≥0.6。

根據本發明的一種較佳實施方式，其中，1＞K1≥0.6，較佳為0.95≥K1≥0.7，更佳為0.9≥K1≥0.75。

根據本發明的一種較佳實施方式，其中，反應物料在第i股中的分配比例Ki≥（1-）×50%，較佳為Ki≥（1-）×60%，更佳為Ki≥（1-）×70%，其中i≠1。

根據本發明的一種較佳實施方式，其中，所述反應裝置包括一個或多個固定床反應器，多個催化劑床層設置在一個或者多個固定床反應器中。

根據本發明的一種較佳實施方式，其中，所述反應裝置包括一個固定床反應器，多個催化劑床層設置在同一個固定床反應器中；或者

所述反應裝置包括多個固定床反應器，且在一個固定床反應器中設置1個催化劑床層。

本發明第二方面提供了一種甲醇製備二甲醚的反應設備，該設備包括供料裝置、流量控制裝置、加熱裝置和反應裝置，所述反應裝置中設置有多個催化劑床層，供料裝置用於對至少兩個催化劑床層提供含甲醇的氣相物料，流量控制裝置設置在供料裝置和反應裝置之間，至少用於控制進入第一催化劑床層的氣相物料的量，按照氣相物料的流向，加熱裝置設置在供料裝置與第一催化劑床層之間，以對提供給第一催化劑床層的含甲醇的氣相物料加熱，其特徵在於，所述供料裝置為氣相供料裝置，形成所述催化劑床層的催化劑為甲醇製備二甲醚催化劑。

根據本發明的一種較佳實施方式，氣相供料裝置與其他催化劑床層之間不設置加熱裝置。

根據本發明的一種較佳實施方式，所述流量控制裝置為流量閥。

根據本發明的一種較佳實施方式，2≤n≤8，較佳為2≤n≤6。

根據本發明的一種較佳實施方式，所述反應裝置包括一個或多個固定床反應器，所述n個催化劑床層設置在一個或者多個固定床反應器中，

較佳地，所述反應裝置包括一個固定床反應器，所述n個催化劑床層設置在同一個固定床反應器中；或者

所述反應裝置包括n個固定床反應器，且在一個固定床反應器中設置1個催化劑床層。

本發明的協力廠商提供了一種甲醇製備烯烴的方法，該方法包括採用上述方法進行由甲醇製備二甲醚的反應，然後將反應所得產物在二甲醚製備烯烴條件下進行製備烯烴的反應。

根據本發明的一種較佳實施方式，所述二甲醚製備烯烴條件包括反應溫度為390～650℃，壓力為0.01～2.00MPa，反應所得產物的品質空速為0.2～6.0小時^-1 。

根據本發明的一種較佳實施方式，所述製備烯烴的反應在包括至少兩個以上的轉化區，從上至下，第一轉化區包括氣體分佈元件和催化劑床層，第二轉化區及其他轉化區包括氣體分佈元件、液體霧化元件和催化劑床層的固定床反應器中進行，將反應所得產物在二甲醚製備烯烴條件下進行製備烯烴的反應的方式包括將反應所得產物分為多股，第一股氣相物流加熱後通過氣體分佈元件送入第一轉化區中，其餘氣相物流不經加熱或冷卻而直接通過氣體分佈元件送入第二轉化區及其他轉化區中，並通過液體霧化元件將液相激冷物流送入第二轉化區及其他轉化區中。

較佳地，第一股氣相物流與所述反應所得產物的重量比為0.08～0.20。

本發明的第四方面提供了一種甲醇製備烯烴的系統，該系統包括甲醇製備二甲醚單元和二甲醚製備烯烴單元，所述甲醇製備二甲醚單元的出料口與二甲醚製備烯烴單元的進料口連通，其特徵在於，所述甲醇製備二甲醚單元為上述甲醇製備二甲醚的反應設備。

根據本發明的較佳實施方式，所述二甲醚製備烯烴單元包括製備烯烴反應裝置和液相激冷物流供料裝置，所述製備烯烴反應裝置包括至少兩個以上的轉化區，從上至下，第一轉化區包括氣體分佈元件和催化劑床層，第二轉化區及其他轉化區包括氣體分佈元件、液體霧化元件和催化劑床層，所述液相激冷物流供料裝置與所述液體霧化元件連通並對其供料。

根據本發明的較佳實施方式，該系統還包括設置在甲醇製備二甲醚單元和二甲醚製備烯烴單元之間的流量閥，用於控制來自甲醇製備二甲醚單元的物料進入各個所述轉化區的量；以及設置在甲醇製備二甲醚單元和二甲醚製備烯烴單元的第一轉化區之間的加熱器，用於加熱進入第一轉化區的物料（包括來自甲醇製備二甲醚單元的物料），以使其達到所需的溫度。

根據本發明的較佳實施方式，所述轉化區為2~8個。

根據本發明的較佳實施方式，形成所述製備烯烴反應裝置中的催化劑床層的催化劑為SAPO分子篩。

本發明的上述技術方案，為甲醇製備二甲醚反應器溫度控制提供了可靠的定量的資料支援，並且在反應器開車和運行的時候，可以方便快捷的根據反應器第一反應區分配物料的比例來確定該物料需要加熱的溫度，一旦第一反應區物料分配比例確定，後續各個反應區的物料分配比例也可以容易地確定，從而確定了整個反應器各個反應區的進料分配比例，使得開車和運行過程變得簡單。而且開車和運行過程中無需額外使用其他的熱源或冷源來控制催化劑床層的溫度。

本發明的上述技術方案，使得甲醇製備二甲醚反應器的開車和運行有了精確的資料作為參考，在控制和調節反應區溫度時，有明確的調節方向，從而使得控制和調節反應區溫度更加簡便。

通過採用本發明的上述方法，在其他條件相同的情況下，各個反應區熱點溫度明顯低於美國專利US2014408和德國專利DE3817816所公開的技術方案下對應的熱點溫度。例如，實施例中反應器出口溫度比比較例反應器出口溫度降低12～50℃，催化劑床層熱點溫度降低約12～50℃，從而使得床層溫升降低約12～50℃，因此有效的防止床層飛溫現象，延緩催化劑衰老、延長了催化劑壽命，在實際的裝置中，採用本發明所述技術方案中最優的點作為裝置的正常工況，因此效果會更加好，使得熱點溫度從390℃左右降低到約340℃左右，在保證甲醇轉化率的情況下最大程度的降低了熱點溫度，有效的保護了催化劑，使得催化劑壽命最大化；並且由於本發明所採用的技術方案需要加熱到反應溫度的進料量F1小於F0，即K1小於1，在同等進料溫度情況下，加熱負荷降低，故使進料能耗較低，節約了能源。

本發明的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

在本文中所披露的範圍的端點和任何值都不限於該精確的範圍或值，這些範圍或值應當理解為包含接近這些範圍或值的值。對於數值範圍來說，各個範圍的端點值之間、各個範圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值範圍，這些數值範圍應被視為在本文中具體公開。在下文中，各個技術方案之間原則上可以相互組合而得到新的技術方案，這也應被視為在本文中具體公開。

為了方便描述，本發明也將一個催化劑床層稱為一個反應區，無論n個催化劑床層是設置中一個反應器中還是設置在多個反應器中。

本發明中，從同一個催化劑床層進入的物料稱為同一股物料，不管是否從同一個入口進入，例如，一個催化劑床層上部的側面開有多個進料口時，由於從該多個進料口進入的物料首先進入同一催化劑床層，因此被稱為同一股物料。

本發明中的「頂部」、「底部」、「上部」和「下部」等表示方向的詞語，均以物料的流向為基準。

本發明中，第一催化劑床層是指最先與反應物料接觸的催化劑床層，儘管該催化劑床層從物理位置上可能是第一個催化劑床層，也可能不是第一個催化劑床層，但較佳為第一個催化劑床層。

根據本發明提供的甲醇製備二甲醚的方法，該方法在設置有多個串聯連接的催化劑床層的反應裝置中進行，該方法包括將含甲醇的反應物料分為n股，不同股的反應物料分別從反應裝置的頂部或者催化劑床層之間的側面進料口進入反應裝置進行甲醇製備二甲醚反應，且按照反應物料的流向，n股反應物料的量依次為F1～Fn，反應物料在各股中的分配比例Ki的值等於Fi/F0，F0為F1～Fn之和，i為1到n之間的整數，n為大於1的整數，其特徵在於，控制進入第一個催化劑床層的物料的溫度T1在下述範圍內：

290-50K1≤T1≤150K1² -271K1+397.5

其中，1＞K1≥0.5，T1的單位為℃。

反應後的產物最後一起經過最後一個催化劑床層後從反應器排出。

如上所述，傳統的甲醇製備二甲醚的方法僅僅依靠經驗值來判斷和調節反應溫度，一般是一邊增加第一反應區（即第一催化劑床層）進料，一邊調節該進料的溫度，再根據第一反應區反應溫度來調節第一反應區進料的溫度。由於反應溫度是滯後的，即第一反應區進料溫度調節後，需要一定的時間才會顯示出調節的效果，因此如果效果不佳或者方向不對，又需要花費大量的時間來重新調節，這個不斷調節的過程很容易造成個別床層溫差大、熱點溫度高、催化劑床層飛溫、超溫等現象出現，以及由此帶來的催化劑容易衰老、催化劑壽命短的問題。因此傳統的方法很容易造成催化劑床層飛溫，並且需要花費大量的時間來找到適當的溫度點。而本發明的方法，使得甲醇製備二甲醚工藝的開車和運行有了精確的資料作為參考，在控制和調節反應區溫度時，有明確的調節方向，從而能夠有效解決催化劑床層溫差大、熱點溫度高、催化劑容易衰老、催化劑壽命短的問題，而且控制和調節反應區溫度更加簡便，進料能耗也得以大大降低。

本發明的方法適用於各種多個（2個以上）催化劑床層的甲醇製備二甲醚工藝，只要催化劑床層數量不小於2即可。本發明中，催化劑床層的數量可以等於反應物料的股數，也可以大於反應物料的股數，只要保證不同股的反應物料從不同的催化劑床層進入反應裝置進行甲醇製備二甲醚反應即可。需要說明的是，本發明中，從不同的催化劑床層進入反應裝置的反應物料稱為不同股反應物料，從相同的催化劑床層進入反應裝置的反應物料稱為同股反應物料，也就是說，即便從不同的入口進入，只要是最先接觸的催化劑床層為同一個催化劑床層，即稱為同股反應物料。

較佳情況下，反應物料的股數n滿足2≤n≤8，例如n為2、3、4、5、6、7或8，較佳為2≤n≤6，更佳為2≤n≤3。

根據本發明提供的甲醇製備二甲醚的方法，只要控制進入第一個催化劑床層的物料的溫度T1在1＞K1≥0.5例如0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.6、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.70、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.8、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.9、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95得到的溫度範圍內即可實現本發明的目的，但較佳情況下，0.95≥K1≥0.6，較佳為0.9≥K1≥0.6。

根據本發明的另一種較佳實施方式，其中，1＞K1≥0.6，較佳為0.95≥K1≥0.7，更佳為0.9≥K1≥0.75。

由於第一股物料占進料總量的50%以上，因此，理論上，只要控制第一股物料的比例和進料溫度即可有效解決飛溫和局部熱點過高的問題，但根據本發明的一種較佳實施方式，進一步控制其他反應區的進料分配比，可以進一步保證各個反應區的物料均在較佳的溫度下進行反應，較佳情況，第一反應區之後的第i個反應區的進料分配比例Ki≥（1-）×50%，例如51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、100%，更佳為Ki≥（1-）×60%，例如61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、100%，進一步更佳為Ki≥（1-）×70%，如70.5%、71%、71.5%、72%、72.5%、73%、73.5%、74%、74.5%、75%、75.5%、76%、76.5%、77%、77.5%、78%、78.5%、79%、79.5%、80%、80.5%、81%、81.5%、82%、82.5%、83%、83.5%、84%、84.5%、85%、85.5%、86%、86.5%、87%、87.5%、88%、88.5%、89%、89.5%、90%、90.5%、91%、91.5%、92%、92.5%、93%、93.5%、94%、94.5%、95%、95.5%、96%、96.5%、97%、97.5%、98%、98.5%、99%、99.5%、100%。

本發明中，表示從第1股物料算起至第i-1股物料的各物料的分配比例之和。同理，1-則表示第i-1股物料之後剩餘的物料的比例（量）。

通過控制T1以及各股反應物料的分配比例Ki，無需額外控制其他各股反應物料的進料溫度，只要保證為氣相進料即可。一般的，其他各股反應物料的進料溫度為90~200℃，較佳為98～180℃，具體取決於上一工藝步驟，一般對於大型規模裝置，來自上一工藝步驟的物料溫度即T0比較高，通常為150~180℃，對於小型規模裝置，來自上一工藝步驟的物料溫度即T0比較低，通常為98~130℃。本發明提供的甲醇製備二甲醚方法可以處理來自上述大型規模裝置的供料，也可以處理小型規模裝置的供料。

通過上述對分配比例的限定可以看出，本發明中反應物料的進料量是遞減的，而且按照物料的流向，每股物料的進料量均不小於該股物料之後的物料的總量，即每股物料的進料量均不小於該股物料以及其後面的物料的總量的50%，較佳不小於60%。本發明採用遞減進料主要是基於以下考慮：反應既是強放熱反應，也是平衡反應，採用上述遞減進料的方式能夠在反應的熱平衡和催化劑的最佳工作溫度區間獲得最佳平衡。

本發明中，各個催化劑床層可以裝填在同一個反應器中，也可以裝填在不同的反應器中，只要保證串聯連接即可。亦即，本發明中所述反應裝置可以包括一個或多個固定床反應器，n個催化劑床層設置在一個或者多個固定床反應器中。根據本發明的一種較佳實施方式，如圖2所示，所述反應裝置包括一個固定床反應器，各個催化劑床層BED1、BED2……BEDn裝填中同一個反應器中。根據本發明的一種較佳實施方式，如圖3所示，所述反應裝置包括n個固定床反應器，各個催化劑床層BED1、BED2……BEDn裝填中不同反應器R1、R2……Rn中，進一步較佳係一個反應器中裝填1個催化劑床層。所述反應器可以是各種能夠用於甲醇製備二甲醚反應的固定床反應器。

為了獲得所需的T1溫度，可以如圖2和圖3所示，在第一個催化劑床層前設置換熱器E1，將溫度為T0的反應物料在送入BED1之前進行預熱至T1溫度。

根據本發明，所述甲醇製備二甲醚的具體操作和工藝條件可以參照現有技術進行。

根據本發明的一種較佳實施方式，其中，各個催化劑床層的高度為500～4000mm。進一步較佳各個催化劑床層的高度為600～3800mm，較佳為800～3600mm。各個催化劑床層的高度可以相同也可以不同。

根據本發明的一種較佳實施方式，其中，所述第一股反應物料相對於第一個催化劑床層的品質空速為0.5～5.0小時^-1 ，較佳為1.0～3.5小時^-1 。

各個催化劑床層的進料空速可以相同或不同，各自可以為0.5～5.0小時^-1 ，較佳為1.0～3.5小時^-1 。

根據本發明的一種較佳實施方式，其中，所述反應裝置內的壓力為0.1～2.0MPaG。

形成所述催化劑床層的催化劑可以是本領域常規使用的各種催化劑，如改性氧化鋁、改性分子篩中的一種或者多種。所述改性氧化鋁例如為鑭系稀土金屬改性氧化鋁，所述改性分子篩例如為稀土金屬和磷酸鹽改性分子篩。所述鑭系稀土金屬例如可以為鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu)中的一種或多種。所述稀土金屬例如可以為鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu)中的一種或多種。較佳所述稀土金屬和磷酸鹽改性分子篩的矽鋁摩爾比為20～1000，更佳為200～500。所述催化劑具體例如可以為中國石化上海石油化工研究院出品的SMAP-500系列、SMAP-100系列、德國魯奇公司DME-1中的一種或多種。

根據本發明提供的甲醇製備二甲醚的方法，該方法不包括通過額外使用冷源或熱源來控制催化劑床層的溫度的步驟。

根據本發明的一種較佳實施方式，本發明提供的甲醇製備二甲醚方法可以採用如圖2和圖3所示的工藝流程：將進料溫度為T0的總進料F0分為n股，第一股進料F1送入換熱器E1中加熱至溫度為T1，送入第一反應區BED1進行反應，反應完成後出第一反應區的物料與第二股進料F2進行混合，混合後的物料送入第二反應區BED2進行反應，反應完成後出第二反應區的物料與第三股進料F3進行混合，混合後的物料送入第三反應區BED3進行反應，依次類推，直到反應物料在第n反應區進行反應完成後出反應器。

如圖所示，圖2與圖3的區別僅在於多個催化劑床層是裝填在一個反應器中還是多個反應器中。

根據本發明提供的甲醇製備二甲醚方法，原料甲醇可以是純甲醇（即純度大於99品質%的工業甲醇），也可以是含水的甲醇（較佳水含量低於20品質%），還可以是含有其他雜質的甲醇，只要這些雜質不影響甲醇製備二甲醚反應即可。由於含有一定量的水能夠降低熱點溫度，因此本發明較佳使用含水的甲醇。綜合熱點溫度和反應效率考慮，較佳原料甲醇中水的含量低於18品質%，較佳低於10品質%，更佳低於8品質%。

甲醇製備二甲醚催化劑已在上文中進行了描述，在此不再贅述。

根據本發明的上述方法，由於只需要控制進入第一個催化劑床層的物料的溫度和分配比例即可實現本發明的目的，而無需對提供給其他催化劑床層的氣相物料的溫度進行控制，因此本發明提供的反應設備中氣相供料裝置與其他催化劑床層之間不設置加熱裝置。

根據本發明的一種較佳實施方式，氣相供料裝置與反應裝置之間設置有多個流量控制裝置，以控制進入各個催化劑床層的氣相物料的量。也可以通過其他方式來控制分配比例K1在上述範圍內。所述流量控制裝置可以是各種能夠實現流量控制的元件。較佳地，本發明中所述流量控制裝置為流量閥。

根據本發明提供的上述方法，由於只需要控制進入第一催化劑床層的第一股物料的溫度和分配比例即可實現本發明的目的，而無需進一步採用其他手段控制其他物料或反應器內的溫度，因此，本發明提供的甲醇製備二甲醚的反應設備不包括對催化劑床層提供液相物料的液相供料裝置，例如不包括液相激冷物料的供料裝置。

根據本發明的一種較佳實施方式，甲醇製備二甲醚裝置中的催化劑床層的數量為2~8，較佳為2~6，更佳為2或3。由於甲醇製備二甲醚反應是一個平衡反應，與反應壓力關係不大，甲醇轉化率通常在80%～85%，只要在該區間範圍之內，反應結果都是較好的。一般來說，床層數量越多，各段溫升越小，熱點溫度也較低，但是過多的催化劑床層數量會增加設備製造複雜程度，增加反應器控制複雜程度，增加設備投資。此外熱點溫度過低，反應也會處於不穩定狀態，甲醇轉化率較低；熱點溫度在一定範圍內升高，甲醇轉化率會增加，通常熱點溫度高於380℃時，反應會處於不穩定狀態，反應極易飛溫，溫度控制難度增加,因此製備二甲醚反應考察的重點是熱點溫度，需要選擇一個合適的催化劑床層數量。通常控制熱點溫度在320℃～383℃，較佳控制熱點溫度在330℃～360℃。

各個催化劑床層的高度可以相同也可以不同，由於本發明各個催化劑床層進料量沿著物料流動的方向逐級減少，根據工程設計原則，較佳催化劑床層高度從上往下逐級遞減。

根據本發明的一種較佳實施方式，所述反應裝置包括一個或多個固定床反應器，所述多個催化劑床層設置在一個或者多個固定床反應器中，

較佳地，所述反應裝置包括一個固定床反應器，所述多個催化劑床層設置在同一個固定床反應器中；或者

根據本發明提供的甲醇製備二甲醚的反應設備還可以包括一個或多個溫度測量裝置，用於檢測各股進料尤其是進入第一催化劑床層的物料的進料溫度和各個催化劑床層的出料溫度以及熱點溫度。

本發明的協力廠商面提供了一種甲醇製備烯烴的方法，該方法包括採用上述方法進行由甲醇製備二甲醚的反應，然後將反應所得產物在二甲醚製備烯烴條件下進行製備烯烴的反應。

根據本發明的一種較佳實施方式，所述二甲醚製備烯烴條件包括反應溫度為390~650℃，較佳為400~600℃，更佳為420~520℃，進一步較佳為450-480℃；壓力為0.01~2MPa，較佳為0.02~1MPa，更佳為0.05~0.5MPa，進一步較佳為0.05~0.1 MPa；反應所得產物的品質空速為0.01～6小時^-1 ，較佳為0.05~2小時^-1 ，更佳為0.1~4小時^-1 ，更佳為0.5~1小時^-1 。

本發明中，除非另有說明，甲醇製備二甲醚反應中各個催化劑床層的空速為各股物料F1、F2…Fn相對於對應催化劑床層BED1、BED2…BEDn的空速，二甲醚製備烯烴反應的空速為總空速，即全部的物料相對於全部的二甲醚製備烯烴催化劑的空速。

本發明中，除非另有說明，所述壓力均指表壓。

較佳地，一個轉化區包括一個催化劑床層。

各個催化劑床層的高度各自可以為100~1000mm，較佳為200~600mm。較佳情況下，二甲醚製備烯烴催化劑床層的總高度為200~6000mm，進一步較佳為500~3000mm。各個催化劑床層的高度可以相同也可以不同，較佳從上往下，催化劑床層高度逐漸變大。

根據本發明的一種較佳實施方式，第一股氣相物流與所述反應所得產物的重量比為0.08～0.25，較佳為0.1~0.2。其他各股氣相物流的量較佳各自相等。

根據本發明的一種較佳實施方式，本發明提供的甲醇製備烯烴的方法包括以下步驟：

（1）將反應物料甲醇分為n股，不同股的反應物料分別從反應裝置的頂部或者側面催化劑床層之間的進料口進入反應裝置進行脫水反應，且按照反應物料的流向，n股反應物料的量依次為F1～Fn，反應物料在各股中的分配比例Ki的值等於Fi/F0，F0為F1～Fn之和，i為1到n之間的整數，n為大於1的整數，其特徵在於，控制進入第一個催化劑床層的物料的溫度T1在下述範圍內：

290-50K1≤T1≤150K1² -271K1+397.5

其中，1＞K1≥0.5，T1的單位為℃；

（2）將步驟（1）所得反應後的產物一部分加熱至所需溫度後從製備烯烴反應裝置的頂部進料，另一部分不經加熱或冷卻而直接分成多股，從製備烯烴反應裝置的催化劑床層之間的側面進料口送入，進行製備烯烴反應；並從製備烯烴反應裝置的催化劑床層之間的側面進料口送入激冷物料。

步驟（1）和步驟（2）中涉及的反應條件分別對應於前述甲醇製備二甲醚反應的條件和二甲醚製備烯烴反應的條件，因為前文已清楚描述，故在此不再贅述。

根據本發明提供的甲醇製備烯烴的系統，所述二甲醚製備烯烴單元可以使用現有的各種二甲醚製備烯烴的設備。根據本發明的一種較佳實施方式，所述二甲醚製備烯烴單元包括製備烯烴反應裝置和液相激冷物流供料裝置，所述製備烯烴反應裝置包括至少兩個以上的轉化區，從上至下，第一轉化區包括氣體分佈元件和催化劑床層，第二轉化區及其他轉化區包括氣體分佈元件、液體霧化元件和催化劑床層，所述液相激冷物流供料裝置與所述液體霧化元件連通並對其供料。

較佳地，該系統還包括設置在甲醇製備二甲醚單元和二甲醚製備烯烴單元之間的流量控制裝置（較佳為流量閥），用於控制來自甲醇製備二甲醚單元的物料進入各個所述轉化區的量；以及設置在甲醇製備二甲醚單元和二甲醚製備烯烴單元的第一轉化區之間的加熱器，用於加熱進入第一轉化區的物料（包括來自甲醇製備二甲醚單元的物料以及選擇性通入的惰性組分），以達到所需的溫度（一般為350~550℃，較佳為390~500℃）。

較佳地，所述轉化區為2~8個，更佳為3~6個。

形成所述製備烯烴反應裝置中的催化劑床層的催化劑可以為各種適合MTP工藝的催化劑，包括但不限於改性分子篩。所述改性分子篩例如為稀土金屬和磷酸鹽改性分子篩。所述稀土金屬例如可以為鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu)中的一種或多種。較佳所述稀土金屬和磷酸鹽改性分子篩的矽鋁摩爾比為20～1000，更佳為200～500。所述改性分子篩例如為ZSM系列的分子篩催化劑，如ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-23和ZSM-35中的一種或多種。所述催化劑具體例如可以為中國石化上海石油化工研究院出品的SMAP-100、德國魯奇公司出品的MTPROP-1中的一種或多種。

上述有關二甲醚製備烯烴的方法和裝置可以參見中國專利CN103421561A，該文獻在此引入本發明中作為參考。

根據本發明的一種較佳實施方式，本發明提供的甲醇製備烯烴的工藝流程如圖4-圖5所示：將原料甲醇（F0、T0）分成流量分別為F1、F2……Fn的n股，第一股經加熱器E1加熱至T1後從固定床反應器R1的頂部送入反應器的第一催化劑床層BED1，其餘各股不經特別加熱和降溫（通常仍為溫度T0）各自從反應器的側面進料口送入各催化劑床層BED2…BEDn，反應後的物料20從反應器底部排出，一部分（物流24）通過加熱器E2加熱後經第一轉化區的氣體分佈元件22從製備烯烴反應器（MTP反應器）11頂部進入第一轉化區，另一部分（物流25）分成多股物流分別經相應轉化區的氣體分佈元件22進入第二轉化區及其他轉化區，液相激冷物料28分成與氣相物料對應的多股份別經相應轉化區的液體霧化元件23進入第二轉化區及其他轉化區，與催化劑床層12接觸進行製備烯烴反應，得到的物料從反應器底部排出（物流15）。

較佳地，還將惰性組分（物流27）與物流24混合並加熱後（物流26）送入第一轉化區，所述惰性組分例如可以為外界加入的烷烴、反應產物分離提純後的混合烴類、外界加入的氮氣等惰性氣體。惰性組分與物流24的品質流量比較佳為5～10。

所述液相激冷物料28可以為水、甲醇、二甲醚中的一種或多種。液相激冷物料28與物流24的品質流量比較佳為0.5～1.0。

本發明中，所述氣體分佈元件可以是彎管、管式分佈器、弧形分佈器和圓形分佈器中的一種或其組合件。

所述液體霧化元件較佳為氣體壓縮霧化器或噴嘴。

如圖所示，圖4與圖5的區別僅在於甲醇製備二甲醚反應的多個催化劑床層是裝填在一個反應器中還是多個反應器中。

下面的實施例將對本發明做進一步的說明，但這些實施例並不用於限制本發明。實施例中溫度的單位均為℃，出口溫度均為在反應24小時後測得的結果，熱點溫度採用熱電偶溫度計方法測得，甲醇轉化率=（1-出料中甲醇含量/進料中甲醇含量）×100%計算得到。丙烯收率=甲醇轉化率×丙烯的選擇性，丙烯的選擇性=產物流中丙烯的含量/產物流中所有含碳原子的物質的含量之和。丙烯的選擇性可以採用以下方法計算。採用氣相色譜法測得產物流中各組分的含量。實施例1

以純度大於99品質%的工業甲醇為原料，以中國石化上海石油化工研究院出品的SMAP-500為催化劑，共6個催化劑床層（即n=6），固定床反應器內的壓力為0.5MPaG，各個催化劑床層的進料空速分別為3.5h^-1 、2.5h^-1 、2h^-1 、1.5h^-1 、1h^-1 、1h^-1 ，採用圖4所示的工藝流程進行甲醇製備二甲醚的反應。其中，T0=150℃，F0=1000kg/h，F1=700kg/h，從而K1=0.7。根據公式290-50K1≤T1≤150K1² -271K1+397.5計算可以得到255≤T1≤281.3，分別取T1為260、275、280℃作為第一反應區進料溫度，取Ki=（1-）×70%進行反應，測得各個反應區BED1~BED6的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表1。

MTP反應器中催化劑為中國石化上海石油化工研究院出品的SMAP-100，共6個催化劑床層，除第一股物流，其他各股氣相物流流量相同，物流27為外界加入的氮氣，氮氣品質流量為物流27的6倍。物流28為水、甲醇的混合物，水的含量為95品質%，物流28的溫度為90℃，物流28的品質流量為物流27的0.8倍，其他反應條件和結果如下表2所示。表1 表2 注：T₂₀ 表示物流20的溫度，T₂₆ 表示物流26的溫度，T_H 表示熱點溫度，F₂₄ ：F₂₀ 表示品質流量比，熱點溫度和壓力各自為製備烯烴反應器內的熱點溫度和壓力，空速為製備烯烴反應品質總空速，催化劑壽命為製備烯烴反應催化劑壽命；甲醇含量為物流15中的甲醇含量。以下相同。實施例2

以純度大於99品質%的工業甲醇為原料，以中國石化上海石油化工研究院出品的SMAP-500為催化劑，共3個催化劑床層（即n=3），固定床反應器內的壓力為0.1MPaG，各個催化劑床層的進料空速分別為3h^-1 、2h^-1 、1h^-1 ，採用圖4所示的工藝流程進行甲醇製備二甲醚的反應。其中，T0=180℃，F0=1000kg/h，F1=800kg/h，從而K1=0.8。根據公式290-50K1≤T1≤150K1² -271K1+397.5計算可以得到250≤T1≤276.7，分別取T1為255、265、275℃作為第一反應區進料溫度，取Ki=（1-）×90%進行反應，測得各個反應區BED1~BED3的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表3。

MTP反應器中催化劑為中國石化上海石油化工研究院出品的SMAP-100，共6個催化劑床層，除第一股物流，其他各股氣相物流流量相同，物流27為外界加入的氮氣，氮氣品質流量為物流27的6倍。物流28為水、甲醇的混合物，水的含量為90品質%，物流28的溫度為95℃，物流28的品質流量為物流27的0.6倍，其他反應條件和結果如下表4所示。表3 表4 實施例3

以純度大於99品質%的工業甲醇為原料，以中國石化上海石油化工研究院出品的SMAP-500為催化劑，共5個催化劑床層（即n=5），固定床反應器內的壓力為2MPaG，各個催化劑床層的進料空速均為2h^-1 ，採用圖4所示的工藝流程進行甲醇製備二甲醚的反應。其中，T0=165℃，F0=1000kg/h，F1=750kg/h，從而K1=0.75。根據公式290-50K1≤T1≤150K1² -271K1+397.5計算可以得到252.5≤T1≤278.6，分別取T1為252、265、278℃作為第一反應區進料溫度，取Ki=（1-）×95%進行反應，測得各個反應區BED1~BED6的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表5。

MTP反應器中催化劑為中國石化上海石油化工研究院出品的SMAP-100，共4個催化劑床層，除第一股物流，其他各股氣相物流流量相同，物流27為外界加入的氮氣，氮氣品質流量為物流27的6倍。物流28為水、甲醇的混合物，水的含量為98品質%，物流28的溫度為90℃，物流28的品質流量為物流27的1.2倍，其他反應條件和結果如下表6所示。表5 表6 實施例4

按照實施例1的方法進行甲醇製備二甲醚和烯烴，不同的是，F1=600kg/h，從而K1=0.6。根據公式290-50K1≤T1≤150K1² -271K1+397.5計算可以得到260≤T1≤288.9，分別取T1為260、275、285℃作為第一反應區進料溫度測得各個反應區BED1~BED6的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表7。二甲醚製備烯烴的反應條件和結果如下表8所示。表7 表8 實施例5

按照實施例4的方法進行甲醇製備二甲醚和烯烴，不同的是取Ki=（1-）×60%進行反應，測得各個反應區BED1~BED6的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表9。二甲醚製備烯烴的反應條件和結果如下表10所示。表9 表10 實施例6

按照實施例1的方法進行甲醇製備二甲醚和製備烯烴，不同的是，n=4，F1=900kg/h，從而K1=0.9。根據公式290-50K1≤T1≤150K1² -271K1+397.5計算得到245≤T1≤275.1，分別取T1為245、260、275℃作為第一反應區進料溫度。測得各個反應區BED1~BED4的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表11，MTP反應器的條件和結果如下表12所示。表11 表12 實施例7

按照實施例6的方法進行甲醇製備二甲醚和製備烯烴，不同的是，n=2。測得各個反應區BED1~BED2的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表13，MTP反應器的條件和結果如下表14所示。表13 表14 實施例8

按照實施例7的方法進行甲醇製備二甲醚，不同的是，以甲醇含量為95品質%、水含量為5品質%的含水甲醇為原料，測得各個反應區BED1~BED2的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表15，MTP反應器的條件和結果如下表16所示。表15 表16

通過將表13-14與表15-16的結果進行比較可以看出，水含量的增加有利於降低熱點溫度。本實施例中，5品質%的水含量，熱點溫度降低約20℃。實施例9

按照實施例1的方法進行甲醇製備二甲醚，不同的是，K1=0.8，T1分別取250、263和276℃，以及取Ki=（1-）×80%進行反應。測得各個反應區BED1~BED6的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表17，MTP反應器的條件和結果如下表18所示。表17 表18 實施例10

按照實施例1的方法進行甲醇製備二甲醚，不同的是，n=4，T1分別取255、268和281℃，以及取Ki=（1-）×50%進行反應。測得各個反應區BED1~BED4的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表19，MTP反應器的條件和結果如下表20所示。表19 表20 實施例11

按照實施例8的方法進行甲醇製備二甲醚，不同的是，K1=0.95，T1分別取243、259和275℃進行反應。測得反應區BED1~BED2的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表21，MTP反應器的條件和結果如下表22所示。表21 表22 比較例1

按照美國專利US2014408公開的方法和反應器，採用圖1所示的工藝流程進行甲醇製備二甲醚反應，測得各個反應區出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表23。

製備丙烯採用的反應器和其他反應條件與實施例7相同，結果如下表24所示。表23 表24

將表23-24與實施例6表11-12的結果比較可以看出，為了獲得相同的甲醇轉化率，在相同的入口溫度T1的情況下，比較例1的熱點溫度均較實施例6高12℃左右。由於比較例1後2個點熱點溫度很高，尤其是最後一個點反應溫度已經飛溫，發生大量副反應，嚴重影響製備二甲醚反應催化劑壽命，此外由於製備二甲醚反應器內部副反應的發生，使得丙烯的收率大幅下降。比較例2

按照實施例7的方法進行甲醇製備二甲醚，不同的是，第一股物料的分配比分別取0.1、0.15、0.2、0.3，則入口溫度分別取290℃、285℃、280℃、275℃，測得各個反應區出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表25，MTP反應器的條件和結果如下表26所示。表25 表26

將上表結果對比可以看出，在其他反應條件相同的情況下，比較例2由於未將第一股物料的分配比控制在0.5至小於1的範圍內，雖然入口溫度與實施例差別不大，但是由於K1比值過小，只有第一段催化劑床層中少量的甲醇處於最佳反應溫度區間，大量甲醇在後續催化劑床層進行反應，然而第一催化劑床層製備二甲醚反應放熱不足以維持後續反應在平穩的反應溫度下進行，使得製備二甲醚反應溫度大幅降低，達不到穩定反應所需的反應溫度，故甲醇轉化率大幅降低，反應出口溫度也很低。

製備二甲醚反應的差的反應結果也直接影響後續製備烯烴的反應，製備烯烴反應雖然物流26溫度在較優值附近，但是反應結果依然較差，製備烯烴催化劑壽命大幅下降，丙烯收率大幅降低，未反應的甲醇含量也大幅上升。比較例3

按照實施例7的方法進行甲醇製備二甲醚，不同的是，分別取T1為230、和320℃作為第一反應區進料溫度，測得各個反應區BED1~BED2的出口溫度、熱點溫度、甲醇轉化率結果如表27。表27

按照本發明所述的技術方案，可以看出本發明反應進料溫度T1的區間在245～289℃之間。而在比較例中，T1為230、320℃，不在上述區間範圍內，從表27的結果可以看到T1為230℃時，熱點溫度太低，反應啟動不了，大量甲醇沒有轉化；T1為320℃時，熱點溫度過高，結果該溫度超出反應床層催化劑承受限度，造成飛溫，影響催化劑的壽命，此時甲醇轉化率很高，主要是發生了大量的甲醇分解的氫氣和二氧化碳的副反應，生產二甲醚的量很少。

實驗證明，採用本發明的方法，製備二甲醚催化劑的使用壽命均大於3年，一般為3-5年，較比較例中所用的方法製備二甲醚催化劑使用壽命高出約30%。

以上詳細描述了本發明的較佳實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。

11‧‧‧反應器
12‧‧‧催化劑床層
15‧‧‧物流
20‧‧‧物料
22‧‧‧氣體分佈元件
23‧‧‧液體霧化元件
24‧‧‧物流
25‧‧‧物流
26‧‧‧物流
27‧‧‧物流
28‧‧‧液相激冷物料
BDE1‧‧‧催化劑床層
BED1‧‧‧催化劑床層
BED2‧‧‧催化劑床層
BEDn‧‧‧催化劑床層
E1‧‧‧換熱器
E2‧‧‧加熱器
F0‧‧‧流量
F1‧‧‧流量
F2‧‧‧流量
Fn‧‧‧流量
R1‧‧‧反應器
R2‧‧‧反應器
Rn‧‧‧反應器
T0‧‧‧溫度
T1‧‧‧溫度

圖示是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在圖示中：圖1為現有技術甲醇製備二甲醚方法的示意流程圖；圖2為本發明甲醇製備二甲醚方法的一種實施方式的示意流程圖；圖3為本發明甲醇製備二甲醚方法的另一種實施方式的示意流程圖；圖4為本發明甲醇製備烯烴方法的一種實施方式的示意流程圖；圖5為本發明甲醇製備烯烴方法的另一種實施方式的示意流程圖。

Claims

一種甲醇製備二甲醚的方法，該方法在設置有多個串聯連接的催化劑床層的反應裝置中進行，該方法包括將含甲醇的反應物料分為n股，不同股的反應物料分別從反應裝置的頂部或者催化劑床層之間的側面進料口進入反應裝置進行甲醇製備二甲醚反應，且按照反應物料的流向，n股反應物料的量依次為F1~Fn，反應物料在各股中的分配比例Ki的值等於Fi/F0，F0為F1~Fn之和，i為1到n之間的整數，n為大於1的整數，其特徵在於：控制進入第一催化劑床層的物料的溫度T1在下述範圍內：290-50K1T1150K1²-271K1+397.5其中，K1為反應物料在第一股中的分配比例，且1>K10.5，T1的單位為℃。
如申請專利範圍第1項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，2n8。
如申請專利範圍第1或2項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，0.95K10.6。
如申請專利範圍第1或2項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，1>K10.6。
如申請專利範圍第1或2項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，反應物料在第i股中的分配比例係Ki(1- K)×50%， K表示從第1股物料算起至第i-1股物料的各物料的分配比例之和，1- K表示第i-1股物料之後剩餘的物料的比例，其中i≠1。
如申請專利範圍第1或2項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，催化劑床層的數量大於或等於n。
如申請專利範圍第1或2項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，該反應裝置包括一個或多個固定床反應器，該多個催化劑床層設置在一個或者多個固定床反應器中，該反應裝置包括一個固定床反應器，該多個催化劑床層設置在同一個固定床反應器中；或者該反應裝置包括多個固定床反應器，且在一個固定床反應器中設置1個催化劑床層。
如申請專利範圍第1項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，2n6。
如申請專利範圍第1或2項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，0.9K10.6。
如申請專利範圍第1或2項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，0.95K10.7。
如申請專利範圍第1或2項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，0.9K10.75。
如申請專利範圍第1或2項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，反應物料在第i股中的分配比例係Ki(1- K)×60%， K表示從第1股物料算起至第i-1股物料的各物料的分配比例之和，1- K表示第i-1股物料之後剩餘的物料的比例，其中i≠1。
如申請專利範圍第1或2項所述之甲醇製備二甲醚的方法，其中，反應物料在第i股中的分配比例係Ki(1- K)×70%， K表示從第1股物料算起至第i-1股物料的各物料的分配比例之和，1- K表示第i-1股物料之後剩餘的物料的比例，其中i≠1。
一種甲醇製備二甲醚的反應設備，該設備包括供料裝置、流量控制裝置、加熱裝置和反應裝置，該反應裝置中設置有多個催化劑床層，供料裝置用於對至少兩個催化劑床層提供含甲醇的氣相物料，流量控制裝置設置在供料裝置和反應裝置之間，至少用於控制進入第一催化劑床層的氣相物料的量，按照氣相物料的流向，加熱裝置設置在供料裝置與第一催化劑床層之間，以對提供給第一催化劑床層的含甲醇的氣相物料加熱，其特徵在於：該供料裝置為氣相供料裝置，形成該催化劑床層的催化劑為甲醇製備二甲醚催化劑。
如申請專利範圍第14項所述之反應設備，其中，該氣相供料裝置與其他催化劑床層之間不設置加熱裝置。
如申請專利範圍第14或15項所述之反應設備，其中，該流量控制裝置為流量閥。
如申請專利範圍第14或15項所述之反應設備，其中，催化劑床層的數量為2~8。
如申請專利範圍第14或15項所述之反應設備，其中，催化劑床層的數量為2~6。
如申請專利範圍第14或15項所述之反應設備，其中，該反應裝置包括一個或多個固定床反應器，該多個催化劑床層設置在一個或者多個固定床反應器中，該反應裝置包括一個固定床反應器，該多個催化劑床層設置在同一個固定床反應器中；或者該反應裝置包括多個固定床反應器，且一個固定床反應器中設置1個催化劑床層。
一種甲醇製備烯烴的方法，該方法包括採用申請專利範圍第1至13項中任一項所述之方法進行由甲醇製備二甲醚的反應，然後將反應所得產物在二甲醚製備烯烴條件下進行製備烯烴的反應。
如申請專利範圍第20項所述之方法，其中，該製備烯烴的反應在包括至少兩個以上的轉化區，從上至下，第一轉化區包括氣體分佈元件和催化劑床層，第二轉化區及其他轉化區包括氣體分佈元件、液體霧化元件和催化劑床層的固定床反應器中進行，將反應所得產物在二甲醚製備烯烴條件下進行製備烯烴的反應的方式包括將反應所得產物分為多股，第一股氣相物流加熱後通過氣體分佈元件送入第一轉化區中，其餘氣相物流不經加熱或冷卻而直接通過氣體分佈元件送入第二轉化區及其他轉化區中，並通過液體霧化元件將液相激冷物流送入第二轉化區及其他轉化區中。
如申請專利範圍第21項所述之方法，其中，第一股氣相物流與該反應所得產物的重量比為0.08~0.2，該二甲醚製備烯烴條件為生成丙烯的條件。
一種甲醇製備烯烴的系統，該系統包括甲醇製備二甲醚單元和二甲醚製備烯烴單元，該甲醇製備二甲醚單元的出料口與二甲醚製備烯烴單元的進料口連通，其特徵在於：該甲醇製備二甲醚單元為申請專利範圍第14至19項中任一項所述之反應設備。
如申請專利範圍第23項所述之系統，其中，該二甲醚製備烯烴單元包括製備烯烴反應裝置和液相激冷物流供料裝置，該製備烯烴反應裝置包括至少兩個以上的轉化區，從上至下，第一轉化區包括氣體分佈元件和催化劑床層，第二轉化區及其他轉化區包括氣體分佈元件、液體霧化元件和催化劑床層，該液相激冷物流供料裝置與該液體霧化元件連通並對其供料。
如申請專利範圍第24項所述之系統，其中，該系統還包括設置在甲醇製備二甲醚單元和二甲醚製備烯烴單元之間的流量控制裝置，用於控制來自甲醇製備二甲醚單元的物料進入該各個轉化區的量；以及設置在甲醇製備二甲醚單元和二甲醚製備烯烴單元的第一轉化區之間的加熱器，用於加熱進入第一轉化區的物料。
如申請專利範圍第24或25項所述之系統，其中，該轉化區為2~8個。
如申請專利範圍第24或25項所述之系統，其中，形成該甲醇製備二甲醚反應裝置中的催化劑床層的催化劑為改性氧化鋁、改性分子篩中的一種或者多種；形成該製備烯烴反應裝置中的催化劑床層的催化劑為改性分子篩。