WO2001017937A1 - Method for producing dimethylether - Google Patents

Method for producing dimethylether Download PDF

Info

Publication number
WO2001017937A1
WO2001017937A1 PCT/EP2000/008506 EP0008506W WO0117937A1 WO 2001017937 A1 WO2001017937 A1 WO 2001017937A1 EP 0008506 W EP0008506 W EP 0008506W WO 0117937 A1 WO0117937 A1 WO 0117937A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat transfer
dimethyl ether
transfer apparatus
methanol
combined mass
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/008506
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Manfred Roth
Anselm Schmitt
Original Assignee
Siemens Axiva Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Axiva Gmbh & Co. Kg filed Critical Siemens Axiva Gmbh & Co. Kg
Priority to EP00964077A priority Critical patent/EP1214281A1/en
Publication of WO2001017937A1 publication Critical patent/WO2001017937A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01—Preparation of ethers
    • C07C41/09—Preparation of ethers by dehydration of compounds containing hydroxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01—Preparation of ethers
    • C07C41/34—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
    • B01J2219/00085—Plates; Jackets; Cylinders
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a process for the continuous production of dimethyl ether by catalytic dehydration of methanol in a reactor at a temperature in the range from 150 ° C to 450 ° C and a pressure of
  • the invention further relates to an apparatus for performing the method.
  • the dehydration product is usually introduced into a column above the bottom.
  • the dimethyl ether is drawn off above the feed point, while a mixture of methanol and water is obtained in the bottom, which is usually worked up in a second column.
  • This process is associated with high energy and investment costs, so that from the point of view of
  • the invention was therefore based on the object of providing an improved, more cost-effective and alternative method.
  • the invention therefore relates to a process for the continuous production of dimethyl ether by catalytic dehydration of methanol in one
  • Reactor at a temperature in the range of 150 ° C to 450 ° C and a pressure of 1 to 40 bar absolute and cleaning of the dehydration product by partial condensation and / or absorption characterized in that the dehydration product after the reactor in a combined substance and Heat transfer apparatus is initiated and here the cooling of the
  • Dehydration product to a temperature below its dew point is carried out that the condensate is countercurrent to the rising gas phase in the combined mass and heat transfer apparatus, that at one end of the combined mass and heat transfer apparatus, the purified, gaseous dimethyl ether is withdrawn, that at the other end of the combined
  • Mass and heat transfer apparatus the resulting liquid condensate, containing dimethyl ether, methanol and water, is drawn off and that, in countercurrent to the rising gas phase, a washing liquid is added to the upper end of the combined mass and heat transfer apparatus in the combined mass and heat transfer apparatus.
  • the invention also relates to an apparatus for performing this method.
  • the combined mass and heat transfer apparatus is preferably designed so that the condensate resulting from indirect cooling in
  • the dimethyl ether thus obtained is always removed in gaseous form from the combined mass and heat transfer apparatus. It is then introduced or liquefied in a further process step or fed to a membrane system or distillation or adsorption (fine cleaning). That in the combined fabric and
  • the condensate obtained from the heat transfer apparatus also contains excess methanol from the reaction and dissolved dimethyl ether.
  • This condensate is worked up by distillation - the dissolved dimethyl ether can be recycled from here together with methanol into the reaction or, for example, burned, or it can be in another
  • Separation stage e.g. B. a two - ion system, pure dimethyl ether can be removed (methanol analogous to above).
  • wash water can be introduced into the combined mass and heat transfer apparatus, which preferably absorbs methanol, but also to a lesser extent, dimethyl ether from the gaseous reaction mixture. It can be fresh water or the above mentioned. Distillation water can be used for this.
  • the described method proves to be considerably more economical than the previously known methods. It is particularly suitable if both a high and a lower dimethyl ether purity are to be produced in parallel. To obtain a comparatively low dimethyl ether purity, only one distillation column compared to at least 2 columns according to the prior art is required. With the new process, the energy requirement is also significantly lower if the dimethyl ether obtained at the upper end of the combined mass and heat transfer apparatus is distilled to extremely high purity in a second column. The new In addition, the method enables an extremely compact and integrated construction, which according to the state of the art would not be possible or could only be implemented with disproportionately high expenditure.
  • Wise is not intended to do this.
  • FIG. 1 A flow diagram of a preferred embodiment of the method according to the invention
  • Fig. 2 a preferred embodiment of a device for performing the
  • methanol is passed through a preheater (W101), into an evaporator (W100) and evaporated here.
  • the methanol vapor is fed into the reactor (R100) via a heater (W110).
  • the catalytic dehydration of the methanol takes place on a suitable catalyst to dimethyl ether and water.
  • the gaseous reaction mixture consisting of the dimethyl ether, the water of reaction, methanol and impurities is then fed to a combined mass and heat transfer apparatus (W140).
  • This combined mass and heat transfer apparatus is preferably designed so that the condensate formed as a result of the external cooling can be conducted in countercurrent to the gas phase.
  • this is a preferably vertical tube heat exchanger, in which the reaction gas is introduced into the tubes from below, the condensate that forms flows downwards in the tubes as a film and over a collecting or liquid collecting base (x in Fig 2) withdrawn and the gaseous and purified dimethyl ether (stream 210) is withdrawn at the upper end of the tubes.
  • This dimethyl ether can be fed to a distillation column to produce a particularly high purity (B30).
  • a suitable cooling liquid is passed around the pipes (jacket space), which cools both the hot reaction gases by indirect heat transfer and the partial ones
  • wash water can be applied to the upper tube sheet, for example as a falling film.
  • the upper tube plate is equipped with a liquid distribution (y), similarly to falling film evaporators.
  • Condensate is fed to a distillation unit (B23 / B24).
  • the condensate is separated either in two stages in high-purity dimethyl ether (stream 227), a methano fraction (stream 231) and water (stream 229) or the dimethyl ether is recycled to the process together with the methanol in one stage as (stream 206) and / or alternatively discharged as (stream 233).
  • the water is removed from the process (stream 230). In a special mode of operation, this water can also be partly returned as washing liquid (stream 237) to the combined mass and heat transfer apparatus (W 140).
  • W140 combined mass and heat transfer apparatus
  • these are in particular tubular heat exchangers or also suitable plate heat exchangers or spiral heat exchangers.
  • this apparatus can also be designed in several stages or, in addition, with suitable mass transfer devices such as packing,
  • the described method can also be carried out in an apparatus according to the scheme or arrangement in FIG. 2.
  • the methanol evaporator (W100) is arranged on the "bottom" of the system.
  • a so-called Robert evaporator can be used for this - a tubular heat exchanger with an internal circulation pipe.
  • the methanol vapor generated here rises and reaches a superheater (W110), which is also designed as a tube apparatus.
  • W110 superheater
  • the tube reactor (R100) is arranged directly above it, and the catalyst-filled tubes flow through it from bottom to top.
  • the combined mass and heat transfer device (W140) is arranged directly above this, the one with one
  • This gas mixture was cooled or partially condensed in the combined mass and heat transfer apparatus at 4 bara to 40 ° C. and at the same time with
  • the condensate including wash water in the combined mass and heat transfer apparatus had a temperature of 100 ° C and the following composition:
  • the condensate can be worked up, for example, in a column system.

Abstract

The invention relates to a continuous method for producing dimethylether by catalytically dehydrating methanol in a reactor at a temperature of from 150 °C to 450 °C and a pressure of from 1 to 40 bar absolute and purifying the dehydration product by partial condensation and/or absorption. The inventive method is characterized in that the dehydration product, when leaving the reactor, is passed into a combined heat and mass transfer apparatus and is cooled to a temperature below its dew point.

Description

Verfahren zur Herstellung von DimethyletherProcess for the preparation of dimethyl ether
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dimethylether durch katalytische Dehydratisierung von Methanol in einem Reaktor bei einer Temperatur aus dem Bereich von 150 °C bis 450 °C und einem Druck vonThe invention relates to a process for the continuous production of dimethyl ether by catalytic dehydration of methanol in a reactor at a temperature in the range from 150 ° C to 450 ° C and a pressure of
1 bis 40 bar absolut und Reinigung des Dehydratisierungsproduktes durch partielle Kondensation und/oder Absorption. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.1 to 40 bar absolute and cleaning of the dehydration product by partial condensation and / or absorption. The invention further relates to an apparatus for performing the method.
Das genannte Verfahren zur Herstellung von Dimethylether aus Methanol wird u. a. in „Ullmann's Encyclopedia of Chemistry, Sixth Edition, 1998 Electronic Release" beschrieben. In den Patentschriften EP 0270 852 B1 , EP 0340 324 B1 und DD 270901 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem das Dehydratisierungs- produkt oberhalb des Sumpfes einer Kolonne zur Gewinnung von reinem Dimethylether eingespeist wird. In EP 0560 057 A1 wird ferner ein Verfahren beschrieben, in dem das Dehydratisierungsprodukt mit einer Waschflüssigkeit gereinigt wird.The process mentioned for the production of dimethyl ether from methanol is described, inter alia, in "Ullmann 's Encyclopedia of Chemistry, Sixth Edition, 1998 Electronic Release". A process is described in the patents EP 0270 852 B1, EP 0340 324 B1 and DD 270901 A1, in which the dehydration product is fed in above the bottom of a column to obtain pure dimethyl ether EP 0560 057 A1 also describes a process in which the dehydration product is cleaned with a washing liquid.
Alle beschriebenen Verfahren sind gekennzeichnet dadurch, daß das Dehydratisierungsprodukt immer vollständig in eine Kolonne eingeführt wird, das Dehydratisierungsprodukt oberhalb des Sumpfes der Kolonne zur Gewinnung von reinem Dimethylether eingeleitet wird, und daß bei Verwendung von Waschwasser die Zuführung des Dehydratisierungsproduktes oberhalb des Sumpfes erfolgt und 0,5 bis 5 Masseprozent des Einlaufproduktes als Kopfprodukt entnommen werden. Bei den beschriebenen Verfahren erscheint es vorteilhaft, das Dehydratisierungsprodukt flüssig in die Kolonne einzuleiten.All of the processes described are characterized in that the dehydration product is always introduced completely into a column, the dehydration product is introduced above the bottom of the column to obtain pure dimethyl ether, and that when washing water is used, the dehydration product is introduced above the bottom and 0. 5 to 5 mass percent of the enema product can be taken as the top product. In the processes described, it appears advantageous to introduce the dehydration product into the column in liquid form.
Bei der beschriebenen Herstellung von Dimethylether aus Methanol wird üblicherweise das Dehydratisierungsprodukt oberhalb des Sumpfes in eine Kolonne eingeleitet. Oberhalb der Zulaufstelle wird der Dimethylether abgezogen, während im Sumpf ein Gemisch aus Methanol und Wasser anfällt, welches üblicherweise in einer zweiten Kolonne aufgearbeitet wird. Dieses Verfahren ist mit hohem Energie- und Investitionsaufwand verbunden, so daß unter den Gesichtspunkten desIn the described preparation of dimethyl ether from methanol, the dehydration product is usually introduced into a column above the bottom. The dimethyl ether is drawn off above the feed point, while a mixture of methanol and water is obtained in the bottom, which is usually worked up in a second column. This process is associated with high energy and investment costs, so that from the point of view of
Umweltschutzes, der Schonung von Ressourcen, der Energieeinsparung und der Wirtschaftlichkeit ein hohes Interesse an einem Verfahren besteht, welches obige Nachteile zumindest reduziert.Environmental protection, conservation of resources, energy saving and There is a high level of interest in a process that at least reduces the above disadvantages.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes, kostengünstigeres und alternatives Verfahren bereitzustellen.The invention was therefore based on the object of providing an improved, more cost-effective and alternative method.
Vollkommen überraschend und unerwartet wurde gefunden, daß die Einspeisung des Dehydratisierungsproduktes in einem Wärmeübertrager mit indirekter Kühlung (kombinierter Stoff- und Wärmeübertragungsapparat) bereits zu einer ausreichenden Dimethyletherreinheit für eine Reihe von Anwendungen führt.Completely surprisingly and unexpectedly, it was found that feeding the dehydration product in a heat exchanger with indirect cooling (combined mass and heat transfer apparatus) already leads to sufficient dimethyl ether purity for a number of applications.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dimethylether durch katalytische Dehydratisierung von Methanol in einemThe invention therefore relates to a process for the continuous production of dimethyl ether by catalytic dehydration of methanol in one
Reaktor bei einer Temperatur aus dem Bereich von 150 °C bis 450 °C und einem Druck von 1 bis 40 bar absolut und Reinigung des Dehydratisierungsproduktes durch partielle Kondensation und/oder Absorption dadurch gekennzeichnet, daß das Dehydratisierungsprodukt nach dem Reaktor in einen kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat eingeleitet wird und hier die Abkühlung desReactor at a temperature in the range of 150 ° C to 450 ° C and a pressure of 1 to 40 bar absolute and cleaning of the dehydration product by partial condensation and / or absorption characterized in that the dehydration product after the reactor in a combined substance and Heat transfer apparatus is initiated and here the cooling of the
Dehydratisierungsproduktes auf eine Temperatur unterhalb seines Taupunktes erfolgt, daß das anfallende Kondensat im Gegenstrom zur aufsteigenden Gasphase im kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat geführt wird, daß an einem Ende des kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparates der gereinigte, gasförmige Dimethylether abgezogen wird, daß am anderen Ende des kombiniertenDehydration product to a temperature below its dew point is carried out that the condensate is countercurrent to the rising gas phase in the combined mass and heat transfer apparatus, that at one end of the combined mass and heat transfer apparatus, the purified, gaseous dimethyl ether is withdrawn, that at the other end of the combined
Stoff- und Wärmeübertragungsapparates das anfallende flüssige Kondensat, enthaltend Dimethylether, Methanol und Wasser abgezogen wird und daß im Gegenstrom zur aufsteigenden Gasphase im kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat eine Waschflüssigkeit am oberen Ende des kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparates aufgegeben wird.Mass and heat transfer apparatus, the resulting liquid condensate, containing dimethyl ether, methanol and water, is drawn off and that, in countercurrent to the rising gas phase, a washing liquid is added to the upper end of the combined mass and heat transfer apparatus in the combined mass and heat transfer apparatus.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention also relates to an apparatus for performing this method.
Besondere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen offenbart. Es können auch einzelne oder mehrere der in den Unteransprüchen offenbarten Merkmale jeweils für sich oder in Kombination zusammen mit dem Hauptanspruch erfinderische Lösungen der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe darstellen , und es sind auch diese Merkmale beliebig kombinierbar.Particular embodiments are disclosed in the subclaims. One or more of the features disclosed in the subclaims can also be used represent inventive solutions of the object on which the invention is based, either individually or in combination with the main claim, and these features can also be combined as desired.
Der kombinierte Stoff- und Wärmeübertragungsapparat ist vorzugsweise so gestaltet, daß das infolge der indirekten Kühlung anfallende Kondensat imThe combined mass and heat transfer apparatus is preferably designed so that the condensate resulting from indirect cooling in
Gegenstrom zur aufsteigenden Gasphase geführt wird. Der so gewonnene Dimethylether wird immer gasförmig aus dem kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat abgeführt. Er wird anschließend in einen weiteren Prozeßschritt eingeführt oder verflüssigt oder einer Membrananlage oder Destillation oder Adsorption (Feinreinigung) zugeführt. Das im kombinierten Stoff- undCounterflow to the rising gas phase is performed. The dimethyl ether thus obtained is always removed in gaseous form from the combined mass and heat transfer apparatus. It is then introduced or liquefied in a further process step or fed to a membrane system or distillation or adsorption (fine cleaning). That in the combined fabric and
Wärmeübertragunsapparat anfallende Kondensat enthält neben dem Reaktionswasser noch Methanol als Überschuß aus der Reaktion sowie gelösten Dimethylether. Dieses Kondensat wird destillativ aufgearbeitet - der gelöste Dimethylether kann zusammen mit Methanol von hier in die Reaktion zurückgeführt werden oder beispielsweise verbrannt werden, oder es kann in einer weiterenIn addition to the water of reaction, the condensate obtained from the heat transfer apparatus also contains excess methanol from the reaction and dissolved dimethyl ether. This condensate is worked up by distillation - the dissolved dimethyl ether can be recycled from here together with methanol into the reaction or, for example, burned, or it can be in another
Trennstufe, z. B. einem Zwei - Koionnensystem, reiner Dimethylether abgezogen werden (Methanol analog zu oben).Separation stage, e.g. B. a two - ion system, pure dimethyl ether can be removed (methanol analogous to above).
Zur Erzieiung einer höheren Reinheit des am oberen Ende des kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparates anfallenden Dimethylethers kann Waschwasser in den kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat eingeleitet werden, welches bevorzugt Methanol, aber auch in geringerem Maße Dimethylether aus dem gasförmigen Reaktionsgemisch absorbiert. Es kann Frischwasser oder aber das in o. a. Destillation anfallende Wasser hierfür verwendet werden.To achieve a higher purity of the dimethyl ether obtained at the upper end of the combined mass and heat transfer apparatus, wash water can be introduced into the combined mass and heat transfer apparatus, which preferably absorbs methanol, but also to a lesser extent, dimethyl ether from the gaseous reaction mixture. It can be fresh water or the above mentioned. Distillation water can be used for this.
Das beschriebene Verfahren erweist sich als wesentlich wirtschaftlicher gegenüber den bisher bekannten Verfahren. Es eignet sich insbesondere dann, wenn sowohl eine hohe als auch eine niedrigere Dimethyletherreinheit parallel erzeugt werden soll. So benötigt man zur Gewinnung einer vergleichsweise niedrigen Dimethyletherreinheit nur eine Destillationskolonne gegenüber mindestens 2 Kolonnen gemäß dem Stand der Technik. Der Energiebedarf ist bei dem neuen Verfahren auch dann bedeutend niedriger, wenn der am oberen Ende des kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparaies anfallende Dimethylether in einer zweiten Kolonne auf eine extrem hohe Reinheit destilliert wird. Das neue Verfahren ermöglicht darüber hinaus eine äußerst kompakte und integrierte Bauweise, die gemäß dem Stand der Technik nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand realisierbar wäre.The described method proves to be considerably more economical than the previously known methods. It is particularly suitable if both a high and a lower dimethyl ether purity are to be produced in parallel. To obtain a comparatively low dimethyl ether purity, only one distillation column compared to at least 2 columns according to the prior art is required. With the new process, the energy requirement is also significantly lower if the dimethyl ether obtained at the upper end of the combined mass and heat transfer apparatus is distilled to extremely high purity in a second column. The new In addition, the method enables an extremely compact and integrated construction, which according to the state of the art would not be possible or could only be implemented with disproportionately high expenditure.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform gemäß der Figuren 1 und 2 näher beschrieben. Eine Beschränkung in irgend einerThe invention is described in more detail below with the aid of an exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2. A limitation in any one
Weise ist dadurch nicht beabsichtigt.Wise is not intended to do this.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 : Ein Fließbild einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2: eine bevorzugte Ausgestaltung einer vOrrichtung zur Durchführung des1: A flow diagram of a preferred embodiment of the method according to the invention; Fig. 2: a preferred embodiment of a device for performing the
Verfahrens.Process.
In der beispielhaften Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird Methanol über einen Vorwärmer (W101), in einen Verdampfer (W100) geführt und hier verdampft. Der Methanol - Dampf wird über einen Heizer (W110) in den Reaktor (R100) eingespeist. Hier erfolgt die katalytische Dehydratisierung des Methanols an einem geeigneten Katalysator zu Dimethylether und Wasser. Das gasförmige Reaktionsgemisch, bestehend aus dem Dimethylether, dem Reaktionswasser, Methanol und Verunreinigungen wird anschließend einem kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat (W140) zugeführt. Dieser kombinierte Stoff- und Wärmeübertragungsapparat ist vorzugsweise so gestaltet, daß das infolge der äußeren Kühlung sich bildende Kondensat im Gegenstrom zur Gasphase führbar ist. In der Regel handelt es sich hierbei um einen vorzugsweise senkrecht stehenden Röhrenwärmeübertrager, bei dem das Reaktionsgas von unten in die Rohre eingeführt wird, das sich bildende Kondensat als Film in den Rohren nach unten fließt und über einen Fang- bzw. Flüssigkeitssammelboden (x in Fig. 2) abgezogen und am oberen Ende der Rohre der gasförmige und gereinigte Dimethylether (Strom 210 ) abgezogen wird. Dieser Dimethylether kann einer Destillationskolonne zur Herstellung einer besonders hohen Reinheit zugeführt werden (B30). Um die Rohre (Mantelraum) wird eine geeignete Kühlflüssigkeit geleitet, die sowohl die heißen Reaktionsgase durch indirekte Wärmeübertragung kühlt, als auch die partielleIn the exemplary embodiment according to FIG. 1, methanol is passed through a preheater (W101), into an evaporator (W100) and evaporated here. The methanol vapor is fed into the reactor (R100) via a heater (W110). Here the catalytic dehydration of the methanol takes place on a suitable catalyst to dimethyl ether and water. The gaseous reaction mixture consisting of the dimethyl ether, the water of reaction, methanol and impurities is then fed to a combined mass and heat transfer apparatus (W140). This combined mass and heat transfer apparatus is preferably designed so that the condensate formed as a result of the external cooling can be conducted in countercurrent to the gas phase. As a rule, this is a preferably vertical tube heat exchanger, in which the reaction gas is introduced into the tubes from below, the condensate that forms flows downwards in the tubes as a film and over a collecting or liquid collecting base (x in Fig 2) withdrawn and the gaseous and purified dimethyl ether (stream 210) is withdrawn at the upper end of the tubes. This dimethyl ether can be fed to a distillation column to produce a particularly high purity (B30). A suitable cooling liquid is passed around the pipes (jacket space), which cools both the hot reaction gases by indirect heat transfer and the partial ones
Kondensation - insbesondere des Reaktionswassers und des Methanols - bewirkt. Durch diese Anordnung kann bereits ein Dimethylether mit einer Reinheit von ca. weniger als 3 Gew% Methanol hergestellt werden. Um höhere Reinheiten zu erzielen, kann Waschwasser (Strom 237) z.B. als Fallfilm auf den oberen Rohrboden aufgegeben werden. Der obere Rohrboden wird hierfür - ähnlich wie bei Fallfilmverdampfern - mit einer Flüssigkeitsverteilung (y) ausgerüstet. Das anfallendeCondensation - especially the water of reaction and the methanol - causes. With this arrangement, a dimethyl ether with a purity of approximately less than 3% by weight of methanol can be produced. In order to achieve higher purities, wash water (stream 237) can be applied to the upper tube sheet, for example as a falling film. For this purpose, the upper tube plate is equipped with a liquid distribution (y), similarly to falling film evaporators. The accruing
Kondensat wird einer Destillationseinheit (B23/B24) zugeführt. Hier erfolgt die Trennung des Kondensats entweder zweistufig in hochreinen Dimethylether (Strom 227), einer Methanoifraktion (Strom 231) und Wasser (Strom 229) oder aber der Dimethylether wird zusammen mit dem Methanol einstufig vom Wasser getrennt als (Strom206) in den Prozess zurückgeführt und/oder alternativ als (Strom 233) ausgeschleust . Das Wasser wird aus dem Prozess ausgeschleust (Strom 230 ). In einer besonderen Fahrweise kann dieses Wasser auch teilweise als Waschflüssigkeit (Strom 237 ) in den kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat (W 140) zurückgeführt werden.Condensate is fed to a distillation unit (B23 / B24). Here the condensate is separated either in two stages in high-purity dimethyl ether (stream 227), a methano fraction (stream 231) and water (stream 229) or the dimethyl ether is recycled to the process together with the methanol in one stage as (stream 206) and / or alternatively discharged as (stream 233). The water is removed from the process (stream 230). In a special mode of operation, this water can also be partly returned as washing liquid (stream 237) to the combined mass and heat transfer apparatus (W 140).
Als kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat (W140) eignen sich prinzipiell sämtliche Bauweisen, die einen Gegenstrom zwischen dem sich bildenden Kondensat und der Gasphase ermöglichen. Dies sind insbesondere Röhrenwärmetauscher oder auch geeignete Plattenwärmetauscher oder Spiralwärmetauscher. Prinzipiell kann dieser Apparat auch mehrstufig ausgeführt werden oder zusätzlich mit geeigneten Stoffaustauscheinrichtungen wie Füllkörper,In principle, all types of construction are suitable as a combined mass and heat transfer apparatus (W140) that allow a countercurrent between the condensate that forms and the gas phase. These are in particular tubular heat exchangers or also suitable plate heat exchangers or spiral heat exchangers. In principle, this apparatus can also be designed in several stages or, in addition, with suitable mass transfer devices such as packing,
Packungen oder Böden versehen werden.Packs or bottoms.
Das beschriebene Verfahren kann auch in einer Apparatur gemäß dem Schema bzw. Anordnung in Fig. 2 durchgeführt werden. Am „Boden" der Anlage wird der Methanolverdampfer (W100) angeordnet. Hierfür kann ein sog. Robertverdampfer zum Einsatz kommen - ein Röhrenwärmetauscher mit innen liegendem Umlaufrohr.The described method can also be carried out in an apparatus according to the scheme or arrangement in FIG. 2. The methanol evaporator (W100) is arranged on the "bottom" of the system. A so-called Robert evaporator can be used for this - a tubular heat exchanger with an internal circulation pipe.
Der hier erzeugte Methanoldampf steigt auf und gelangt in einen Überhitzer (W110), der ebenfalls als Röhrenapparat ausgeführt wird. Über diesem wird unmittelbar der Rohrreaktor (R100) angeordnet, dessen mit Katalysator gefüllten Rohre von unten nach oben durchströmt werden. Über diesem wiederum wird direkt der kombinierte Stoff- und Wärmeübertragungsapparat (W140) angeordnet der mit einemThe methanol vapor generated here rises and reaches a superheater (W110), which is also designed as a tube apparatus. The tube reactor (R100) is arranged directly above it, and the catalyst-filled tubes flow through it from bottom to top. The combined mass and heat transfer device (W140) is arranged directly above this, the one with one
Fangboden (x) ausgerüstet ist. An dieser Stelle wird das Kondensat, bestehend aus Dimethylether, Methanol und Wasser und gegebenenfalls Verunreinigungen in die Trenneinrichtung (B23/B24) eingeleitet. Am oberen Ende bzw. am oberen Rohrboden des kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparates (W140) kann eine geeignete Flüssigkeitsverteilung (y) für das Waschwasser vorgesehen werden. Der Dimethylether wird dann analog zu Fig. 1 weiterbehandelt.Fangboden (x) is equipped. At this point, the condensate consisting of dimethyl ether, methanol and water and any impurities in the Separating device (B23 / B24) initiated. A suitable liquid distribution (y) for the wash water can be provided at the upper end or at the upper tube plate of the combined mass and heat transfer apparatus (W140). The dimethyl ether is then treated analogously to FIG. 1.
Das nachfolgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.The following example serves to explain the invention further.
In eine Apparatur zur Herstellung von Dimethylether wurden 1 ,63 kg/h handelsübliches Methanol eingeleitet. Das Methanol wurde auf 100 °C vorgewärmt und anschließend bei 5 bara (= bar absolut) verdampft. Nach der Überhitzung wurde das gasförmige Methanol in einen Röhrenreaktor eingeleitet. Die Umsetzung des Methanols zu Dimethylether und Wasser erfolgte an einem, γ Aluminiumoxid Katalysator bei 280 °C und 4 bara Reaktionsdruck. Das aus dem Reaktor ausströmende Reaktionsgas wies folgende Zusammensetzung auf:1.63 kg / h of commercially available methanol were introduced into an apparatus for producing dimethyl ether. The methanol was preheated to 100 ° C. and then evaporated at 5 bara (= bar absolute). After the overheating, the gaseous methanol was introduced into a tubular reactor. The conversion of the methanol to dimethyl ether and water was carried out on a γ aluminum oxide catalyst at 280 ° C. and 4 bara reaction pressure. The reaction gas flowing out of the reactor had the following composition:
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000007_0001
Dieses Gasgemisch wurde in dem kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungs- apparat bei 4 bara auf 40 °C abgekühlt bzw. partiell kondensiert und gleichzeitig mitThis gas mixture was cooled or partially condensed in the combined mass and heat transfer apparatus at 4 bara to 40 ° C. and at the same time with
1 kg/h Waschwasser behandelt. Der hier angefallene gasförmige Dimethylether wies folgende Zusammensetzung auf:1 kg / h of wash water treated. The gaseous dimethyl ether obtained here had the following composition:
Figure imgf000007_0002
Das im kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsaparat angefallene Kondensat incl. Waschwasser hatte eine Temperatur von 100 °C und folgende Zusammensetzung:
Figure imgf000007_0002
The condensate including wash water in the combined mass and heat transfer apparatus had a temperature of 100 ° C and the following composition:
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
Das Kondensat kann beispielsweise in einem Kolonnensystem aufgearbeitet werden. The condensate can be worked up, for example, in a column system.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Dimethylether durch katalytische Dehydratisierung von Methanol in einem Reaktor bei einer Temperatur aus dem Bereich von 150 °C bis 450 °C und einem Druck von 1 bis 40 bar absolut und Reinigung des Dehydratisierungsproduktes durch partielle Kondensation und/oder Absorption dadurch gekennzeichnet, daß das Dehydratisierungsprodukt nach dem Reaktor in einen kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat eingeleitet wird und hier die Abkühlung des Dehydratisierungsproduktes auf eine Temperatur unterhalb seines Taupunktes erfolgt, daß das anfallende Kondensat im Gegenstrom zur aufsteigenden Gasphase geführt wird, daß an einem Ende des kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparates der gereinigte, gasförmige Dimethylether abgezogen wird, daß am anderen Ende des kombinierten Stoff- und1. Process for the continuous production of dimethyl ether by catalytic dehydration of methanol in a reactor at a temperature in the range from 150 ° C. to 450 ° C. and a pressure of 1 to 40 bar absolute and purification of the dehydration product by partial condensation and / or absorption characterized in that the dehydration product is introduced after the reactor into a combined mass and heat transfer apparatus and here the dehydration product is cooled to a temperature below its dew point in that the condensate obtained is passed in countercurrent to the rising gas phase that at one end of the combined Mass and heat transfer apparatus of the purified, gaseous dimethyl ether is withdrawn that at the other end of the combined mass and
Wärmeübertragungsapparates das anfallende flüssige Kondensat, enthaltend Dimethylether, Methanol und Wasser abgezogen wird und daß im Gegenstrom zur aufsteigenden Gasphase eine Waschflüssigkeit am oberen Ende des kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparates aufgegeben wird.Heat transfer apparatus, the resulting liquid condensate containing dimethyl ether, methanol and water is drawn off and that in countercurrent to the rising gas phase, a washing liquid is added to the upper end of the combined mass and heat transfer apparatus.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das im kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat anfallende Kondensat, enthaltend Dimethylether, Methanoi und Reaktionswasser in einer Destillationskolonne aufgearbeitet wird.2. The method according to claim 1, wherein the condensate obtained in the combined mass and heat transfer apparatus, containing dimethyl ether, methanol and water of reaction is worked up in a distillation column.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Kopfprodukt aus der Destillationskolonne enthaltend Dimethylether und Methanol in den Reaktor eingespeist wird.3. The method according to claim 2, wherein the top product from the distillation column containing dimethyl ether and methanol is fed into the reactor.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das anfallende Wasser aus dem Prozeß ausgeschleust oder teilweise als Waschflüssigkeit verwendet wird.4. The method according to claim 2, wherein the water obtained is discharged from the process or partially used as a washing liquid.
5. Verfahren nach Anspruch 1. wobei das im kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat anfallende Kondensat in einem Zwei- WO 01/17937 9 PCT/EP0O/O85O65. The method according to claim 1, wherein the condensate obtained in the combined mass and heat transfer apparatus in a two- WO 01/17937 9 PCT / EP0O / O85O6
Kolonnensystem aufgearbeitet wird, so daß neben Methanol und Wasser auch hochreiner Dimethylether abgetrennt wird.Column system is worked up so that, in addition to methanol and water, highly pure dimethyl ether is also separated off.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Methanol in den Reaktor zurückgeführt wird.6. The method of claim 5, wherein the methanol is returned to the reactor.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das anfallende Wasser aus dem Prozeß ausgeschleust oder als Waschflüssigkeit verwendet wird.7. The method according to claim 5, wherein the water obtained is discharged from the process or used as a washing liquid.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der im kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat anfallende gasförmige Dimethylether entweder direkt in einen weiteren Prozeßschritt, insbesondere zur Dimethylsulfat- Synthese, eingeleitet wird, oder unmittelbar verflüssigt wird, oder in eine8. The method according to claim 1, wherein the gaseous dimethyl ether obtained in the combined mass and heat transfer apparatus is either introduced directly into a further process step, in particular for dimethyl sulfate synthesis, or is immediately liquefied, or in a
Feinreinigung, insbesondere eine Membrananlage oder Destillation, oder Adsorption, geführt wird.Fine cleaning, in particular a membrane system or distillation, or adsorption, is performed.
9. Verfahren nach Anspruch 1 wobei der im kombinierten Stoff- und Wärmeübertragungsapparat anfallende gasförmige Dimethylether verflüssigt und entweder direkt in einen weiteren Prozeßschritt, insbesondere zur9. The method according to claim 1, wherein the gaseous dimethyl ether obtained in the combined mass and heat transfer apparatus liquefies and either directly in a further process step, in particular for
Dimethylsulfat-Synthese, eingeleitet wird, oder in eine Feinreinigung, insbesondere eine Membrananlage oder Destillation, oder Adsorption, geführt wird.Dimethyl sulfate synthesis is initiated, or in a fine cleaning, in particular a membrane system or distillation, or adsorption.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 wobei als Waschflüssigkeit Wasser verwendet wird.10. The method according to one or more of claims 1 to 9 wherein water is used as washing liquid.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, aufweisend einen Reaktor, über dem eine Apparatur als kombinierter Stoff- und Wärmeübertragungsapparat angeordnet ist und die Mittel zur Vorwärmung und Verdampfung von Methanol aufweist. 11. An apparatus for performing the method according to one or more of the preceding claims, comprising a reactor, above which an apparatus is arranged as a combined mass and heat transfer apparatus and has the means for preheating and evaporating methanol.
PCT/EP2000/008506 1999-09-09 2000-08-31 Method for producing dimethylether WO2001017937A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00964077A EP1214281A1 (en) 1999-09-09 2000-08-31 Method for producing dimethylether

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19943219.8 1999-09-09
DE19943219A DE19943219A1 (en) 1999-09-09 1999-09-09 Process for the preparation of dimethyl ether

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001017937A1 true WO2001017937A1 (en) 2001-03-15

Family

ID=7921424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2000/008506 WO2001017937A1 (en) 1999-09-09 2000-08-31 Method for producing dimethylether

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1214281A1 (en)
DE (1) DE19943219A1 (en)
WO (1) WO2001017937A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1304369C (en) * 2004-10-12 2007-03-14 山东新华万博化工有限公司 Technique for preparing dimehtyl sulfate
CN102093172A (en) * 2010-12-13 2011-06-15 云南瑞升烟草技术（集团）有限公司 Method and equipment for preparing peculiar smell-free high-purity dimethyl ether applied to treating tobacco products
US10246394B2 (en) 2014-01-07 2019-04-02 Linde Aktiengesellschaft Separation processing method for a product stream of a dimethyl ether reactor
CN109748827A (en) * 2019-02-03 2019-05-14 山东凯瑞英材料科技有限公司 The process of continuous synthesis dimethyl suflfate

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6924399B2 (en) 2001-12-28 2005-08-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method of manufacturing dimethyl ether
EP3689440B1 (en) * 2019-02-01 2023-11-29 Polymetrix AG Method and device for the purification of circulating process gases from the treatment of granular materials

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0124078A1 (en) * 1983-04-27 1984-11-07 Mitsubishi Kasei Corporation Process for the production of dimethyl ether useful as a propellant
EP0270852A2 (en) * 1986-11-18 1988-06-15 RWE-DEA Aktiengesellschaft für Mineraloel und Chemie Process for the preparation of pure dimethyl ether
EP0340324A2 (en) * 1988-05-04 1989-11-08 RWE-DEA Aktiengesellschaft für Mineraloel und Chemie Process for the preparation of pure dimethyl ether
EP0407038A1 (en) * 1989-07-03 1991-01-09 Chemical Research & Licensing Company Method for the preparation of dialkyl ethers
EP0535430A1 (en) * 1991-10-04 1993-04-07 RWE-DEA Aktiengesellschaft für Mineraloel und Chemie Process for the preparation of dimethylether
EP0560057A1 (en) * 1992-03-13 1993-09-15 Leuna-Werke Gmbh Process for the preparation of highly pure dimethyl ether

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0124078A1 (en) * 1983-04-27 1984-11-07 Mitsubishi Kasei Corporation Process for the production of dimethyl ether useful as a propellant
EP0270852A2 (en) * 1986-11-18 1988-06-15 RWE-DEA Aktiengesellschaft für Mineraloel und Chemie Process for the preparation of pure dimethyl ether
EP0340324A2 (en) * 1988-05-04 1989-11-08 RWE-DEA Aktiengesellschaft für Mineraloel und Chemie Process for the preparation of pure dimethyl ether
EP0407038A1 (en) * 1989-07-03 1991-01-09 Chemical Research & Licensing Company Method for the preparation of dialkyl ethers
EP0535430A1 (en) * 1991-10-04 1993-04-07 RWE-DEA Aktiengesellschaft für Mineraloel und Chemie Process for the preparation of dimethylether
EP0560057A1 (en) * 1992-03-13 1993-09-15 Leuna-Werke Gmbh Process for the preparation of highly pure dimethyl ether

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1304369C (en) * 2004-10-12 2007-03-14 山东新华万博化工有限公司 Technique for preparing dimehtyl sulfate
CN102093172A (en) * 2010-12-13 2011-06-15 云南瑞升烟草技术（集团）有限公司 Method and equipment for preparing peculiar smell-free high-purity dimethyl ether applied to treating tobacco products
US10246394B2 (en) 2014-01-07 2019-04-02 Linde Aktiengesellschaft Separation processing method for a product stream of a dimethyl ether reactor
CN109748827A (en) * 2019-02-03 2019-05-14 山东凯瑞英材料科技有限公司 The process of continuous synthesis dimethyl suflfate
CN109748827B (en) * 2019-02-03 2021-09-14 山东凯瑞英材料科技有限公司 Process for continuous synthesis of dimethyl sulfate

Also Published As

Publication number Publication date
DE19943219A1 (en) 2001-03-15
EP1214281A1 (en) 2002-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1931650B1 (en) Method for the production of dioxolane
EP1252128B1 (en) Method for producing anhydrous formic acid
WO1999014181A1 (en) Method for producing acrylic acid and methacrylic acid
DE19606877A1 (en) Process for cleaning acrylic acid and methacrylic acid
WO2010037441A1 (en) Method and system for the production of methanol
EP0334154A2 (en) Method for the continuous esterification of fatty acids
DE2447551C3 (en) Process for the production of methyl chloride
WO2006000392A1 (en) Method for the purification of dimethylacetamide (dmac)
DE2906698A1 (en) PROCESS FOR THE RECOVERY OF ETHYLENE OXIDE LOW IN ALDEHYDE POLLUTION
DE102004028200B3 (en) Method for carrying out heterogeneous catalytic exothermic gas phase reactions for the synthesis of methanol
EP1228022B1 (en) Method and device for exploiting heat resulting from the production of 1,2-dichloroethane
EP1250305B1 (en) Waste water treatment in a method for producing formic acid which is free of water
WO2001089989A1 (en) Method for producing concentrated nitric acid and installation for carrying out a method of this type
EP1615876A1 (en) Method for the purification of dimethylacetamide (dmac)
DE2809474C2 (en)
WO2001017937A1 (en) Method for producing dimethylether
DE1919527B2 (en) Process for the continuous production of carboxylic acid esters
DE102013205492A1 (en) Process for the preparation of vinyl acetate
DE3519161A1 (en) METHOD FOR PURIFYING 1,2-DICHLORETHANE
EP1044950A1 (en) Method and device for the preparation of 1,2-dichloroethane
EP1483252A1 (en) Method for purifying tetrahydrofuran by distillation
DE2109534A1 (en) Process for urea synthesis
EP4288400A1 (en) Process for the energy-efficient preparation of alkali metal alcoholates
EP3786146A1 (en) Method for producing methacrolein from formaldehyde and propionaldehyde and production plant therefor
DD278781A5 (en) METHOD FOR CONCENTRATING A UREA SOLUTION

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CN JP KR SG US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000964077

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000964077

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2000964077

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP