一种由合成原料气一步法制取二甲醚冷却冷凝分离工艺制造技术

本发明专利技术提出了一种由合成原料气一步法制取二甲醚冷却冷凝分离工艺方法。该方法包括合成二甲醚，分离合成气中的二甲醚，分馏出二甲醚产品。特点是将合成气冷却冷凝到－２０℃以下，分离合成气中的二甲醚，冷却冷凝后的尾气增压后循环使用，冷却冷凝产物通过精馏制得重量浓度９９．５％以上二甲醚产品。冷却冷凝时在冷凝前向物料中加入防冻剂盐水或甲醇，防止低温冷凝时出现结冰。其冷却冷凝产物的精馏是先分离溶液中溶解的其它气体，再分离提纯二甲醚产品。该方法取消了吸收塔和甲醇精馏塔，从而简化了流程，降低了精馏过程能耗。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由主要成分为氢气与一氧化碳的合成原料气一步法制取二甲醚冷却冷凝分离工艺。
技术介绍
二甲醚是一种附加值很高的精细化工产品，它在医药、染料、农药等工业中有许多独特的用途。它可用于甲基烷基化剂，也可作溶剂，浸出剂、冷冻剂、燃料及喷雾剂。二甲醚目前最大的市场是用于气溶胶产品。由于二甲醚是一种优良的气溶胶喷雾剂载体，在制造杀虫剂、化妆品、日用化学品等方面被广泛采用。研究表明，在汽油或柴油中加入含有二甲醚的混合物，可以有效地提高汽油的辛烷值，或柴油的十六烷值，使汽油、柴油具有良好的燃烧经济性能，能使发动机功率提高10-15％；由于二甲醚中含有一个氧原子，不仅消耗空气量少，且燃烧完全，积碳少，尾气排放量及有害物质明显降低。因此，二甲醚作为未来的民用和车用复合燃料的组分前景十分广阔，比目前推广的LPG汽车更符合环保要求。制取二甲醚的传统的工业方法是在催化剂存在下进行甲醇脱水反应。近几年，发展出以合成气为原料直接制取二甲醚的新工艺方法，合成气在金属复合催化剂上转化为二甲醚为主的二甲醚与甲醇等混合物。CN1043739C和CN1215716A报导了一种由合成气制取二甲醚的工艺方法，该方法是将CO+H2≥96％余为CO2的合成气，在压力2.0-5.0Mpa下，在反应器进行合成反应后，反应产物经换热器与合成原料气换热，在气液分离器分出液体生成水，在吸收塔中脱除甲醇，反应尾气中的产物二甲醚在萃取塔内用乙醇或水萃取下来，萃取剂水/反应产物气体的体积比≥0.03，萃取剂乙醇/反应产物气体的体积比≥0.01，未反应的原料合成气经压缩机增压后与新鲜合成气混合再进入反应器，被萃取的二甲醚随萃取剂即溶剂进入解吸--分馏塔，进行解吸并提浓，脱除二甲醚的溶剂冷却后经泵打回萃取塔循环利用，提浓的二甲醚产物经冷凝冷却器冷凝和压缩后装入钢瓶。该方法采用吸收脱除产物中的甲醇，用乙醇或水萃取二甲醚，运行成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于对上述的方法进行改进，提供一种由合成原料气一步法制取二甲醚冷却冷凝分离工艺，该工艺不用吸收脱除甲醇，不用乙醇或水萃取产物二甲醚，简化流程，运行费用低。实现本专利技术目的的一种由合成原料气一步法制取二甲醚冷却冷凝分离工艺方法，包括等温合成二甲醚，分离合成气(合成原料气经合成反应器出来的气体称为合成气)中的二甲醚，分馏出二甲醚产品，特点是将合成气冷却冷凝到-20℃以下，分离合成气中的二甲醚，冷却冷凝后的尾气增压后去合成工序，冷却冷凝产物通过精馏制得重量浓度99.5％以上二甲醚产品。所述的合成气在冷却冷凝过程中加入一种防冻剂，防止低温冷凝时出现结冰。所述的防冻剂为重量浓度＜25％的氯化钠盐水，盐水加入到冷凝液中，盐水加入量为冷凝液体积的1-10％。所述的防冻剂为甲醇，甲醇的加入量为合成气体积的1-10％。甲醇加入到冷凝前的合成气气体中。所述的冷却冷凝液(含二甲醚和甲醇的水溶液)的精馏，是在预精馏塔中先分离溶液中溶解的其它气体，再在主精馏塔中分离提纯得到重量浓度99.5％以上二甲醚产品。本专利技术的优点是(1)合成气冷却冷凝到-20℃以下，能有效地将二甲醚从气相中分离出来，不用醇或水吸收，不需设置甲醇精馏塔，从而简化了流程，可降低精馏过程的能耗约10％，节约投资。(2)由于冷却冷凝后的尾气采用循环的方法，可提高原料气的利用率，降低原料气的消耗。附图说明图1是本专利技术的由合成原料气一步法制取二甲醚冷却冷凝分离工艺流程示意图。图中标号表示1合成压缩机，2循环气压缩机，3热交换器，4合成反应器，5汽包，6冷却器，7分离器，8冷凝器，9分离器，10变压吸附设备，11中间槽，12预精馏塔，13主精馏塔。具体实施例方式下面结合附图说明本专利技术的实施方式。实施例1按照图1所示流程装置试验，H2+CO＞50％(H2/CO体积比为1-8)其余为CO2、N2、Ar、CH4、O2的原料气经压缩机1压缩到3.0～7.0MPa同循环气压缩机2来的循环气混合后，进入热交换器3与反应器出来的合成气换热后进入合成反应器4，在装有催化剂的合成反应器内，在压力3.0～7.0MPa，温度180-320℃条件下，氢气与一氧化碳反应生成二甲醚，从反应器出来的热的合成气先与原料气换热后进入冷却器6冷却到40℃，在冷凝器8前加入甲醇防冻剂以防止冷凝时出现结冰，甲醇加入量为原料气体积的0.05倍，然后经过冷凝器8冷却到-20℃以下，绝大部分二甲醚从气相中冷凝析出，冷凝下来的液体(同时部分CO2及少量的N2、Ar、CH4、O2等气体也溶解在冷凝液中)送到中间槽11中，冷凝后的尾气减压后送入PSA变压吸附设备(通用设备)10中(或直接进入循环气压缩机2)，经回收CO和H2后送入循环气压缩机2压缩到3.0～7.0Mpa，与原料气混合，如此循环。中间槽11中的二甲醚溶液送入预精馏塔12，在预精馏塔塔顶馏出物除CO2外，其它为H2、CO、C1、C2、C3等，塔顶二甲醚溶液冷凝回流，其余气体送往燃料气柜；预精馏塔塔底馏出物为含二甲醚的溶液，将其送往主精馏塔13。主精馏塔13塔顶馏出物为高浓度二甲醚，除部分回流外，其余抽出作为产品送往二甲醚贮槽贮存。当防冻剂为甲醇时，从主精馏塔中段取出甲醇加入到冷凝前的合成气中，循环使用。上述工艺流程装置内，合成反应在立式列管反应器中进行，原料气由上而下经过装有二甲醚合成催化剂(浙江大学研制生产的铜基二甲醚合成催化剂或大连化学物理研究所生产的铜基二甲醚合成催化剂)的管内合成二甲醚，合成二甲醚反应所放出的热量被管外的沸腾水带走，并通过汽包副产蒸汽。合成反应条件为合成原料气H2/CO体积比为1-8，最适宜的比例为1-2，操作压力3.0～7.0MPa，反应温度为180～320℃。上述工艺流程装置内二甲醚提纯采用两塔精馏(普通精馏塔)，第一塔为预精馏塔，第二塔为主精馏塔。预精馏塔主要是分离溶解、冷凝及吸收在溶液中的除二甲醚外的其它杂质，其操作条件是压力1.0～2.0MPa，塔底温度60～160℃，塔顶冷凝器温度-30～45℃。主精馏塔的作用是二甲醚的提纯，将二甲醚与甲醇及其它高于二甲醚沸点的物质分离，使二甲醚达到要求的浓度，主精馏塔的操作条件为压力0.3～1.0MPa，塔底温度60～200℃，塔顶冷凝器温度30～60℃。实施例2某化肥厂工业化示范装置采用实施例1相同流程，合成原料气与合成反应条件同实施例1，在二甲醚冷凝器8前加入防冻剂，防冻剂为重量浓度20％的氯化钠盐水，其加入量为合成气体积的0.02倍。冷凝器出口温度降到-20℃时，绝大部分二甲醚从气相中冷凝析出，得到分离。在预精馏塔中，在压力1.0～2.0MPa，塔底温度60-160℃，塔顶冷凝温度-30～10℃的操作条件下，可以很好地将二甲醚溶液中气体的溶解性分离开来。在主精馏塔中，压力0.3～1.0MPa，塔底温度60～200℃，塔顶冷凝器温度0～45℃的操作条件下，塔顶二甲醚浓度可以达到99.5％以上。权利要求1.一种由合成原料气一步法制取二甲醚的工艺方法，包括等温合成二甲醚、分离合成气中的二甲醚、分馏出二甲醚产品，其特征是将合成气冷却冷凝到-20℃以下，分离合成气中的二甲醚，冷却冷凝后的尾气增压后去合成工序，冷却冷凝产物通过精馏制得重量浓度99.5％以上二甲醚产品。2.如权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由合成原料气一步法制取二甲醚的工艺方法，包括等温合成二甲醚、分离合成气中的二甲醚、分馏出二甲醚产品，其特征是将合成气冷却冷凝到－２０℃以下，分离合成气中的二甲醚，冷却冷凝后的尾气增压后去合成工序，冷却冷凝产物通过精馏制得重量浓度９９．５％以上二甲醚产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王发坤，严学安，李仕禄，
申请(专利权)人：中国五环化学工程公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]