甲醇脱水生产二甲醚的方法技术

本发明专利技术提供了一种甲醇脱水生产二甲醚的方法，主要解决以往甲醇脱水生产二甲醚方法中，反应热撤热效果不佳，催化剂床层温升高，催化剂烧毁、失效、使用寿命短以及反应热不能充分利用的问题。本发明专利技术通过采用甲醇原料首先分别与甲醇精馏塔釜液、多段式反应器的各段产物换热，并被进一步加热后，依次进入多段式反应器，发生甲醇催化脱水生成二甲醚的反应。反应产物与进料换热后，顺序进入二甲醚精馏塔和甲醇精馏塔，分离制得二甲醚。二甲醚精馏塔分离获得纯度为９０％～９９．９％（重量）的二甲醚，甲醇精馏塔分离获得未反应的甲醇，并循环的方法，较好地解决了该问题。可适用于生产二甲醚领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以甲醇为原料脱水生产二甲醚的方法。
技术介绍
在常温常压下，二甲醚(Dimethyl Ether,縮写DME)是一种无色可燃性的气体，其蒸 汽压力约为0.5MPa，易液化，不易被氧化，在空气中十分稳定，不形成可致癌的过氧化 物。二甲醚的混溶性比较好，能够溶于大多数极性和非极性的有机物。目前，二甲醚的主 要用途是用于气雾剂的抛射剂。近年来，因为能源和环保问题日益受关注，二甲醚作为一 种无色、无毒、环境友好、燃烧性能良好的化合物，使其成为新型清洁燃料在替代柴油或 液化气方面的应用前景被各国政府和研究机构看好。二甲醚工业生产技术主要有一步法和两步法两种工艺， 一步法是由合成气经过催化反 应直接合成二甲醚；两步法是由合成气经过催化反应首先合成甲醇，然后甲醇再进行催化 脱水反应生成二甲醚。由于一步法是近年新发展起来的二甲醚生产技术，工艺不太成熟， 而两步法因为工艺成熟、简单，被普遍用于工业生产二甲醚。甲醇催化脱水是一个等分子的强放热反应，很容易使催化剂床层温度急剧升高，引起 催化剂烧焦、失效、使用寿命縮短等不良影响。文献(孟锐徐明显等，广东化工，2005， 10: 42 44)报道了国内用甲醇脱水生产二甲 醚的工艺，该工艺都采用固定床反应器。然而固定床反应器催化剂的装填高度比较大，使 得催化剂床层温度和热点温度较高，容易引起催化剂床层飞温，毁坏催化剂。同时，为了 避免床层温度和热点温度过高，固定床反应器物料进口温度都比较低，必然造成反应器内 一定高度的催化剂床层反应速率低，反应器利用不充分，催化剂效率下降。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是以往甲醇脱水产二甲醚方法中反应热撤热效果不佳，催 化剂床层温升高，催化剂烧焦、失效、使用寿命短以及反应热不能充分利用的问题，提供 一种新的。该方法具有反应器结构简单、床层温升小、反应器 利用充分、操作简单以及反应热能够充分利用的优点。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下 一种甲醇脱水生产二甲醚的方 法，包括以下步骤(1) 原料甲醇与甲醇精馏塔釜液进行换热后，依次与至少一个反应器出口产物换热， 使原料甲醇的温度为100 500°C;(2) 原料甲醇进入反应器，发生催化脱水反应；(3) 经换热后的反应器出口产物，进入二甲醚精馏塔，在塔顶获得重量百分比浓度为90 99.9%的二甲醚产品，塔釜液送至甲醇精馏塔；(4) 在甲醇精馏塔塔顶可得到甲醇，塔釜得到主要为水和少量甲醇的塔釜液。 上述技术方案中，反应器优选方案为至少2个固定床反应器，更优选方案为反应器由2 8个相互独立的固定床反应器串联组成。每个反应器的操作温度优选范围为100 500 'C，更优选的范围为200 450°C;操作压力优选范围为0.05 2.0MPa，更优选范围为0.2 1.6MPa;空速优选范围为1 30小时—1，更优选范围为3 20小时"。反应器出口产物优选 方案为从塔中间进至二甲醚精馏塔，二甲醚精熘塔塔顶操作压力为0.3 1.5MPa。 二甲醚 精馏塔塔釜液优选方案为从塔中间进至甲醇精馏塔，甲醇精馏塔塔顶操作压力为0.1 1.2MPa。 二甲醚精馏塔和甲醇精馏塔优选方案为筛板塔、填料塔或浮阀塔。甲醇精馏塔塔 顶物流甲醇优选方案为循环，与新鲜甲醇混合作为原料甲醇。本专利技术中由于采用至少一个固定床反应器以及将甲醇精馏塔塔顶甲醇循环作原料，及 原料甲醇先与甲醇精馏塔塔釜液换热后，再进入反应，使每个反应器温升小于45'C，催化 剂装填量比传统固定床工艺少25%，能耗降低13%，甲醇转化率达到80%左右，二甲醚收 率达到72%，取得了较好的技术效果。附图说明图1是本专利技术方法工艺流程示意图2为文献(孟锐徐明显等，广东化工，2005， 10: 42 44)报道的国内用甲醇脱水 生产二甲醚工艺的流程图。图1中Rl、 R2和R3分别是本专利技术第1、第2和第3个反应器，Hl是进料加热器， H2、 H3、 H4和H5为进出料换热器，Tl为二甲醚精馏塔，T2为甲醇精馏塔；物流1是 甲醇原料，物流6是二甲醚产品，物流7是甲醇精馏塔釜液。图中甲醇原料l与来自甲 醇精馏塔T2塔顶的循环甲醇8混合作为进料，在换热器H5中被甲醇精馏塔釜液7预热。 预热后的进料分别在换热器H4、 H3和H2中，依次与第3、第2和第1个反应器的产物 进行换热后，再经换热器Hl加热后进入第1段固定床反应器，进行甲醇催化脱水反应，反应产物2在换热器H2中与进料换热。换热后的反应产物作为第2个固定床反应器的进 料，在第2个反应器内进行甲醇催化脱水反应，产物3经换热器H3与进料换热后进入第 三个固定床反应器，进行甲醇催化脱水反应，得到最终的反应产物4。产物4经换热器H4 与进料换热后，作为二甲醚精馏塔T1的进料，从二甲醚精馏塔T1中部进入。反应产物在 二甲醚精馏塔T1中完成二甲醚的分离，塔顶采出二甲醚产品6，含有甲醇、水和微量二 甲醚、有机物的釜液5从中部进入甲醇精馏塔T2。经过甲醇精馏塔T2的分离，可回收未 反应的甲醇，甲醇精馏塔T2塔顶的高浓度甲醇8循环与原料甲醇1混合。甲醇精馏塔T2 的釜液7主要是水和微量甲醇，经H5换热后排出，以利用釜液的热量。图2中R是反应器，Hl是进料加热器，H2是进出料换热器，Tl为二甲醚精馏塔， T2为甲醇精馏塔；物流l是甲醇原料，物流2是反应产物，物流3是二甲醚精馏塔釜液 出料，物流4是二甲醚产品，物流5和6分别是回收的甲醇和甲醇精馏塔釜液。下面通过实施例对本专利技术作进一步阐述。下述的实施例应当视为本专利技术的附属说明， 不应作为对本专利技术范围的限制。具体实施例方式比较例1采用图2所示工艺，甲醇进料流量为961.3千克/小时，反应温度为25(TC，反应压力 为0.6MPa，质量空速1.6小时"，催化剂装填量为620千克。试验证明，反应温升为125 °C，能耗1.58千瓦/千克二甲醚产品，甲醇转化率80%， 二甲醚收率57.5%。比较例2采用图2所示工艺，甲醇进料流量为1281.7千克/小时，反应温度为27(TC，反应压力 为l.OMPa，质量空速2.8小时"，催化剂装填量为446千克。试验证明，反应温升为125 °C，能耗1.50千瓦/千克二甲醚产品，甲醇转化率82%， 二甲醚收率58.9%。实施例1如图1所示，采用本专利技术工艺，甲醇进料流量为961.3千克/小时，反应温度为310'C， 反应压力为0.6MPa，质量空速3.9小时—1，催化剂装填量为398千克。试验证明，每段反 应器温升为39.8°C,能耗1.30千瓦/千克二甲醚产品，甲醇转化率80%， 二甲醚收率71.9%。实施例2如图1所示，采用本专利技术工艺，甲醇进料流量为1281.7千克/小时，反应温度为350 °C，反应压力为l.OMPa，质量空速4.62小时—1，催化剂装填量为333千克。试验证明，每 段反应器温升为4(TC，能耗1.24千瓦/千克二甲醚产品，甲醇转化率82%， 二甲醚收率 71.9%。权利要求1、一种，包括以下步骤(1)原料甲醇与甲醇精馏塔釜液进行换热后，依次与至少一个反应器出口产物换热，使原料甲醇的温度为100～500℃；(2)原料甲醇进入反应器，发生催化脱水反应；(3)经换热后的反应器出口产物，进入二甲醚精馏塔，在塔顶获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲醇脱水生产二甲醚的方法，包括以下步骤：　（１）原料甲醇与甲醇精馏塔釜液进行换热后，依次与至少一个反应器出口产物换热，使原料甲醇的温度为１００～５００℃；　（２）原料甲醇进入反应器，发生催化脱水反应；　（３）经换热后的 反应器出口产物，进入二甲醚精馏塔，在塔顶获得重量百分比浓度为９０～９９．９％的二甲醚产品，塔釜液送至甲醇精馏塔；　（４）在甲醇精馏塔塔顶可得到甲醇，塔釜得到主要为水和少量甲醇的塔釜液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，甘永胜，钱宏义，沈伟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]