用于制备二甲醚的方法技术

本申请提供用于制备二甲醚的方法。本发明专利技术公开了一种用于从甲醇反应器流出物制备二甲醚的方法。所述方法可以包括：将包含水的水性萃取剂与来自甲醇合成反应器的流出物接触，所述来自甲醇合成反应器的流出物包含甲醇和甲烷、水、一氧化碳、二氧化碳、氢气和氮气中的一种或多种。甲醇的至少一部分分配到所述水性萃取剂中；回收包含所述水性萃取剂和甲醇的萃取部分。将所述萃取部分进料到催化蒸馏反应器系统中，用于同时地：将甲醇与在反应区中的催化剂接触，从而使甲醇的至少一部分催化反应以形成二甲醚和水；和将得到的二甲醚和水分馏，以回收包含二甲醚的第一塔顶馏分和包含水的第一塔底馏分。

【技术实现步骤摘要】

本文中公开的实施方案涉及用于从甲醇制备二甲醚(DME)的方法。更具体地，本 文中公开的实施方案涉及用于从原料气例如来自甲醇合成反应器的流出物分离甲醇、其中 使甲醇反应制备二甲醚的方法。甲醇从原料气的分离优选在足以将用于将气态产物流再循 环到甲醇合成反应器的加热和压缩要求最小化的条件进行。
技术介绍
DME是商购上有价值的产品。例如，DME起到用于制备众多化学品的构成单元 (building block)的作用。DME可以例如用作化学反应的组分，用作液化石油气中的添加 剂，并且还用作清洁燃烧或柴油替代燃料。作为原料的甲醇可以从天然气制备。DME因而可以由甲烷通过首先将天然气中的 甲烷转化成甲醇制备。天然气典型含有约60至100摩尔％的甲烷，余量主要是较重质烷烃。 递增碳数的烷烃通常以递减的量存在。二氧化碳、硫化氢、氮气和其它气体也可以以相对低 的浓度存在。天然气是用于制备甲醇的普通和经济的原料，尽管也可以使用其它原料。典型的甲醇合成反应器(用于合成气至甲醇的转化)在单程中将仅转化供给到反 应器中的合成气中的约20%至60%。为了得到较高转化率，典型将未反应的合成气与产物 甲醇分离并且再循环回到反应器中，或引导到第二反应器中，以制备另外的甲醇。甲醇合成 反应器例如公开于美国专利 4，968，722,5, 219，891,5, 449，696,6, 723，886 和 5，177，114 和 GB 2092172A中，所述专利中的每一个都通过引用结合在此，达到了它们不与本文中公开的 实施方案矛盾的程度。甲醇合成反应器典型在相对高的温度和压力运行，例如约400 °F至约600 °F和约 IOOOpsig至约1500psig运行。在能量和资本支出方面，高的温度和压力的要求增加了该方 法的成本。与将到甲醇反应器的原料气预热和加压相关的能量成本和资本成本的节约对于 该方法而言是有利的。归因于相对于每程的低转化率和高的再循环要求，显著的成本与在 从甲醇合成反应器流出物中的未反应气体中分离出甲醇产物以后压缩并加热再循环气体 相关。因此，需要一种用于从甲醇合成反应器流出物制备二甲醚的方法，所述方法提供 了优于常规方法的能量节约和更高的效率。
技术实现思路
在一个方面中，本文中公开的实施方案涉及一种。该方法 可以包括将包含水的水性萃取剂与来自甲醇合成反应器的流出物接触，所述来自甲醇合 成反应器的流出物处于部分的或全部的汽相并且包含甲醇以及甲烷、水、一氧化碳、二氧化 碳、氢气和氮气中的一种或多种，从而甲醇的至少一部分分配到所述水性萃取剂中；回收包 含所述水性萃取剂和甲醇的萃取部分；回收包含甲烷、水、一氧化碳、二氧化碳、氢气和氮气 中的所述一种或多种的萃余部分；将所述萃取部分进料到催化蒸馏反应器系统中；在所述催化蒸馏反应器系统中同时地；将所述甲醇与在蒸馏反应区中的催化剂接触，从而使甲醇 的至少一部分催化反应以形成二甲醚和水；和将得到的二甲醚和水分馏，以回收包含二甲 醚的第一塔顶馏分和包含水的第一塔底馏分。在另一个方面中，本文中公开的实施方案涉及一种。该方 法可以包括将包含水的水性萃取剂与来自甲醇合成反应器的流出物接触，所述来自甲醇 合成反应器的流出物处于部分的或全部的汽相并且包含甲醇以及甲烷、水、一氧化碳、二氧 化碳、氢气和氮气中的一种或多种，从而甲醇的至少一部分分配到所述水性萃取剂中；回收 包含所述水性萃取剂和甲醇的萃取部分；回收包含甲烷、水、一氧化碳、二氧化碳、氢气和氮 气中的所述一种或多种的萃余部分；将所述萃余部分以间接热交换方式与来自所述甲醇反 应器的流出物接触；将热交换的萃余部分再循环到所述甲醇反应器；将所述萃取部分进料 到催化蒸馏反应器系统中；在所述催化蒸馏反应器系统中同时地；将甲醇与在蒸馏反应区 中的催化剂接触，从而使甲醇的至少一部分催化反应以形成二甲醚和水；和将得到的二甲 醚和水分馏，以回收包含二甲醚以及C2至C4烯烃、一氧化碳、氮气和二氧化碳中的至少一 种的第一塔顶馏分，和包含水的第一塔底馏分；经由分馏将所述第一塔顶馏分分离，以回收 包含氮气、一氧化碳、二氧化碳和C2至C4烯烃中的所述至少一种的第二塔顶馏分，和包含 二甲醚的第二塔底馏分。从下列描述和后附权利要求，本专利技术的其它方面和优点将是显然的。 附图说明图1是根据本文中公开的实施方案的简化工艺流程图。图2是根据本文中公开的实施方案的简化工艺流程图。具体实施例方式在本申请的范围之内，表述“催化蒸馏反应器系统”是醇缩合反应和产物分离至少 部分地同时在其中发生的设备。该设备可以包括常规催化蒸馏塔反应器，其中反应和蒸馏 在沸点条件同时发生；或与至少一个侧线反应器(side reactor)组合的蒸馏塔，其中所述 侧线反应器可以作为液相反应器或沸点反应器运行；或这些的组合。尽管两种催化蒸馏方 法与常规的液相反应随后分离的方法相比都可以是优选的，但是催化蒸馏塔反应器可以具 有下列优点减少的件数(Piece count)、有效的热移除(反应热可以被吸收到混合物的蒸 发热中)，和移动平衡的可能性。在一个方面中，本文中公开的实施方案涉及。更具体地，本 文中公开的实施方案涉及用于从甲醇制备二甲醚(DME)的方法。更特别地，本文中公开的 实施方案涉及用于从原料气例如来自甲醇合成反应器的流出物分离甲醇、其中使回收的甲 醇随后反应以制备二甲醚的方法。用于根据本文中公开的实施方案的的原料可以包括来自 甲醇合成反应器的流出物流。如在本文中使用的，甲醇合成反应器被定义为用于从合成气、 裂解气或其它含有氢气、一氧化碳和二氧化碳的流制备甲醇的反应器。甲醇合成反应器流 出物可以包括甲醇以及未反应气体，包括氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和氮气等。原料可 以在相对高的温度和压力离开这些工艺，例如在约400 600 °F的温度和在约500psig5至约2000psig的压力离开。可以将可以处于部分的或全部的汽相的甲醇合成反应器流出物进料到甲醇回收 系统中，在所述甲醇回收系统中，将流出物与具有包括水、甲醇和二甲醚中的至少一种的水 性萃取剂的系统接触，以从存在的未反应气体分离甲醇的至少一部分。这样的接触可以例 如在萃取蒸馏塔、吸收塔或本领域技术人员已知的用于将组分从汽相分配到液相中的其它 装置中进行。包括水性萃取剂和甲醇的萃取部分以及包括未反应气体和任何余下甲醇的萃 余部分可以各自被回收用于进一步的处理。萃余部分可以被再循环到甲醇合成反应器中或到甲醇合成反应器上游的合成气 反应器，用于制备另外的甲醇。备选地，可以将萃余部分引导到第二甲醇合成反应器。为了 提高用于进料到甲醇合成反应器的萃取部分的压力和/或温度，可能需要热交换和/或压 缩。在一些实施方案中，可以将萃余部分以间接热交换方式与甲醇合成反应器流出物接触， 以提高用于在高温供给到甲醇合成反应器的萃余部分的温度。甲醇回收系统中的运行条件可以包括在约200 °F至约500 °F范围内的温度；在约 500psig至约2000psig范围内的压力；约2至约10，例如约4至约6的气体与水性萃取剂的 摩尔比。在一些实施方案中，甲醇回收系统中的运行压力可以在甲醇合成反应器的运行压 力的约20%以内；在其它实施方案中，在约15%以内；在其它实施方案中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备二甲醚的方法，所述方法包括：将包含水的水性萃取剂与来自甲醇合成反应器的流出物接触，所述来自甲醇合成反应器的流出物处于部分的或全部的汽相并且包含甲醇以及甲烷、水、一氧化碳、二氧化碳、氢气和氮气中的一种或多种，从而所述甲醇的至少一部分分配到所述水性萃取剂中；回收包含所述水性萃取剂和甲醇的萃取部分；回收包含甲烷、水、一氧化碳、二氧化碳、氢气和氮气中的所述一种或多种的萃余部分；将所述萃取部分进料到催化蒸馏反应器系统中；在所述催化蒸馏反应器系统中同时地；ｉ）将所述甲醇与在蒸馏反应区中的催化剂接触，从而使甲醇的至少一部分催化反应以形成二甲醚和水；和ｉｉ）将得到的二甲醚和水分馏，以回收包含二甲醚的第一塔顶馏分和包含水的第一塔底馏分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：米切尔E勒舍尔，
申请(专利权)人：催化蒸馏技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]