一種甲醇脫水制二甲醚的方法
【專利摘要】本發明涉及一種甲醇脫水制二甲醚的方法，包括：甲醇經預熱后，在催化劑作用下發生脫水反應，得到的反應混合物進行氣液分離；得到的氣相直接進入二甲醚精餾塔；得到的液相先脫除陰、陽離子后也進入二甲醚精餾塔；二甲醚精餾塔塔頂餾出物經冷凝后得到合格的二甲醚產品；二甲醚精餾塔塔釜得到含醇廢水。本發明工藝流程簡單，甲醇在液相狀態下反應，具有反應溫度低、轉化率高、選擇性好、能耗低的優點；另外本發明通過離子交換器去除具有腐蝕性的陰、陽離子，有效解決了液相法的腐蝕問題。
【專利說明】一種甲醇脫水制二甲醚的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種化學產品的生產方法，具體涉及一種制備二甲醚的方法。
【背景技術】
[0002]二甲醚又稱甲醚，簡稱DME。二甲醚作為一種基本化工原料，由于其良好的易壓縮、冷凝、汽化特性，可廣泛應用于工業、農業、醫療、日常生活等領域。二甲醚未來主要用于替代汽車燃油、石油液化氣、城市煤氣等，市場前景極為廣闊。
[0003]甲醇脫水法最早采用硫酸法脫水，反應在液相中進行，主要缺點是設備腐蝕嚴重、操作條件惡劣，而且對環境污染嚴重。目前二甲醚的生產方法主要有:(1)采用甲醇氣相脫水制二甲醚，優點:二甲醚純度可以達到99.9%，缺點:甲醇脫水反應溫度較高，一般200?380°C，對甲醇原料的純度也有一定要求；(2)采用催化蒸餾法制二甲醚，優點:甲醇脫水反應和產物分離同時在一座甲醇精餾塔中進行，缺點:塔板數較多，設備投資較高，操作彈性較小。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于:提供一種甲醇脫水制二甲醚的方法，能夠簡化工藝流程，降低反應溫度和能耗，提高轉化率，解決裝置的腐蝕問題。
[0005]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0006]提供一種甲醇脫水制二甲醚的方法，包括以下步驟:
[0007]I)甲醇經預熱達到100?180°C后，在催化劑作用下，在0.5?4.0MPa的壓力、100?180°C的溫度和0.3?10h_的反應空速下發生脫水反應，得到由生成的二甲醚、副產物水和未反應的甲醇組成的反應混合物；
[0008]2)步驟I)得到的反應混合物在0.5?2.0MPa的壓力和100?180°C的溫度下進行氣液分離，得到氣相和液相；
[0009]3)步驟2)得到的氣相直接進入二甲醚精餾塔；步驟2)得到的液相先脫除陰、陽離子后也進入二甲醚精餾塔，操作壓力:0.5?2.0MPa，塔頂溫度:40?80°C，塔釜溫度:100?200°C，回流比:0.5?10，二甲醚精餾塔塔頂餾出物經冷凝后得到合格的二甲醚產品；二甲醚精餾塔塔釜得到含醇廢水。
[0010]步驟I)所述的預熱，優選的方案中是使甲醇依次經過換熱器單元和加熱器來完成；進一步優選的方案中，所述的換熱器單元由2個串聯的換熱器構成；最優選的方案中，甲醇經進料管進入第一換熱器，換熱后經過第一換熱器出口管，溫度為40?60°C，進入第二換熱器進行換熱，經過第二換熱器出口管，溫度為60?80°C，再進入加熱器，甲醇經過加熱器出口管，溫度達到100?180°C。
[0011]步驟I)所述的脫水反應優選在1.2?2.5MPa的壓力、120?150°C的溫度和0.5?1.0h_的反應空速下進行。
[0012]步驟2)所述的氣液分離，優選在0.8?1.5MPa的壓力和120?150°C的溫度下進行。
[0013]步驟3)所述的二甲醚精餾塔操作條件優選:壓力1.0-1.5MPa，塔頂溫度50-60°C，塔釜溫度150-200°C，回流比0.5-5。
[0014]本發明一種優選的方案中，使步驟3) 二甲醚精餾塔塔釜得到的含醇廢水進入甲醇精餾塔，操作壓力:0-0.1MPa，塔頂溫度:50-80°C，塔釜溫度:90-120°C，回流比:0.5-10，甲醇精餾塔塔頂餾出物經冷凝后，得到合格的甲醇，返回步驟I)循環使用；甲醇精餾塔塔釜水返回步驟I)用于預熱甲醇。
[0015]本發明最優選的方案，如圖1所示，步驟如下:
[0016]甲醇經甲醇進料管I進入第一換熱器2，換熱后經甲醇第一換熱器出口管3，溫度為40-60°C，進入第二換熱器4進行換熱，再經第二換熱器出口管5，溫度為60-80°C，進入加熱器6，加熱后的甲醇經加熱器出口管7，溫度為120-150°C，進入脫水反應器8，操作壓力:1.2-2.5MPa，操作溫度:120-150°C，反應空速0.5-IOtT,在催化劑作用下，甲醇脫水生成二甲醚混合物，生成的反應混合物經脫水反應器出口管9進入氣液分離器10，操作壓力:0.8-1.5MPa，操作溫度:120-150°C，分離得到的氣相經氣液分離器氣相出口管15直接進入二甲醚精餾塔16，分離得到的液相經氣液分離器液相出口管11，進入第二換熱器4，經過換熱的液相混合物再經第二換熱器液相混合物出口管12，溫度為60-90°C，進入離子交換器13脫除陰、陽離子，然后經離子交換器出口管14進入二甲醚精餾塔16，操作壓力:1.0-1.510-，塔頂溫度:50-60°C，塔釜溫度:150-200°C，回流比:0.5-5，二甲醚精餾塔塔頂餾出物經二甲醚精餾塔冷凝器17冷凝后，得到合格的二甲醚產品，經二甲醚產品管18輸送至裝置外；二甲醚精餾塔塔釜混合物經二甲醚精餾塔釜底出口管20進入甲醇精餾塔21，操作壓力:0-0.1MPa，塔頂溫度:50-80°C，塔釜溫度:90-120°C，回流比:0.5-10，甲醇精餾塔塔頂餾出物經甲醇精餾塔冷凝器22冷凝后，得到合格的甲醇，經甲醇精餾塔甲醇出口管23返回甲醇進料管I循環使用；甲醇精餾塔塔釜水經甲醇精餾塔釜底出口管25進入第一換熱器2回收余熱后，經廢水出口管26輸送至裝置外。
[0017]本發明與現有技術比較具有以下優點:(1)工藝流程簡單，反應溫度低、轉化率高、選擇性好、能耗低、投資省；(2)裝置操作彈性較大，產品二甲醚的純度及廢水中甲醇含量便于控制；(3)通過離子交換去除具有腐蝕性的陰、陽離子，有效解決了裝置的腐蝕問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明實施例1的甲醇脫水制二甲醚的工藝及裝置示意圖。
[0019]圖2為本發明實·施例2的甲醇脫水制二甲醚的工藝及裝置示意圖。
[0020]圖中標記說明如下:
[0021]1、甲醇進料管；2、第一換熱器；3、第一換熱器出口管；4、第二換熱器；5、第二換熱器出口管；6、加熱器；7、加熱器出口管；8、脫水反應器；9、脫水反應器出口管；10、氣液分離器；11、氣液分離器液相出口管；12、第二換熱器液相混合物出口管；13、離子交換器；14、離子交換器出口管；15、氣液分離器氣相出口管；16、二甲醚精餾塔；17、二甲醚精餾塔冷凝器；18、二甲醚產品管；19、二甲醚精餾塔再沸器；20、二甲醚精餾塔釜底出口管；21、甲醇精餾塔；22、甲醇精餾塔冷凝器；23、甲醇精餾塔甲醇出口管；24、甲醇精餾塔再沸器；25、甲醇精餾塔釜底出口管；26、廢水出口管。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023]如圖1所示，含量99.5%(質量比)的甲醇500kg/h，經甲醇進料管I進入第一換熱器2，換熱后經甲醇第一換熱器出口管3，溫度為50?60°C，進入第二換熱器4進行換熱，再經第二換熱器出口管5，溫度為70?80°C，進入加熱器6，加熱后的甲醇經加熱器出口管7，溫度為140?150°C，進入脫水反應器8，操作壓力:1.5?3.0MPa，操作溫度為140?150°C，空速為lh_，在催化劑作用下，甲醇脫水生成二甲醚混合物，生成的反應混合物經脫水反應器出口管9進入氣液分離器10，操作壓力:0.8?1.3MPa，操作溫度為120?130°C，分離得到的氣相經氣液分離器氣相出口管15直接進入二甲醚精餾塔16，分離得到的液相經氣液分離器液相出口管11，進入第二換熱器4，經過換熱的液相混合物再經第二換熱器液相混合物出口管12，溫度為80?85°C，進入離子交換器13脫除陰、陽離子，然后經離子交換器出口管14進入二甲醚精餾塔16，操作壓力為0.7?1.0MPa,塔頂溫度為40?50°C，塔釜溫度為140?150°C，回流比為0.5?1，二甲醚精餾塔塔頂餾出物經二甲醚精餾塔冷凝器17冷凝后，得到純度大于99.9%的二甲醚，經二甲醚產品管18輸送至裝置外；二甲醚精餾塔塔釜混合物經二甲醚精餾塔釜底出口管20進入甲醇精餾塔21，操作壓力:0?0.1MPa，塔頂溫度為60?70°C，塔釜溫度為100?120°C，回流比為0.5?1，甲醇精餾塔塔頂餾出物經甲醇精餾塔冷凝器22冷凝后，得到合格的甲醇，經甲醇精餾塔甲醇出口管23返回甲醇進料管I循環使用；甲醇精餾塔塔釜得到純度大于99.9%的水，經甲醇精餾塔釜底出口管25進入第一換熱器2回收余熱后，經廢水出口管26輸送至裝置外。
[0024]實施例2.[0025]如圖2所示，含量99.5%(質量比)的甲醇500kg/h，經甲醇進料管I進入第一換熱器2，換熱后經甲醇第一換熱器出口管3，溫度為40?50°C，進入第二換熱器4進行換熱，再經第二換熱器出口管5，溫度為60?70°C，進入加熱器6，加熱后的甲醇經加熱器出口管7，溫度為120?130°C，進入脫水反應器8，操作壓力:3.0?4.0MPa，操作溫度為120?130°C，空速為5h_，在催化劑作用下，甲醇脫水生成二甲醚混合物，生成的反應混合物經脫水反應器出口管9進入氣液分離器10，操作壓力:1.3?1.5MPa，操作溫度為110?120°C，分離得到的氣相經氣液分離器氣相出口管15直接進入二甲醚精餾塔16，分離得到的液相經氣液分離器液相出口管11，進入第二換熱器4，經過換熱的液相混合物再經第二換熱器出口管12，溫度為60?70°C，進入離子交換器13脫除陰、陽離子，然后經離子交換器出口管14進入二甲醚精餾塔16，操作壓力為1.0?1.5MPa，塔頂溫度為50?60°C，塔釜溫度為150?180°C，回流比為I?3，二甲醚精餾塔塔頂餾出物經二甲醚精餾塔冷凝器17冷凝后，得到純度大于99.9%的二甲醚，經二甲醚產品管18輸送至裝置外；二甲醚精餾塔16塔釜得到含醇廢水經二甲醚精餾塔釜底出口管20返回第一換熱器2回收余熱后，經廢水出口管26輸送至裝置外。
[0026]實施例3
[0027]如圖1所示，含量99.5%(質量比)的甲醇500kg/h，經甲醇進料管I進入第一換熱器2，換熱后經甲醇第一換熱器出口管3，溫度為50?60°C，進入第二換熱器4進行換熱，再經第二換熱器出口管5，溫度為70?80°C，進入加熱器6，加熱后的甲醇經加熱器出口管7，溫度為150?160°C，進入脫水反應器8，操作壓力:0.5?1.5MPa，操作溫度為150?160°C，空速為3h_，在催化劑作用下，甲醇脫水生成二甲醚混合物，生成的反應混合物經脫水反應器出口管9進入氣液分離器10，操作壓力:0.5?0.8MPa，操作溫度為140?150°C，分離得到的氣相經氣液分離器氣相出口管15直接進入二甲醚精餾塔16，分離得到的液相經氣液分離器液相出口管11，進入第二換熱器4，經過換熱的液相混合物再經第二換熱器出口管12，溫度為70?80°C，進入離子交換器13脫除陰、陽離子，然后經離子交換器出口管14進入二甲醚精餾塔16，操作壓力為0.5?0.7MPa，塔頂溫度為40?50°C，塔釜溫度為100?120°C，回流比為5?10，二甲醚精餾塔塔頂餾出物經二甲醚精餾塔冷凝器17冷凝后，得到純度大于99.9%的二甲醚，經二甲醚產品管18輸送至裝置外；二甲醚精餾塔塔釜混合物經二甲醚精餾塔釜底出口管20進入甲醇精餾塔21，操作壓力:0?0.1MPa，塔頂溫度為60?70°C，塔釜溫度為100?120°C，回流比為0.5?1，甲醇精餾塔塔頂餾出物經甲醇精餾塔冷凝器22冷凝后，得到合格的甲醇，經甲醇精餾塔甲醇出口管23返回甲醇進料管I循環使用；甲醇精餾塔塔釜得到純度大于99.9%的水，經甲醇精餾塔釜底出口管25進入第一換熱器2回收余熱后，經 廢水出口管26輸送至裝置外。
【權利要求】
1.一種甲醇脫水制二甲醚的方法，包括以下步驟: 1)甲醇經預熱達到100?180°C后，在催化劑作用下，在0.5?4.0MPa的壓力、100?180°C的溫度和0.3?10h_的反應空速下發生脫水反應，得到由生成的二甲醚、副產物水和未反應的甲醇組成的反應混合物； 2)步驟I)得到的反應混合物在0.5?2.0MPa的壓力和100?180°C的溫度下進行氣液分離，得到氣相和液相； 3)步驟2)得到的氣相直接進入二甲醚精餾塔；步驟2)得到的液相先脫除陰、陽離子后也進入二甲醚精餾塔，操作壓力:0.5?2.0MPa，塔頂溫度:40?80°C，塔釜溫度:100?200°C，回流比:0.5?10，二甲醚精餾塔塔頂餾出物經冷凝后得到合格的二甲醚產品；二甲醚精餾塔塔釜得到含醇廢水。
2.權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟I)所述的預熱，是使甲醇依次經過換熱器單元和加熱器來完成；所述的換熱器單元由第一換熱器和第二換熱器2個串聯的換熱器構成；第一換熱器出口管溫度為40?60°C，第二換熱器出口管溫度為60?80°C，加熱器出口管溫度為100?180°C。
3.權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟I)所述的脫水反應在1.2?2.5MPa的壓力、125?150°C的溫度和0.5?1.0h_的反應空速下進行。
4.權利要求1所述 的方法，其特征在于:步驟2)所述的氣液分離在0.8?1.5MPa的壓力和120?150°C的溫度下進行。
5.權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟3)所述的二甲醚精餾塔操作條件是:壓力:1.0?1.5MPa，塔頂溫度:50?60°C，塔釜溫度:150?200°C，回流比:0.5?5。
6.權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟3)二甲醚精餾塔塔釜得到的含醇廢水進一步進入甲醇精餾塔，操作壓力:0?0.1MPa，塔頂溫度:50?80°C，塔釜溫度:90?120°C，回流比:0.5?10，甲醇精餾塔塔頂餾出物經冷凝后，得到合格的甲醇，返回步驟I)循環使用；甲醇精餾塔塔釜水返回步驟I)用于預熱甲醇。
7.權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟如下: 甲醇經甲醇進料管(I)進入第一換熱器(2)，換熱后經甲醇第一換熱器出口管(3)，溫度為40?60°C，進入第二換熱器(4)進行換熱，再經第二換熱器出口管(5)，溫度為60?80°C，進入加熱器(6)，加熱后的甲醇經加熱器出口管(7)，溫度為120?150°C，進入脫水反應器(8)，操作壓力:1.2?2.5MPa，操作溫度:120?150°C，反應空速0.5?IOtT,在催化齊[J作用下，甲醇脫水生成二甲醚混合物，生成的反應混合物經脫水反應器出口管(9)進入氣液分離器(10)，操作壓力:0.8?1.5MPa，操作溫度:120?150°C，分離得到的氣相經氣液分離器氣相出口管(15)直接進入二甲醚精餾塔(16)，分離得到的液相經氣液分離器液相出口管(11)，進入第二換熱器(4)，經過換熱的液相混合物再經第二換熱器液相混合物出口管(12)，溫度為60?90°C，進入離子交換器(13)脫除陰、陽離子，然后經離子交換器出口管(14)進入二甲醚精餾塔(16)，操作壓力:1.0?1.5MPa，塔頂溫度:50?60°C，塔釜溫度:150?200°C，回流比:0.5?5，二甲醚精餾塔塔頂餾出物經二甲醚精餾塔冷凝器(17)冷凝后，得到合格的二甲醚產品，經二甲醚產品管(18)輸送至裝置外；二甲醚精餾塔塔釜混合物經二甲醚精餾塔釜底出口管(20)進入甲醇精餾塔(21)，操作壓力:0?0.1MPa，塔頂溫度:50?80°C，塔釜溫度:90?120°C，回流比:0.5?10，甲醇精餾塔塔頂餾出物經甲醇精餾塔冷凝器(22)冷凝后，得到合格的甲醇，經甲醇精餾塔甲醇出口管(23)返回甲醇進料管I循環使用；甲醇精餾塔塔釜水經甲醇精餾塔釜底出口管(25)進入第一換熱器2回收余熱后，經廢水出口管( 26)輸送至裝置外。
【文檔編號】C07C43/04GK103435454SQ201310420335
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月16日 優先權日:2013年9月16日
【發明者】毛進池, 戴良國, 劉文飛, 王文學, 張勇, 葛立軍 申請人:凱瑞化工股份有限公司