通过分离技术处理由二甲基反应器的产物流形成的气体混合物的制作方法

通过分离技术处理由二甲基反应器的产物流形成的气体混合物的制作方法
【专利摘要】方法涉及通过分离技术处理气体混合物(k)，该气体混合物(k)由用于从合成气体(b)合成二甲醚的反应器(4)的产物流(d)形成，且该气体混合物(k)含有至少二甲醚、二氧化碳以及至少一种沸点低于二氧化碳的其它组分。在第一压力水平下将该气体混合物(k)从第一温度水平冷却至第二温度水平，且在吸收塔(18)中用主要含有二氧化碳的回流(v)对该气体混合物(k)中在第二温度水平下保持气态的剩余部分进行洗涤。主要含有二氧化碳的回流(v)至少部分地由在冷却过程中作为液体分离的气体混合物(k)的部分形成。
【专利说明】
通过分离技术处理由二甲基反应器的产物流形成的气体混合物
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于对气体混合物进行分离技术处理的方法，该气体混合物由用于从合成气体合成二甲醚的反应器的产物流形成。
【背景技术】
[0002]二甲醚(DME)是结构上最简单的醚。二甲醚含有两个甲基基团作为有机残基。二甲醚是极性的且通常以液体形式用作溶剂。二甲醚也可以用作制冷剂，并且替代常规的氯氟烃。
[0003]最近，二甲醚已经越来越多地被用作燃料气体(液化气)和传统燃料(如柴油)的替代品。由于其较高的十六烷值(55至60)，例如，传统的柴油发动机仅需要略微地进行改进就能用二甲醚运行。二甲醚以相对干净地方式燃烧而不会形成碳沉积物。如果二甲醚是由生物质生产的，其算作所谓的生物燃料，且因此可以按税收优惠条款进行交易。
[0004]二甲醚可以直接由甲醇或间接由天然气或生物气制备。在后者情况下，天然气或生物气首先被转化成合成气体。合成气体也可以通过其它方法，例如通过废料或生物质的热分解来获得。然后合成气体在两步反应中被转化成甲醇以及然后转化成二甲醚，或者在一步反应中被直接转化成二甲醚。
[0005]从合成气体合成的二甲醚相对于从甲醇合成二甲醚具有热力学和经济学优势。
[0006]本发明特别涉及二甲醚的一步合成，术语“一步”合成是指所有的反应发生在一个且同一个反应器中的合成方法。从例如US 4，536，485和US 5,189,203 A中知晓二甲醚的一步合成。通常使用杂化催化剂。该反应是放热的，并且通常在200至300°C的温度下在20至100巴的压力下进行。
[0007]对于二甲醚的一步合成，通常采用直立管式反应器，其从下方进料加压、加热的合成气体。将管式反应器中获得的产物流从塔顶去除，冷却并引入到分离。
[0008]除了二甲醚外，该产物流还含有合成气体中未反应的组分以及其它反应产物。通常，除了二甲醚外，该产物流还包含至少甲醇、水、二氧化碳、一氧化碳和氢气以及少量的甲烷、乙烷、有机酸类和高级醇类。
[0009]在由产物流形成的气体混合物中，除了二甲醚外，通常还有二氧化碳和沸点低于二氧化碳的组分，例如氢气和一氧化碳。为了获得满足相关规格的二甲醚，必须至少部分地分离这些其它组分。然而为此目的所采用的方法已从能源的角度证明是差强人意的。
[0010]为了从产物流中回收二甲醚，有必要将产物流冷却至明显低于(TC的温度。在冷却前，可能有必要分离除去大量的甲醇和水。不过本发明也公开了不需要该分离的方法。
[0011]从US 5 908 963 A中已知制备二甲醚产物的方法，其中从二甲醚反应器的产物流中分离含有水和甲醇的冷凝物。用从冷凝物得到的甲醇将二甲醚从剩余的气体相中洗出。
[0012]总体而言，需要通过分离技术处理相应的气体混合物的改进的方法。

【发明内容】

[0013]在此背景下，本发明提出了根据独立权利要求特征的对气体混合物进行分离技术处理的方法，该气体混合物由用于从合成气体合成二甲醚的反应器的产物流形成，并且该气体混合物含有至少二甲醚、二氧化碳以及至少一种沸点低于二氧化碳的其它组分。优选的实施方案在从属权利要求和以下说明中进行描述。
[0014]在解释本发明的特征和优点之前，先对它们的依据和所用的术语进行解释。
[0015]如果流体包括至少一些存在于起始流体或由起始流体获得的组分，则流体(术语“流体”在下文中也用于指相应的流、馏分等)“来源”于另一流体(其也被称为起始流体)或由该流体“形成”。以这种方式来源或形成的流体可以从起始流体中通过分离掉或获得馏分或者一种或多种组分，集中或贫集一种或多种组分，以化学或物理方式反应掉一种或多种组分，加热、冷却、加压等类似方法获得或形成。例如通过从储存容器中得到也可以简单地“形成，，流。
[0016]这里所使用的术语中，流体可以富含或贫含一种或多种存在的组分，基于重量或体积，“富含”表示至少 90% ,95%,99% ,99.5% ,99.9%，99.99% 或 99.999% 的含量，“贫含”表示不超过10%，5%，1%，0.1%，0.01%或0.001%的含量。这里所使用的术语中，它们可以富集或贫集一种或多种组分，这些术语是指由起始流体形成该流体时起始流体中的相应含量。基于起始流体，如果流体含有至少1.1倍，1.5倍，2倍，5倍，1倍，100倍或1000倍的相应组分的量，则流体被“富集”，如果流体含有不超过0.9倍，0.5倍，0.1倍，0.01倍，或
0.001倍的相应组分的量，则流体被“贫集”。“主要”含有一种或多种组分的流体含有至少90%,95%，98%或99%的量或富含它们。
[0017]术语“压力水平”和“温度水平”在下文中被用来表征压力和温度，意图是表明没必要以精确的压力值或温度值的形式使用压力或温度来实施发明概念。然而，该压力和温度通常在特定范围内变化，其为例如平均值任一侧±1%，5%，10%，20%或者甚至50%。不同的压力水平和温度水平可以位于不相交的区域或重叠的区域中。特别地，压力水平包括例如由冷却作用造成的不可避免的或预期的压力损失。温度水平也是如此。以巴给出的压力水平是绝对压力。
[0018]在这里使用的术语“蒸馏塔”是分离单元，其被设置用来至少部分地分离以气体或液体形式或以具有液体和气体组分的两相混合物的形式(任选地还处于超临界状态)提供的物质(流体)的混合物，即用于从物质的混合物生产纯物质或物质混合物，其相比于上述意义上物质的混合物富集或贫集至少一种组分，或者富含或贫含至少一种组分。蒸馏塔在分离技术领域是为人们所熟知的。通常，将蒸馏塔配置为配备有配件(诸如穿孔底座或者结构化或非结构化包装)的圆柱形金属容器。蒸馏塔特别地以在塔底(也称为贮槽)分离掉液态馏分为特征。在蒸馏塔中通过贮槽蒸发器对该液体馏分(在此也被称为贮槽液)进行加热以使一些贮槽液在蒸馏塔内连续蒸发并以气体形式上升。蒸馏塔通常还具有所谓的塔顶冷凝器，向该塔顶冷凝器进料至少一些在蒸馏塔的上部被富集的气体混合物或相应的纯净气体(在此称为塔顶气体)，使其部分液化以形成冷凝物，并作为液体回流加入蒸馏塔的塔顶。从塔顶气体得到的部分冷凝物可以用于它处。
[0019]与蒸馏塔相反，“吸收塔”一般没有贮槽蒸发器。吸收塔在分离技术领域也为人们所熟知。吸收塔用于相逆流中的吸收，且因此也被称作逆流塔。在逆流吸收中，释放的气体相通过吸收塔向上流动。在塔顶添加且在塔底得到的接收溶液相与气体相逆向流动，用溶液相“洗涤”气体相。在相应的吸收塔中，通常也具有确保逐步相接触的配件(底座、喷雾区、旋转板等)或确保恒定相接触的配件(未校准的填料浇注，包装等)。在此类吸收塔的塔顶获得气体流体，其可以作为“塔顶产物”从吸收塔得到。在吸收塔的贮槽中，将可以得到的液体作为IC槽产物”分离出来。在吸收塔中，将气体相剥离掉一种或多种进入贮槽产物的组分。
[0020]对蒸馏塔和吸收塔的设计和具体构造可参考关于该主题的教科书(参见例如Sattler,K.:Thermische Trennverfahren:Grundlagen,Auslegung,Apparate,[Thermalseparat1n methods: Principles,Design,Apparatus]，第3片反，2001，Weinheim，WiIey-VCH)0
[0021]简便起见，下文中参考二甲醚的“合成”，其是指使含有合成气体的进料(即含有至少适量的一氧化碳和氢气的气体混合物)反应以形成含有二甲醚的相应产物流的方法。在合成二甲醚的过程中由于不完全反应以及由于出现了副反应，特别是根据所采用的催化剂的特性以及合成气体中组分的各自的量，相应的产物流不仅含有二甲醚还含有其它化合物。它们至少为甲醇、水、二氧化碳、一氧化碳和氢气，通常还有少量的甲烷、乙烷、有机酸类和高级醇类。如上所述，有必要将这些其它化合物分离出来。进行分离一方面使随后的分离步骤能够进行且另一方面以回收具有所要求纯度(即“符合规范”)的二甲醚。
[0022]本发明的优势
[0023]正如已经提到的，根据本发明的方法包括对气体混合物进行分离技术处理，该气体混合物由用于从合成气体合成二甲醚的反应器的产物流形成，并且该气体混合物含有至少二甲醚、二氧化碳以及至少一种沸点低于二氧化碳的其它组分。沸点低于二氧化碳的该组分特别地可以是诸如一氧化碳和氢气的组分。正如已经提到的，沸点也低于二氧化碳的其它组分，诸如甲烷，也少量地存在于此类气体混合物中。
[0024]“沸点低于二氧化碳”的组分具有比二氧化碳低的沸点。此时应当提及的是，在根据本发明所采用的压力水平(下文中说明的“第一”压力水平高于二氧化碳的三相点)下，二氧化碳也可以以液体形式存在。
[0025]根据本发明，在第一压力水平下将气体混合物从第一温度水平冷却至第二温度水平。这可以通过一个以上的中间温度水平，并通过冷凝将一种以上冷凝物从气体混合物中分离来有利地实现，但也可以一步冷却。
[0026]如果预先分离冷凝物，当所采用的气体混合物贫含较高沸点的组分(如甲醇和水)时，那么这些气体混合物就主要含有二甲醚和二氧化碳。例如，由于预先分离掉了甲醇和水，气体混合物可以不含或基本上不含甲醇和水。例如，如图2中所示的设置可用于此目的。可选地，可以不进行分离。但是，如果不进行分离，就必须注意确保甲醇和水均不单独存在于相应的气体混合物中。没有添加量的甲醇的水，由于失去甲醇的防冻保护作用会在所采用的低温下冻结。然而，相反地，“干燥的”甲醇也有缺点，因为它可能会损坏所采用的换热器。
[0027]在吸收塔中用主要含有二氧化碳的回流对气体混合物中在第二温度水平下保持气态形式的馏分进行洗涤，因此得到了塔顶产物和贮槽产物。这用于将气体混合物中仍为气态的馏分中仍然含有的任何二甲醚洗涤成贮槽产物，以使塔顶产物尽可能地不包含二甲醚。塔顶产物主要由二氧化碳和至少一种在第一压力水平下沸点低于二氧化碳的组分组成。塔顶产物优选地不含有二甲醚或至多只含少量二甲醚，且因此至少贫含上述意义上的二甲醚。
[0028]根据本发明，由在冷却至第二温度水平的过程中已经以液体形式分离出来的气体混合物的馏分形成主要含有二氧化碳的回流。优选地，将二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔用于此目的。如果在冷却过程中分离出一种以上冷凝物，优选地将这些冷凝物或由它们形成的流至少部分地进料至二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔。也可以将来自吸收塔的贮槽产物或从它形成的流至少部分地进料至二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔。
[0029]本文中“二甲醚/二氧化碳蒸馏塔”指蒸馏塔，配置并操作该蒸馏塔以在各个情况下可以在所述塔中从含有二甲醚和二氧化碳的流体中回收一方面富集二甲醚且另一方面富集二氧化碳以及贫集其它组分的流体。特别地基于二甲醚和二氧化碳的沸点不同，技术人员选择二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔的具体配置(例如，如配件的类型和数目)和操作条件(例如，如操作压力、在贮槽蒸发器和塔顶冷凝器中加热和冷却流体)。
[0030]本发明的一个重要方面是适当调整二甲醚/二氧化碳蒸馏塔的操作条件。以有利的方式对它们进行选择以使从二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔的塔顶得到的主要含有二氧化碳的塔顶气体可以在高于二氧化碳的熔融温度被液化。如已被部分解释的，相应得到的冷凝物应该以足够的数量一方面可用作二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔的回流，且另一方面可用作吸收塔的回流。
[0031 ]有利地，对二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔进行操作以使主要含有二氧化碳的塔顶气体在其塔顶形成且二甲醚含量高的贮槽液在其塔底形成。如果进料至二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔的流体(例如，前文提到的冷凝物以及来自吸收塔的贮槽产物)主要含有二氧化碳和二甲醚，则贮槽液主要含有二甲醚。如果进料至二甲醚/二氧化碳蒸馏塔的流体还含有水和甲醇，它们也会进入二甲醚/二氧化碳蒸馏塔的贮槽液。
[0032]因此，通过在吸收塔使用富含二氧化碳的液体回流，本发明使得减少二甲醚的损失成为可能。将由来自二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔的至少一些塔顶气体形成的部分冷凝物用作主要含有二氧化碳的回流。在贮槽端，将前面提到的液体贮槽产物从吸收塔中去除，该液体贮槽产物可以主要由二甲醚和二氧化碳(以及任选地还含有水和甲醇)组成。优选地，该贮槽产物含有已进料至吸收塔的所有二甲醚，或其大多数。
[0033]通过使用可用的制冷剂，例如C3或还有C2制冷剂(例如用来实现相应温度的液体丙烷或乙烷或等同物)来有利地冷却至第二温度水平。先前逐步冷却至中间温度水平(如果进行的话)则利用例如水和/或C3制冷剂(例如液体丙烷或等同物)来实现。第一温度水平有利地为20至50°C，特别是30至40°C。第一温度水平还可以是50至150°C，特别是70至120°C，例如80至100°C，或者相对于露点，例如，在露点以上至少10°C且不超过30至50°C。第二温度水平有利地在所采用的压力水平下的二氧化碳的熔融温度和_15°C之间，例如在_40°(:至-20°C，以及特别是在约_35°C，S卩C3制冷剂的温度。温度水平还可以为刚高出所采用的压力水平下二氧化碳的熔融温度，即高出所采用的压力水平下二氧化碳的熔融温度至少0.5至10°C，特别是I至5°C。所才用的温度水平还取决于经冷却的气体混合物的成分和分离出的冷凝物的所需成分。由于富含二氧化碳的回流是从本发明范围内的相应冷凝物中得到的，选择温度水平以使冷凝物含有至少足够的二氧化碳。在二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔中分离冷凝物的过程中，当塔顶获得足够的二氧化碳以使充足的液体回流能够沉积在二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔中且充足的液体回流能够沉积在吸收塔中，则二氧化碳的含量是充足的。
[0034]由于与现有技术中已知的分离方法相比，根据本发明的测量实现了有利的分离这一结果，根据本发明提出的方法已证明就能源方面而言比常规方法有利。
[0035]本发明特别适用于在20至100巴的压力水平下，特别是在30至80巴的压力水平(“第一压力水平”)下提供来自用于从合成气体合成二甲醚的反应器的产物流的方法。在该第一压力水平下，利用另一个吸收塔，可以使产物流基本上不含甲醇和水。因而甲醇和/或水的分离可以在压力下进行且没有必要预先释放压力，预先释放压力然后需要重复加压且耗能。因此根据本发明，从产物流获得的气体混合物在离开用于合成二甲醚的反应器后以及在分离过程之前没有对其减压。因此，不需要高能耗的重新压缩。
[0036]本发明适合用于在合成以及任何随后的冷却和/或去除水和/或甲醇之后即刻分离。在此分离过程中，产物流处于第一温度水平。
[0037]根据本发明的方法可以用于宽范围的成分的产物流。相应的产物流含有例如2至
50摩尔％、特别是5至30摩尔％的二甲醚，0.1至20摩尔％、特别是0.7至10摩尔％的甲醇，
0.1至20摩尔％、特别是0.8至10摩尔％的水，I至50摩尔％、特别是3至30摩尔％的二氧化碳，0.1至25摩尔％、特别是I至11摩尔％的二氧化碳和5至90摩尔％、特别是20至80摩尔％的氢气。如果去除了水和甲醇，气体混合物优选地贫含水和甲醇。
[0038]正如所提到的，相应的产物流还可以含有少量的其它组分，如甲烷、乙烷、有机酸类和高级醇类。相应的混合物是特别地在进行一步合成二甲醚的过程中获得的。
[0039]正如已经提到的，对本发明范围内的二甲醚/二氧化碳蒸馏塔进行有利地操作以使从二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔的塔顶得到的主要含有二氧化碳的塔顶气体可以高于在二氧化碳熔融温度以上被液化。有利地在低于第一压力水平的第二压力水平下操作二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔。对第二压力水平进行选择以利用可用的冷凝剂尽可能多地从塔顶气体凝集二氧化碳。这些制冷剂的温度通常为-52 °C至-20 0C，例如-35 0C (C3制冷剂)。如果所采用的气体混合物贫含甲醇和水，或者如果甲醇和水已被分离出来，则可以从二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔中获得贮槽液作为富含二甲醚的流，富含二甲醚的流中二甲醚的含量至少为90摩尔％，特别地至少为95摩尔％或至少为99摩尔％。各自的含量取决于二甲醚/二氧化碳蒸馏塔的操作条件和其配置。它们可以适合于相应得到的产物流的所需规格(纯度)。另一方面，如果气体混合物含有可观程度的甲醇和水和/或如果没有分离甲醇和水，则甲醇和水存在于贮槽液中。
[0040]正如已经提到的，添加到吸收塔的液体回流主要由二氧化碳组成。有利的二氧化碳含量为至少90摩尔%，例如，尤其是至少95摩尔%或至少99摩尔%。
[0041]该方法通过采用吸收塔使得减少最终冷凝塔中的二甲醚的损失成为可能。至吸收塔的主要含有由二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔的塔顶气体形成的二氧化碳的液体回流有利地具有不超过10摩尔％，特别是至多5摩尔％，至多1%摩尔或至多0.5摩尔％的二甲醚含量。相应的含量也可以在吸收塔的塔顶流中获得。
【附图说明】
[0042]参考附图对本发明进行更全面的阐释，附图通过与现有技术进行对比示出了本发明的实施方案。
[0043]图1示出了根据现有技术用于制备二甲醚的装置示意图。
[0044]图2示出了根据本发明的一个实施例用于制备二甲醚的装置示意图。
【具体实施方式】
[0045]在图中，为了清楚起见将彼此对应的元件赋予相同的参考标号，并不再进行描述。
[0046]图1示意性地示出了根据现有技术用于制备二甲醚的装置，通常将其指定为110。
[0047]以高度示意性的方式示出的装置110包括合成气体反应器20，其可以充有合适的进料，例如，如天然气或生物气。可以将合成气流b从合成气反应器20中去除。
[0048]任选地在加入其它流之后，可以将合成气流b置于利用压缩机I增加的压力下。通过这种方式，可以施加随后一步合成二甲醚所需的压力，例如20至100巴。
[0049]使相应的经压缩的流(现指定为c)通过第一换热器2，其可以与用于合成二甲醚的反应器4的产物流d—同加热(见下文)。例如，相应的经加热的流(仍指定为c)在第一换热器2的下游具有200至300°C的温度。任选地使流dl过第二换热器3，其也被称为峰加热器。
[0050]将在第二换热器3中经过进一步加热的流(还指定为c)进料至反应器4，将其配置为管式反应器且其反应管中填充有适合用于一步合成二甲醚的催化剂。图1中的示意图是高度简化的。通常，用于合成二甲醚的反应器4是垂直放置的，其中将流c进料至管式反应器4的底部。从反应器4的顶部去除流d。
[0051]由于管式反应器4中的放热反应，流d处于甚至更高的温度下。将流d作为加热介质通过换热器2。结果，它冷却至高于压缩机I下游的流c的温度例如约30°C的温度。将经过相应冷却的流(仍指定为d)进料至常规的分离装置120。在分离装置120中，在一个步骤121中例如通过中间压力释放、冷却、再压缩等(未示出)而从流d中分离出甲醇流e和水流f。从剩余的残留物中形成了流g和流h，其可以为例如富集二氧化碳的流g和富集二甲醚的流h。
[0052]流g和h的成分特别取决于流d的成分和分离装置120的具体配置和操作参数。
[0053]图2示出了根据本发明一个实施方案用于制备二甲醚的装置。通常将其指定为100。
[0054]在图2中，将用来分离甲醇和/或水的第一吸收塔指定为6。正如已经解释的，吸收塔6与诸如蒸馏塔5(见下文)的蒸馏塔不同，特别在于它没有贮槽蒸发器。用吸收塔6的塔顶加入的回流洗涤吸收塔6中产生的蒸气，从而使得更多挥发性组分集中在吸收塔6的塔顶而难挥发性组分集中在吸收塔6的贮槽中。
[0055]图2中所示的装置100中，将流d引入吸收塔6。从吸收塔6的塔顶得到塔顶流k，并在换热器7中用适当的制冷剂(例如，如冷却水)对塔顶流k进行冷却。将经过相应冷却的流k转移至分离容器8，从分离容器8的贮槽得到液体流1，并通过栗(未标记)将液体流I至少部分地作为回流加入到吸收塔6中。
[0056]除了二甲醚，如果示出的实施方案中的流d还含有甲醇、水、二氧化碳、一氧化碳和氢气(以及痕量的上述其它化合物)，则由于所述的反冲洗，二甲醚、二氧化碳、一氧化碳和氢气从此处进入塔顶流k。由于换热器7中适当的冷却和分离容器8中相应的分离条件，在分离容器8中分离贮槽产物，其主要由二甲醚和二氧化碳(可能存在痕量的甲醇)组成。
[0057]从分离容器8的塔顶可以得到气体流m，该气体流m除了二氧化碳、一氧化碳和氢气外还含有二甲醚的。然后如下文所述使流m经过连续的冷却和冷凝。将没有作为液体回流添加至吸收塔6的部分流I进料至蒸馏塔9(这里称作二甲醚/二氧化碳蒸馏塔)中，如对流m进行连续冷却和冷凝所产生的冷凝物。
[0058]应当明确地指出，无需以所示的反式进行从产物流d获得的流k的具体制备。可以采用其它可能的分离水和/或甲醇的方法，只要它们能在上述第一压力水平和第一温度水平下产生气体混合物并含有所述量的各个成分。
[0059]本发明也可以在不对水和甲醇进行任何分离的情况下进行。在这种情况下，由于上述原因，必须注意确保水和甲醇均存在于待冷却的气体混合物中，以利用甲醇的防冻保护作用并防止干燥的甲醇的腐蚀作用。
[0060]从吸收塔6的贮槽中得到液体流n，并在适当的高度将其进料至蒸馏塔5，将蒸馏塔与贮槽蒸发器51和塔顶冷凝器52—起操作。所示实施方案中的流η含有流d中所含的绝大部分的水和甲醇。
[0061]将贮槽蒸发器51和塔顶冷凝器52分别与优选地包含在相应装置中的适当的加热装置和冷却装置一起操作。在贮槽蒸发器51中，使从蒸馏塔5的贮槽中得到的液体流进行部分蒸发并进料至蒸馏塔5的下部区域。可以得到未蒸发的馏分作为流P。
[0062]从蒸馏塔5的塔顶得到气体流，在蒸馏塔5的塔顶冷凝器52中对该气体流进行部分液化，并作为液体回流在上部区域再次进料至蒸馏塔5。得到保持气态的馏分O。
[0063]因此，在蒸馏塔5中，从基本上仍然含有水、甲醇、氢气、二甲醚和二氧化碳的流η形成了基本上含有二甲醚和二氧化碳的流(流O)以及基本上含有甲烷和水的流(流P)。可以在适当的位置将流0回收至分离过程。可以将流P用于别处。还可以将任何分离出的水进料至废水处理或脱气。
[0064]可以优化吸收塔6中的回流量和塔板数量，从而获得相应贮槽产物η的量尽可能少。有利地，对作为流I的一部分添加到吸收塔6的回流进行调整，以使得流k中甲醇和水的含量最小化。由此获得的流m的成分使在流m所经历的冷却和冷凝顺序中不再出现前面提到的缺点。
[0065]通常将前面几次提到的用于进一步处理流m的步骤在这里指定为10。将流m首先进料至换热器11，然后进料至分离容器12。在换热器11中进行冷却以使得在分离容器12中分离第一冷凝物q。将在分离容器12中保持气态形式的馏分进料至换热器13并继而进料至另一个分离容器14。在这里也获得了被指定为r的冷凝物。
[0066]将冷凝物q和r与流I中没有被回收至吸收塔6的馏分一起进料至前面提到的二甲醚/二氧化碳蒸馏塔9中，其操作将在下文中说明。
[0067]将来自分离容器14的顶部，保持气态的馏分在另一个换热器15中冷却。保持气态的馏分以如前面几次描述的“第二”温度水平(在二氧化碳的熔点(在当时的压力下)和-15°C之间)出现在换热器15的下游。相较而言，换热器11上游的流m的温度(即“第一”温度水平)为+35°C。将经过相应冷却的流(这里指定为s)转移至吸收塔16，可以根据本发明对吸收塔16进行操作。
[0068]本发明也可以用在例如具有一步冷却而不对甲醇和水进行分离的高度简化的装置中。然而，如下文所述，在吸收塔16中用主要含有二氧化碳的回流对气体混合物中在第二温度水平下保持气态形式的馏分进行洗涤。主要含有二氧化碳的回流由冷却过程中分离的气体混合物的馏分形成。
[0069]所示实施方案中的流s依然含有二甲醚、二氧化碳、一氧化碳和氢气，S卩，除二甲醚和二氧化碳之外，还含有沸点低于二甲醚的两种组分。利用富含二氧化碳并由部分冷凝物u形成的液体回流V，该冷凝物U从包括二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔9的塔顶气体的塔顶流t获得，在吸收塔16的贮槽中分离出二甲醚和二氧化碳的混合物，并以贮槽产物w的形式得到。还可以将贮槽产物w进料至二甲醚/二氧化碳蒸馏塔9。相比之下，在吸收塔16的塔顶得到塔顶产物X，其基本上由二氧化碳、一氧化碳和氢气组成且贫含或者优选地不含二甲醚。任选地在压缩机17中进行适当压缩之后可以将它用于别处。
[0070]正如已经提到的，将没有回收至吸收塔6的流I的馏分以及流q和流r以及贮槽产物w进料至二甲醚/二氧化碳蒸馏塔9。由于它们含有不同量的二甲醚和二氧化碳(还存在溶解形式的痕量的一氧化碳和氢气)，将它们在不同的高度进料至二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔9，为此目的，提供了适当的阀门(未示出)。
[0071]也将二甲醚/二氧化碳蒸馏塔9与贮槽蒸发器91和塔顶冷凝器92—起操作。利用以适当的冷凝剂操作的热交换器，使由二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔9的塔顶气体形成的塔顶流t在塔顶冷凝器92中进行至少部分地液化，并作为液体回流加入至二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔
9。将另一馏分u用于形成回流V和可以用于别处的流y。
[0072]从二甲醚/二氧化碳蒸馏塔9的贮槽中得到液体流z，在这种情况下其基本上由二甲醚组成，但是特别地不含有或贫含二氧化碳。
【主权项】
1.一种通过分离技术处理气体混合物(k)的方法，所述气体混合物(k)由用于从合成气体(b)合成二甲醚的反应器(4)的产物流(d)形成，且所述气体混合物(k)含有至少二甲醚、二氧化碳以及至少一种沸点低于二氧化碳的其它组分，其特征在于在第一压力水平下将所述气体混合物(k)从第一温度水平冷却至第二温度水平，并在吸收塔(16)中用主要含有二氧化碳的回流(V)对所述气体混合物(k)中在所述第二温度水平下保持气态形式的馏分进行洗涤，所述主要含有二氧化碳的回流(V)至少部分地由在冷却过程中以液体形式分离的所述气体混合物(k)的馏分形成。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过几个中间温度水平将所述气体混合物(k)冷却至所述第二温度水平，在该过程中分离出多种冷凝物(l，q，r)。3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中在吸收塔(16)中用所述主要含有二氧化碳的回流(V)对所述气体混合物(k)中在所述第二温度水平下保持气态形式的所述馏分进行洗涤，在该过程中回收塔顶产物(X)和贮槽产物(w)，所述主要含有二氧化碳的回流(V)部分地由所述贮槽产物(w)形成。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述主要含有二氧化碳的回流(V)是利用二甲醚/ 二氧化碳蒸馏塔(9)形成的。5.根据权利要求4所述的方法，其中对所述二甲醚/二氧化碳蒸馏塔(9)进行操作使得在其塔顶形成主要含有二氧化碳的塔顶气体(t)并在其贮槽形成富含二甲醚的贮槽液。6.根据权利要求5所述的方法，其中将由所述二甲醚/二氧化碳蒸馏塔(9)的至少部分的所述塔顶气体形成的部分冷凝物用作所述主要含有二氧化碳的回流(V)。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中得到所述二甲醚/二氧化碳蒸馏塔(9)的所述贮槽液的至少一些作为产物流(z)，所述产物流(z)的二甲醚含量高于90摩尔％，特别是高于95摩尔％。8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其中在低于所述第一压力水平的第二压力水平操作所述二甲醚/二氧化碳蒸馏塔(9)。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述主要含有二氧化碳的回流的二甲醚含量不超过10摩尔％，特别是不超过5摩尔％，不超过I摩尔％或不超过0.5摩尔％。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述气体混合物(k)是通过从所述产物流(d)中至少部分地去除甲醇和/或水而形成。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一温度水平为20至50°C，特别是30至40°C，和/或所述第二温度水平在所采用的压力水平下的二氧化碳的熔融温度和-15°C之间。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一压力水平为20至100巴，特别是30至80巴。
【文档编号】B01D53/14GK105873661SQ201580003656
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月7日
【发明人】赫尔穆特·弗里兹, 安德里亚斯·佩舍尔
【申请人】林德股份公司