专利名称：用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法。
背景技术：
工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法中，中国专利公告号CN1073979C是比较具有代表性的一篇二甲醚生产方法加热到一定温度的甲醇原料首先进入反应器进行脱水反应，反应产物经冷却、冷凝后进入二甲醚精馏塔分离，根据调整二甲醚精馏塔的回流比，塔顶得到不同纯度的二甲醚产品，含甲醇和水的塔釜液进入甲醇回收塔进行进一步分离，分离出的塔顶甲醇回收作为原料，废水从塔釜排出系统。在该方法中，冷热能量已经得到了一定程度的利用。原料甲醇需加热到一定的温度进行反应，此过程需要外界提供热量，同时放热反应得到的高温产物又需要降温进行精馏脱除二甲醚和回收甲醇，此过程中的高温产物用于和原料甲醇换热，将甲醇加热到反应所需温度。然而，反应产物中的热量并没有完全得到有效的利用，和甲醇原料换过热的反应产物中的热量由于其品级较低，不能继续用于加热流程中其他换热器，如二甲醚精馏塔再沸器。根据此传统工艺方法，年产60万吨的二甲醚装置，其所需热量为60. 0MW，所需冷量为 60. 5MW。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的运行能耗大的问题，提供一种新的工业甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，该方法具有运行能耗低的优点。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下一种用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法，包括以下步骤①原料甲醇1与甲醇回收塔16分离出的循环甲醇2混合后进入甲醇预热器3进行预热，得到物料4;②物料4与反应器7出口的脱水反应产物8在反应进出料换热器5中换热并经汽化后得到物料6 ；③物料6进入反应器7中与催化剂接触，发生脱水反应；④脱水反应产物8与物料4换热后得到物料9作为甲醇回收塔再沸器10的热源；⑤甲醇回收塔再沸器10的出口物料11在甲醇预热器3中换热后得到物料12 ；⑥物料12经二甲醚精馏塔13分离后，得到二甲醚产品14以及甲醇和水的混合物物流15 ；⑦物料15经甲醇回收塔16分离后得到甲醇产品2循环再用，废水17排往废水处理。在上述技术方案中，原料甲醇可以是工业甲醇或是粗甲醇；甲醇预热器3冷侧的出口温度为50 145 °C ；反应进出料换热器5冷侧的出口温度为230 500 °C ；反应器7形式为固定床或流化床，脱水催化剂为氧化铝、分子筛催化剂，反应器操作温度为230 500°C，操作压力为0. 5 3. OMPaG ；二甲醚精馏塔13采用填料塔或板式塔，进料从中部进入塔内， 理论塔板数为5 40块，二甲醚从塔顶蒸出，而甲醇和水的混合从塔釜排出；塔的塔顶操作压力为1. 0 3. OMPa，操作温度为45 210°C ；甲醇回收塔16采用填料塔或板式塔，进料从中下部进入塔内，理论塔板数为10 40块，甲醇从塔顶蒸出，而废水从塔底排出；塔的塔顶操作压力为0. 05 1. OMPa，操作温度为70 190°C。本发明中脱水反应的产物温度比进口温度高出100 200°C，生产燃料级反应热可替代较高品位蒸汽首先用于预热较高温的反应器进料，然后用于甲醇回收塔塔釜再沸器加热，最后用于预热较低温的反应器进料，使高品位、中品味和低品位的热量得到了充分利用。使用本发明的方法，通过充分回收反应热，年产60万吨的二甲醚装置，其所需热量为 50. 0MW，所需冷量为50. 5MW。和传统工艺相比较，消耗热量降低了 16. 7%，消耗冷量降低了 16. 5%，取得了较好的技术效果。
图1为本发明工业甲醇气相脱水制二甲醚的工艺流程。图1中，1为新鲜甲醇，2为循环甲醇，3为甲醇预热器，4为液相或气相甲醇，5为反应进出料换热器，6为气相甲醇进料，7为反应器，8为反应出料，9为经反应进出料换热器冷却后的反应出料，10为甲醇回收塔再沸器，11为经过甲醇回收塔再沸器之后的反应出料， 12为经甲醇预热器冷却后的反应出料，13为二甲醚精馏塔，14为二甲醚，15为甲醇和水的混合物，16为甲醇回收塔，17为废水。图1中，来自罐区的新鲜甲醇1经流量控制后和循环甲醇2混合进入甲醇预热器 3，经预热后的甲醇液体或气体4进入反应进出料换热器5中，与反应后的高温气体8换热， 经换热后的甲醇气体6被加热到反应所需温度，然后进入反应器7中，在催化剂作用下脱水生成二甲醚。反应产物8为二甲醚、甲醇和水的混合物，其依次通过反应进出料换热器5、甲醇回收塔再沸器10和甲醇预热器3冷却后，得到的混合物12作为原料进入二甲醚精馏塔13 分离，从塔顶得到二甲醚产品14，二甲醚精馏塔13釜液15送往甲醇回收塔16进行甲醇和水的分离。从塔顶馏出的甲醇2经回收再次参与反应。甲醇回收塔16釜液17直接排到废水处理装置。塔釜再沸器10所需热量由经反应进出料换热器5冷却后的混合物9提供。下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施例方式实施例1按图1所示，反应进料为99. 7wt%的甲醇，经过甲醇预热器后的温度为145°C，然后经过反应进出料换热器加热到340°C后进入反应器，反应压力为1. 2MPaG，脱水催化剂为氧化铝；反应产物进入二甲醚精馏塔中部以实现二甲醚和甲醇的分离，在精馏塔的塔顶得到气雾剂级二甲醚产品，在塔釜得到含有甲醇、水等的釜液。釜液进入甲醇回收塔中下部进行精馏，塔顶得到的回收甲醇循环至反应器入口，塔釜的废水已达到国家排放标准，可直接送至界外。二甲醚精馏塔是加压条件下操作的分馏塔，采用浮阀塔盘，理论塔板数为20块， 塔顶操作压力为1. OMPaG，操作温度为49 160°C。甲醇回收塔采用浮阀塔，理论塔板数为30块，塔顶操作压力为0. 05MPaG，操作温度为75 119°C。此流程所需热量为50. 0MW，冷量为 50. 5MW。实施例2按实施例1的条件及步骤，保持反应器和换热器的操作条件不变，改变二甲醚精馏塔的塔顶操作压力为3. OMPaG,同时改变甲醇回收塔的塔顶操作压力为1. OMPaG。随着塔顶操作压力的变化，二甲醚精馏塔和甲醇回收塔的操作温度分别为97 202°C和140 1860C。此流程所需热量为80. 0MW,冷量为67. 0MW。实施例3按实施例1的条件及步骤，保持二甲醚精馏塔、甲醇回收塔和甲醇预热器的操作条件不变，改变反应器的操作温度为500°C，操作压力为3. OMPaG,即反应进出料换热器冷侧的出口温度为500°C。此流程所需热量为50. 9MW，冷量为51. 4MW。实施例4按实施例1的条件及步骤，保持二甲醚精馏塔、甲醇回收塔和甲醇预热器的操作条件不变，改变反应器的操作温度为230°C，操作压力为0. 50MPaG，即反应进出料换热器冷侧的出口温度为230°C。此流程所需热量为50. 7MW，冷量为51. 2MW。实施例5按实施例1的条件及步骤，保持反应器、二甲醚精馏塔和甲醇回收塔的操作条件不变，改变甲醇预热器冷侧的出口温度为50°C。此流程所需热量为65. 1MW,冷量为65. 6MW。比较例1按实施例1的条件及步骤，保持反应系统、二甲醚精馏塔和甲醇回收塔的操作条件不变，从反应器出来的粗产物与反应进出料换热器5和甲醇预热器3换热，其中，甲醇回收塔再沸器的热量由外界提供，此流程所需热量为60. 0MW，所需冷量为60. 5MW。蒸汽消耗量增加20. 0%，冷却水消耗量增加19. 8%。
权利要求
1.一种用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法，包括以下步骤①原料甲醇⑴与甲醇回收塔(16)分离出的循环甲醇(2)混合后进入甲醇预热器(3) 进行预热，得到物料；②物料(4)与反应器(7)出口的脱水反应产物(8)在反应进出料换热器(5)中换热并经汽化后得到物料(6)；③物料(6)进入反应器(7)中与催化剂接触，发生脱水反应；④脱水反应产物(8)与物料(4)换热后得到物料(9)作为甲醇回收塔再沸器(10)的热源；⑤甲醇回收塔再沸器(10)的出口物料(11)在甲醇预热器(3)中换热后得到物料 (12)；⑥物料(1 经二甲醚精馏塔(1 分离后，得到二甲醚产品(14)以及甲醇和水的混合物物流(15)；⑦物料(1 经甲醇回收塔(16)分离后得到甲醇产品( 循环再用，废水(17)排往废水处理。
2.根据权利要求1所述的用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法，其特征在于原料甲醇可以是工业甲醇或是粗甲醇。
3.根据权利要求1所述的用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法，其特征在于甲醇预热器⑶冷侧的出口温度为50 145°C。
4.根据权利要求1所述的用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法，其特征在于反应进出料换热器(5)冷侧的出口温度为230 500°C。
5.根据权利要求1所述的用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法，其特征在于反应器 (7)形式为固定床或流化床。
6.根据权利要求1所述的用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法，其特征在于脱水催化剂为氧化铝、分子筛催化剂。
7.根据权利要求1所述的用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法，其特征在于反应器操作温度为230 500°C，操作压力为0. 5 3. OMPaG。
8.根据权利要求1所述的用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法，其特征在于二甲醚精馏塔(1 采用填料塔或板式塔，进料从中部进入塔内，理论塔板数为5 40块，二甲醚从塔顶蒸出，而甲醇和水的混合从塔釜排出；塔的塔顶操作压力为1. 0 3. OMPa，操作温度为 45 210°C。
9.根据权利要求1所述的用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法，其特征在于甲醇回收塔(16)采用填料塔或板式塔，进料从中下部进入塔内，理论塔板数为10 40块甲醇从塔顶蒸出，而废水从塔底排出；塔的塔顶操作压力为0. 05 1. OMPa，操作温度为70 190 "C。
全文摘要
本发明涉及一种用于工业甲醇气相脱水制二甲醚的方法，主要解决现有技术中存在的运行能耗大的问题。本发明通过采用逐级回收甲醇脱水产物中热量用于反应进料加热的技术方案，较好地解决了该问题，可用于工业甲醇制二甲醚的工业生产中。
文档编号C07C43/04GK102464575SQ201010552060
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者刘军, 朱瑛, 沈伟 申请人: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