专利名称：甲醇气相脱水生产二甲醚的方法
技术领域：
本发明属于二甲醚生产技术领域，尤其涉及甲醇气相脱水生产二甲醚的方法。
背景技术：
二甲醚的生产方法有一步法和二步法。一步法是由天然气转化或煤气化生成合成气后，合成气在反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水反应。二步法是由合成气合成甲醇，再脱水制取二甲醚。二步法是目前国内外二甲醚生产的主要工艺，其工艺成熟，装置适用性广，可直接建在甲醇生产厂。 国内二甲醚装置趋于大型化发展，现有工艺存在的问题有反应器结构复杂，体积过大，温度控制不灵敏，容易超温等，不利于大型化二甲醚装置采用；甲醇精馏塔回收液相甲醇，再经气化，从而增加了甲醇由气相冷凝再气化的能耗。中国专利(专利申请号201010287747. I)公开了“一种由甲醇生产二甲醚的方法”，其特征是原料甲醇经预热、闪蒸后，液相进入甲醇汽化塔气化。同时，甲醇汽化塔用于二甲醚精馏塔塔釜甲醇水溶液的分离。气化甲醇和闪蒸甲醇混合并加热后，进入反应器反应，产物精馏分离得到二甲醚产品。中国专利(专利申请号201110127054. O)公开了“一种由甲醇脱水制取二甲醚的方法”，其特征是流程经历原料甲醇加热-反应-冷却-分离的过程，反应器采用三段绝热段间冷激式反应器，甲醇回收系统回收液相甲醇。以上两种方法在节能上仍存在优化空间。
发明内容
本发明的目的在于针对二甲醚装置节能优化，提供一种更为节能和适用于规模大型化的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法。本发明的目的通过如下技术方案实现甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，包括甲醇气相脱水合成反应、二甲醚精馏和甲醇精馏三个步骤，具体如下( I)甲醇气相脱水合成反应进料甲醇通过泵分成两股进入甲醇缓冲罐，一股进入甲醇缓冲罐上部的填料段上方，另一股进入甲醇缓冲罐下部；罐底的甲醇一股预热后作为甲醇精馏塔的塔顶回流液进入到塔的第一块塔板上，省去了甲醇精馏塔的塔顶冷凝器，另一股预热后进入甲醇气化罐，使用中压蒸汽通过甲醇气化器进行甲醇液的气化；气化的甲醇气与甲醇精馏塔塔顶回收的甲醇气混合后，一股经与二甲醚反应器出口气换热后进入反应器，另一股进入二甲醚反应器二段床层入口。(2) 二甲醚精馏二甲醚反应器出口气经换热器换热冷却后，进入二甲醚塔进料罐，进料罐分离出来的气相和液相进入二甲醚精馏塔的二、三段填料间；二甲醚精馏塔上方第二块塔板采出二甲醚产品，可以防止塔顶轻馏分污染产品；之后进入二甲醚罐，罐底通过泵加压送至二甲醚产品罐；二甲醚精馏塔塔顶气体经冷却后，在二甲醚塔回流罐分离出不凝气，进入甲醇缓冲罐的填料段下方，二甲醚塔回流罐分离出的液体由泵加压送至二甲醚精馏塔的第一块塔板上，二甲醚精馏塔塔釜得到甲醇和水的混合液，加压换热后进入甲醇精馏塔的三、四段填料间。(3)甲醇精馏甲醇精馏塔塔顶的甲醇气进入甲醇气化罐，塔一、二段填料间的塔板上采出杂醇油，经冷却送至杂醇油缓冲罐，塔釜废水经换热后送至污水处理。更具体的 (I)甲醇气相脱水合成反应甲醇缓冲罐的罐顶压力O. 15 O. 20MPa，温度40 50°C ；缓冲罐底的甲醇液一股预热后作为甲醇精馏塔的塔顶回流液，另一股预热至14(T15(TC左右，进入甲醇气化罐，使用中压蒸汽通过甲醇气化器进行甲醇液的气化，甲醇气化罐压力I. 2 I. 4MPa，温度140^150°C ；甲醇气分成两股进入二甲醚反应器，一股经与反应器出口气换热至260°C左右，进入反应器；另一股作为段间冷激气，由反应器段间进入，与反应器一段出口气混合后进入二段床层；反应器出口气温度34(T360°C ；(2) 二甲醚精馏反应器的出口气经换热器换热冷却至6(T70°C，进入二甲醚塔进料罐进行气液分离；二甲醚精馏塔塔顶压力O. 9 I. OMPa，温度40 45°C。(3)甲醇精馏甲醇精馏塔的进料温度为16(Tl70°C，塔顶压力I. 3 I. 5MPa，温度145 160°C。本方法中的二甲醚反应器采用二段绝热段间冷激式固定床反应器。段间设置混合室，通过原料气直接冷激来降低二段床层温度，实现催化剂床层温度控制，降低了反应器的超温概率。该反应器具有体积小、结构简单、加工难度小，以及便于装卸催化剂等优点，适应了二甲醚装置大型化发展的要求。进一步，本方法中的二甲醚精馏塔和甲醇精馏塔均为板式、填料复合式塔。塔板选用筛板，填料选用高效规整填料，以提高分离效率。本发明所具有的有益效果(I)本方法考虑到甲醇气相脱水反应的选择性较高，副产的不凝气较少。无需单独设置洗涤塔，在甲醇缓冲罐的上部设置了洗涤段，回收二甲醚，减少了设备投资，也使流程简洁。(2)本方法考虑到热集成，在此基础上尽量减少设备数量以减少设备投资和流程简洁实用。(3)本方法的二甲醚精馏塔和甲醇精馏塔均为板式、填料复合式塔，二甲醚精馏塔上方设置塔板，在第二块塔板采出二甲醚产品，其防止轻馏分污染产品；甲醇精馏塔中上部设置塔板便于杂醇油的采出。(4)本方法使用甲醇缓冲罐和甲醇气化器，更易于操作和控制。(5)本方法对换热网络匹配换热优化，有效利用系统内热量，达到节能降耗目的。
图I是本发明的二甲醚流程示意图中二甲醚反应器1，二甲醚精馏塔2，甲醇精馏塔3，甲醇缓冲罐4，甲醇气化罐5，二甲醚塔进料罐6，二甲醚罐7，二甲醚塔回流罐8，杂醇油缓冲罐9。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述，本发明并不限于此。如图I所示，进料甲醇通过泵分成两股进入甲醇缓冲罐4，一股进入甲醇缓冲罐4上部的填料段上方，另一股进入甲醇缓冲罐4下部；甲醇缓冲罐4顶部的不凝气去火炬或燃料气管网，罐底的甲醇液通过泵加压，一股预 热后作为甲醇精馏塔3的塔顶回流液进入到塔的第一块塔板上，另一股预热后进入甲醇气化罐5，使用中压蒸汽通过甲醇气化器进行甲醇液的气化；气化的甲醇气与甲醇精馏塔3塔顶回收的甲醇气混合后，一股经与二甲醚反应器I出口气换热后进入反应器，另一股进入二甲醚反应器I 二段床层入口。二甲醚反应器I出口气与图I所示的多个换热器换热后，冷却至6(T70°C进入二甲醚塔进料罐6，二甲醚塔进料罐6分离出来的气相和液相进入二甲醚精馏塔2的二、三段填料间；二甲醚精馏塔2上方第二块塔板采出二甲醚产品，进入二甲醚罐7，罐底通过泵加压送至二甲醚产品罐；二甲醚精馏塔2塔顶气体经冷却后在二甲醚塔回流罐8分离出不凝气，进入甲醇缓冲罐4的填料段下方，二甲醚塔回流罐8分离出的液体由泵加压送至二甲醚精馏塔2的第一块塔板上，二甲醚精馏塔2塔釜得到甲醇和水的混合液，加压换热后进入甲醇精馏塔3的三、四段填料间。甲醇精馏塔3塔顶的甲醇气进入甲醇气化罐5，塔一、二段填料间的塔板上采出杂醇油，经冷却送至杂醇油缓冲罐9，塔釜废水经换热后送至污水处理。实施例I :如图I所示，原料甲醇流量206672kg/h，其中甲醇缓冲罐上方洗涤甲醇流量9613kg/h，甲醇缓冲罐的罐顶压力O. 16MPa，温度47. 1°C ;洗涤后的不凝气流量3012kg/h，直接送入火炬或燃料气管网。甲醇缓冲罐出来的甲醇液一股用于甲醇精馏塔的塔顶进料，另一股经多级换热后并气化后送至反应器，先预热至148°C左右，进入甲醇气化罐，使用中压蒸汽通过甲醇气化器进行甲醇液的气化，甲醇气化罐压力I. 33MPa，温度148. 2°C ;其中一段进料流量153015kg/h，经与反应器出口气换热至260°C左右，进入反应器，段间冷激气流量95790kg/h。合成的反应产物经多级冷却后送至二甲醚精馏塔；反应器出口气温度34(T350°C。反应器的出口气多级冷却至70°C左右，进入二甲醚塔进料罐进行气液分离；二甲醚精馏塔理论塔板数20，塔顶压力O. 94MPa，温度41. 8°C。二甲醚采出量139332kg/h，纯度可达到燃料级或气雾级二甲醚产品标准。塔釜甲醇水溶液送至甲醇精馏塔。甲醇精馏塔理论塔板数30，进料温度为169. 4°C，塔顶压力I. 38MPa，温度150°C。塔顶甲醇气流量163206kg/h，侧线杂醇油为间歇采出，塔釜废水流量55566kg/h。废水换热到指定温度去后续污水处理工序。整个系统冷却水(At=I(TC)消耗为 7025t/h，蒸汽(2. 5MPaG)消耗为 135t/h。以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利 涵盖范围之内。
权利要求
1.甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，包括甲醇气相脱水合成反应、二甲醚精馏和甲醇精馏三个步骤，其特征在于 (I)甲醇气相脱水合成反应 进料甲醇通过泵分成两股进入甲醇缓冲罐，一股进入甲醇缓冲罐上部的填料段上方，另一股进入甲醇缓冲罐下部；罐底的甲醇液一股预热后作为甲醇精馏塔的塔顶回流液进入到塔的第一块塔板上，另一股预热后进入甲醇气化罐，使用中压蒸汽通过甲醇气化器进行甲醇液的气化；气化的甲醇气与甲醇精馏塔塔顶回收的甲醇气混合后，一股经与二甲醚反应器出口气换热后进入反应器，另一股进入二甲醚反应器二段床层入口 ； (2 ) 二甲醚精馏二甲醚反应器出口气经换热器换热冷却后，进入二甲醚塔进料罐，进料罐分离出来的气相和液相进入二甲醚精馏塔的二、三段填料间；二甲醚精馏塔上方第二块塔板采出二甲醚产品；之后进入二甲醚罐，罐底通过泵加压送至二甲醚产品罐；二甲醚精馏塔塔顶气体经冷却后，在二甲醚塔回流罐分离出不凝气，进入甲醇缓冲罐的填料段下方，二甲醚塔回流罐分离出的液体由泵加压送至二甲醚精馏塔的第一块塔板上，二甲醚精 馏塔塔釜得到甲醇和水的混合液，加压换热后进入甲醇精馏塔的三、四段填料间； (3)甲醇精馏甲醇精馏塔塔顶的甲醇气进入甲醇气化罐，塔一、二段填料间的塔板上采出杂醇油，经冷却送至杂醇油缓冲罐，塔釜废水经换热后送至污水处理。
2.根据权利要求I所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，其特征在于步骤(I)甲醇气相脱水合成反应中，甲醇缓冲罐的罐顶压力O. 15 O. 20MPa，温度4(T50°C。
3.根据权利要求I所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，其特征在于步骤(I)甲醇气相脱水合成反应中，甲醇气化罐压力I. 2^1. 4MPa，温度14(Tl50°C。
4.根据权利要求I所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，其特征在于步骤(2)二甲醚精馏中，二甲醚反应器的出口气经换热器换热冷却至6(T70°C，进入二甲醚塔进料罐进行气液分离；二甲醚精馏塔塔顶压力O. 9 I. OMPa，温度4(T45°C。
5.根据权利要求I所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，其特征在于步骤(3)甲醇精馏中，甲醇精馏塔的进料温度为16(Tl70°C，塔顶压力I. 3 I. 5MPa，温度145 160°C。
6.根据权利要求I所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，其特征在于所述二甲醚反应器采用二段绝热段间冷激式固定床反应器，段间设置混合室，通过原料气直接冷激来降低二段床层温度。
7.根据权利要求I所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，其特征在于所述二甲醚精馏塔和甲醇精馏塔均为板式、填料复合式塔。
8.根据权利要求7所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，其特征在于所述板式、填料复合式塔塔板选用筛板，填料选用高效规整填料。
全文摘要
本发明涉及甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，包括甲醇气相脱水合成反应、二甲醚精馏和甲醇精馏三个步骤，本方法考虑到甲醇气相脱水反应的选择性较高，副产的不凝气较少，无需单独设置洗涤塔，在甲醇缓冲罐的上部设置了洗涤段，回收二甲醚，减少了设备投资，也使流程简洁。本方法考虑到热集成，尽量减少设备数量以减少设备投资和流程简洁实用。本方法的二甲醚精馏塔和甲醇精馏塔均为板式、填料复合式塔，二甲醚精馏塔上方设置塔板，在第二块塔板采出二甲醚产品，防止轻馏分污染产品；甲醇精馏塔中上部设置塔板便于杂醇油的采出。本方法易于操作和控制，优化换热网络，有效利用系统内热量，达到节能降耗目的。
文档编号C07C41/09GK102850192SQ20121038422
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者崔健, 李小旭, 曹立英, 陆峰, 林彬彬 申请人:中国天辰工程有限公司, 天津天辰绿色能源工程技术研发有限公司