一种液相甲醇脱水生产二甲醚的工艺方法
【专利摘要】本发明提供一种甲醇脱水制二甲醚的方法，包括以下步骤：甲醇先经两级换热再经加热达到120～160℃，然后在催化剂作用下，脱水生成二甲醚、甲醇和水的混合物；生成的二甲醚混合物直接分离提纯，得到合格的二甲醚产品和含醇工艺水；得到的含醇工艺水直接分离提纯，得到合格的甲醇和合格的废水；得到的合格的甲醇加热至120～160℃，再次进行脱水反应，得到的二甲醚和水的混合物再次经分离提纯得到合格的二甲醚产品和合格的废水。本发明具有如下优点：(1)工艺流程简单，设备少，节省占地面积，投资小。(2)反应温度低、转化率高、选择性好、无副反应、物耗能耗低。
【专利说明】一种液相甲醇脱水生产二甲醚的工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工生产【技术领域】，具体涉及一种液相甲醇脱水生产二甲醚的工艺方法。
【背景技术】
[0002]二甲醚又称甲醚，简称DME。二甲醚作为一种基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，可广泛应用于工业、农业、医疗、日常生活等领域。二甲醚未来主要用于替代汽车燃油、石油液化气、城市煤气等，市场前景极为广阔。
[0003]甲醇脱水法最早采用硫酸法脱水，反应在液相中进行，主要缺点是设备腐蚀严重、操作条件恶劣，而且对环境污染严重。目前二甲醚的生产方法主要有:(1)采用甲醇气相脱水制二甲醚，优点:二甲醚纯度可以达到99.9%，缺点:甲醇脱水反应温度较高，一般200~380°C，对甲醇原料的纯度也有一定要求；(2)采用催化蒸馏法制二甲醚，优点:甲醇脱水反应和产物分离同时在一座催化蒸馏塔中进行，缺点:塔板数较多，设备投资较高，操作弹性较小。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:提供 一种甲醇脱水制二甲醚的方法，能够简化工艺流程，减少占地面积，减少投资；降低反应温度，降低能耗物耗，提高转化率。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]提供一种甲醇脱水制二甲醚的方法，包括以下步骤:
[0007]1)甲醇先经两级换热再经加热达到120~160°C，然后在催化剂作用下，脱水生成二甲醚、甲醇和水的混合物；
[0008]2)步骤1)生成的二甲醚混合物直接分离提纯，得到合格的二甲醚产品和含醇工艺水；
[0009]3)步骤2)得到的含醇工艺水直接分离提纯，得到合格的甲醇和合格的废水；
[0010]4)步骤3)得到的合格的甲醇加热至120~160°C，再次进行脱水反应，得到的二甲醚和水的混合物再次经分离提纯得到合格的二甲醚产品和合格的废水。
[0011]本发明优选的方案中，步骤I)和4)所述的脱水反应分别在两个不同的甲醇脱水反应器中进行，所述的两个不同的脱水反应器之间完全隔离不相连通。
[0012]本发明进一步优选的一种方案中，步骤I)所述的脱水反应在甲醇脱水反应器中进行，步骤4)所述的脱水反应在回收甲醇脱水反应器中进行，所述的甲醇脱水反应器和所述的回收甲醇脱水反应器在同一个总塔内按照上下位置关系顺次安装，且两者之间完全隔离不相连通。
[0013]本发明进一步优选的方案中，所述的甲醇脱水反应器和回收甲醇脱水反应器的操作压力为0.5~4.0MPa，操作温度为120~160°C，空速为0.3~1Oh-1 ;进一步优选操作压力为1.5~3.0MPa，操作温度为140~150°C，空速为0.51h-1。[0014]本发明另一优选的方案中，所述的二甲醚精馏塔与所述的甲醇回收塔在同一个总塔内按照上下位置关系顺次安装，且两者之间通过管道相连接。
[0015]本发明进一步优选的方案中，所述的二甲醚精馏塔操作压力为0.5~1.5MPa，塔顶温度为40~60°C，塔釜温度为100~200°C，回流比为0.5~10 ;进一步优选操作压力为0.8~1.2MPa，塔顶温度为40~50°C，塔釜温度为150~200°C，回流比为0.5~I。
[0016]本发明进一步优选的方案中，所述的甲醇回收塔操作压力为O~0.1MPa，塔顶温度为50~80°C，塔釜温度为90~120°C，回流比为0.5~10 ;进一步优选操作压力为O~
0.1MPa，塔顶温度为60~70°C，塔釜温度为100~120°C，回流比为0.5~I。
[0017]本发明优选的方案中，步骤I)的进料甲醇在进行换热前先进入甲醇净化器去除杂质和具有腐蚀性的阴阳离子。
[0018]本发明最优选的方案，如图1所示，包括以下步骤:
[0019]甲醇经甲醇进料管I进入甲醇净化器2，净化后甲醇经第一换热器进口管3进入第一换热器4,换热后经第一换热器出口管5温度为40~60°C,进入第二换热器6进行换热，甲醇经第二换热器出口管7温度为60~80°C，进入甲醇加热器8，经甲醇加热器出口管9温度为120~160°C，进入甲醇脱水反应器10，操作压力:0.5~4.0MPa，操作温度:120~160°C，在催化剂作用下，甲醇脱水生成二甲醚混合物，生成的反应混合物，经二甲醚精馏塔进口管11直接进入二甲醚精馏塔12，操作压力:0.5~1.5MPa，塔顶温度:40~60°C，塔釜温度:100~200°C，回流比:0.5~10，反应副产物水、少量未反应的甲醇与产物二甲醚经二甲醚精馏塔分离提纯，塔顶馏出物经二甲醚精馏塔气相出口管13进入第一换热器4降温后，经二甲醚冷凝器进口管14进入二甲醚冷凝器15，冷凝后得到合格的二甲醚产品，经二甲醚产品管16输送至装置外；二甲醚精馏塔塔底得到的含醇工艺水，经二甲醚精馏塔工艺水管17直接进入与二甲醚精馏塔12同处一个总塔且位于二甲醚精馏塔12下方的甲醇回收塔18分离提纯，操作压力:0~0.1MPa，塔顶温度:50~80°C，塔釜温度:90~120°C，回流比:0.5~10，塔顶馏出物经甲醇回收塔气相出口管19进入甲醇回收塔冷凝器20，冷凝后得到合格的甲醇，加压后经甲醇出口管21进入回收甲醇加热器22，经回收甲醇加热器出口管23，温度为120-160°C，进入与甲醇脱水反应器10同处一个总塔且处于甲醇脱水反应器10下方的回收甲醇脱水反应器24，反应混合物经二甲醚精馏塔进口管11进入二甲醚精馏塔12 ；塔釜合格废水经甲醇回收塔釜底出口管25，进入第二换热器6回收余热后，经废水出口管26输送至装置外。
[0020]本发明的另一优选方案中，甲醇回收塔塔顶冷凝器20后产品甲醇经和甲醇回收塔塔顶冷凝器20前的气相甲醇换热回收热量后，再进入回收甲醇加热器22。
[0021]本发明与现有技术比较具有以下优点:
[0022](1)本发明所述的工艺方法能够降低生产成本，特别是本发明中采用了甲醇脱水反应器与回收甲醇脱水反应器“双塔合一”，以及二甲醚精馏塔与甲醇回收塔“双塔合一”的设计，使得工艺流程简单，设备少，节省占地面积，投资小。
[0023](2)本发明所述的工艺方法反应温度低、转化率高、选择性好、无副反应、物耗低；进料甲醇回收余热后不需气化直接进入反应器反应能耗低。
【专利附图】
【附图说明】[0024]图1为液相甲醇脱水生产二甲醚的工艺流程示意图。
[0025]图1中:1、甲醇进料管；2、甲醇净化器；3、第一换热器进口管；4、第一换热器；5、第一换热器出口管；6、第二换热器；7、第二换热器出口管；8、甲醇加热器；9、甲醇加热器出口管；10、甲醇脱水反应器；11、二甲醚精馏塔进口管；12、二甲醚精馏塔；13、二甲醚精馏塔气相出口管；14、二甲醚冷凝器进口管；15、二甲醚冷凝器；16、二甲醚产品管；17、二甲醚精馏塔工艺水管；18、甲醇回收塔；19、甲醇回收塔气相出口管；20、甲醇回收塔冷凝器；21、甲醇出口管；22、回收甲醇加热器；23、回收甲醇加热器出口管；24、回收甲醇脱水反应器；25、甲醇回收塔釜底出口管；26、废水出口管。
【具体实施方式】
[0026]实施例1
[0027]以图1所示的设备系统和工艺流程进行甲醇脱水生产二甲醚的工艺，具体步骤如下:
[0028]含量99.5% (质量比)的甲醇500kg/h，经甲醇进料管I进入甲醇净化器2，净化后甲醇经第一换热器进口管3进入第一换热器4，换热后经第一换热器出口管5温度为40~60°C，进入第二换热器6进行换热，甲醇经第二换热器出口管7温度为60~80°C，进入甲醇加热器8，经甲醇加热器出口管9温度为140~150°C，进入甲醇脱水反应器10，操作压力为1.5~3.0MPa，操作温度为140~150°C，空速为0.51h-1，在催化剂作用下，甲醇脱水生成二甲醚混合物，生成的反应混合物，经二甲醚精馏塔进口管11直接进入二甲醚精馏塔12，操作压力为0.8~1.2MPa，塔顶温度为40~50°C，塔釜温度为150~200°C，回流比为
0.5~1，反应副产物水、少量未反应的甲醇与产物二甲醚经二甲醚精馏塔分离提纯，塔顶得到纯度大于99.5%的二甲醚，经二甲醚精馏塔气相出口管13进入第一换热器4降温后，经二甲醚冷凝器进口管14进入二甲醚冷凝器15，冷凝后得到合格的二甲醚产品，经二甲醚产品管16输送至装置外；二甲醚精馏塔塔底得到的含醇工艺水，经二甲醚精馏塔工艺水管17直接进入与二甲醚精馏塔12同处一个总塔且位于二甲醚精馏塔12下方的甲醇回收塔18分离提纯，操作压力为O~0.1MPa，塔顶温度为60~70°C，塔釜温度为100~120°C，回流比为0.5~1，塔顶可得纯度大于99.5%的甲醇，甲醇回收塔18塔顶馏出物经甲醇回收塔气相出口管19进入甲醇回收塔冷凝器20，冷凝后得到合格的甲醇，加压后经甲醇出口管21进入回收甲醇加热器22，经回收甲醇加热器出口管23，温度为140-150°C，进入与甲醇脱水反应器10同处一个总塔且处于甲醇脱水反应器10下方的回收甲醇脱水反应器24，反应混合物经二甲醚精馏塔进口管11进入二甲醚精馏塔12 ；甲醇回收塔18塔釜得到纯度大于99.9 %的水，经甲醇回收塔釜底出口管25，进入第二换热器6回收余热后，经废水出口管26输送至装置外。
【权利要求】
1.一种甲醇脱水制二甲醚的方法，包括以下步骤: 1)甲醇先经两级换热再经加热达到120~160°C，然后在催化剂作用下，脱水生成二甲醚、甲醇和水的混合物； 2)步骤I)生成的二甲醚混合物直接分离提纯，得到合格的二甲醚产品和含醇工艺水； 3)步骤2)得到的含醇工艺水直接分离提纯，得到合格的甲醇和合格的废水； 4)步骤3)得到的合格的甲醇加热至120~160°C，再次进行脱水反应，得到的二甲醚和水的混合物再次经分离提纯得到合格的二甲醚产品和合格的废水。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤I)和4)所述的脱水反应分别在两个不同的甲醇脱水反应器中进行，所述的两个不同的脱水反应器之间完全隔离不相连通。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤I)所述的脱水反应在甲醇脱水反应器中进行，步骤4)所述的脱水反应在回收甲醇脱水反应器中进行，所述的甲醇脱水反应器和所述的回收甲醇脱水反应器在同一个总塔内按照上下位置关系顺次安装，且两者之间完全隔离不相连通。
4.权利要求3所述的方法，其特征在于:所述的甲醇脱水反应器和回收甲醇脱水反应器操作压力为0.5~4.0MPa，操作温度为120~160°C，空速为0.3-lOtT1。
5.权利要求4所述的方法，其特征在于:所述的甲醇脱水反应器和回收甲醇脱水反应器操作压力为1.5~3.0MPa，操作温度为140~150°C，空速为0.511~1。
6.权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤2)所述的分离提纯在二甲醚精馏塔中进行，步骤3)所述的分离提纯在甲醇回收塔中进行。
7.权利要求6所述的方法 ，其特征在于:所述的二甲醚精馏塔与所述的甲醇回收塔在同一个总塔内按照上下位置关系顺次安装，且两者之间通过管道相连接。
8.权利要求6所述的方法，其特征在于:所述的二甲醚精馏塔操作压力为0.5~1.5MPa，塔顶温度为40~60°C，塔釜温度为100~200°C，回流比为0.5~10 ;优选的操作压力为0.8~1.2MPa，塔顶温度为40~50°C，塔釜温度为150~200°C，回流比为0.5~1
9.权利要求6所述的方法，其特征在于:所述的甲醇回收塔操作压力为O~0.1MPa，塔顶温度为50~80°C，塔釜温度为90~120°C，回流比为0.5~10 ;优选的操作压力为O~0.1MPa，塔顶温度为60~70°C，塔釜温度为100~120°C，回流比为0.5~I。
10.权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的方法包括以下步骤: 甲醇经甲醇进料管(I)进入甲醇净化器(2)，净化后甲醇经第一换热器进口管(3)进入第一换热器(4)，换热后经第一换热器出口管(5)温度为40~60°C，进入第二换热器(6)进行换热，甲醇经第二换热器出口管(7)温度为60~80°C，进入甲醇加热器(8)，经甲醇加热器出口管(9)温度为120~160°C，进入甲醇脱水反应器(10)，操作压力:0.5~4.0MPa，操作温度:120~160°C，在催化剂作用下，甲醇脱水生成二甲醚混合物，生成的反应混合物，经二甲醚精馏塔进口管(11)直接进入二甲醚精馏塔(12)，操作压力:0.5~1.510^，塔顶温度:40~60°C，塔釜温度:100~200°C，回流比:0.5~10，反应副产物水、少量未反应的甲醇与产物二甲醚经二甲醚精馏塔分离提纯，塔顶馏出物经二甲醚精馏塔气相出口管(13)进入第一换热器⑷降温后，经二甲醚冷凝器进口管(14)进入二甲醚冷凝器(15)，冷凝后得到合格的二甲醚产品，经二甲醚 产品管(16)输送至装置外；二甲醚精馏塔塔底得到的含醇工艺水，经二甲醚精馏塔工艺水管(17)直接进入甲醇回收塔(18)分离提纯，操作压力:O~0.1MPa，塔顶温度:50~80°C，塔釜温度:90~120°C，回流比:0.5~10，塔顶馏出物经甲醇回收塔气相出口管(19)进入甲醇回收塔冷凝器(20)，冷凝后得到合格的甲醇，加压后经甲醇出口管(21)进入回收甲醇加热器(22)，经回收甲醇加热器出口管(23)，温度为120-160°C，进入回收甲醇脱水反应器(24)，操作压力:0.5~4.0MPa，操作温度:120~160°C，反应混合物经二甲醚精馏塔进口管(11)进入二甲醚精馏塔(12);塔釜合格废水经甲醇回收塔釜底 出口管(25)，进入第二换热器(6)回收余热后，经废水出口管(26)输送至装置外。
【文档编号】C07C41/42GK103880606SQ201410163023
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】毛进池, 刘文飞, 戴良国, 王文学 申请人:凯瑞化工股份有限公司