專利名稱：合成氣一步法制二甲醚的分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一步法制二甲醚的分離方法，尤其涉及合成氣一步法制二甲醚的分離方法。
背景技術(shù)：
二甲醚是符合當(dāng)今環(huán)保要求的重要綠色工業(yè)產(chǎn)品，它的主要用途為清潔燃料、氣霧劑、致冷劑、發(fā)泡劑、有機(jī)合成的中間體等。二甲醚作為車用和一般的代用燃料，有天燃?xì)?、甲醇、乙醇、氫氣不可比擬的綜合優(yōu)勢(shì)。國內(nèi)外大量研究結(jié)果表明，二甲醚液化后可直接替代柴油用作汽車燃料，其燃料效果比甲醇燃料好，除具有甲醇燃料所具有的優(yōu)點(diǎn)外，還克服了其低溫起動(dòng)性能和加速性能差的缺點(diǎn)。研究表明，大規(guī)模生產(chǎn)二甲醚的成本不會(huì)高于柴油，成本和污染都低于丙烷和壓縮天然氣等低污染替代燃料。因此，二甲醚作為汽車燃料發(fā)展前景極其誘人。制取二甲醚的工藝正從精細(xì)化工轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)化工。
現(xiàn)有技術(shù)的一步法制二甲醚(DME)的常規(guī)分離方法見圖1。反應(yīng)后氣體6在冷凝器1中冷凝(40℃)，冷凝液為粗二甲醚溶液。未凝氣體16中含有不凝氣體H2、CO、CO2及少量二甲醚氣體進(jìn)入吸收塔2，在2.0MPa和20-35℃下用水吸收，其底流產(chǎn)物為醚水溶液8，吸收尾氣15返回氣柜作燃料。醚水溶液8和粗二甲醚溶液7混合后進(jìn)入精餾塔4。精餾操作條件為0.5-0.8MPa，塔頂溫度為20℃，產(chǎn)品為精二甲醚12。塔釜溫度為150℃，其底流產(chǎn)物為軟水13，返回吸收塔2作吸收劑。
該技術(shù)存在的主要問題是目前這一方法雖在國內(nèi)千噸級(jí)試驗(yàn)裝置中采用，但不能穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)，差距較大。雖然設(shè)計(jì)的計(jì)算方法由于沒有將實(shí)驗(yàn)相平衡數(shù)據(jù)與方法模擬結(jié)合、使模擬數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)取得一致而存在一定的問題，但主要原因是在合成氣一步法制二甲醚的合成反應(yīng)中，由于合成原料不同，合成反應(yīng)后的氣體與甲醇脫水后制二甲醚的氣體成份有較大差別。前者除了有H2、CO、DME、CH3OH外，還有大量的CO2存在。CO2和二甲醚(DME)的分離比較困難，用常規(guī)的分離方法不能使這兩種組分有效分離。
另外在冷凝或者是用水吸收的條件下，都有一部分CO2進(jìn)入粗二甲醚溶液或水溶液中。而在精餾塔頂或者是塔頂側(cè)線，將有一部分CO2進(jìn)入精醚中。為此產(chǎn)品的質(zhì)量無法保證，難以連續(xù)生產(chǎn)。
同時(shí)吸收塔中，水對(duì)二甲醚的溶解度很低，在2.0Mpa和20℃的數(shù)據(jù)表明，水溶液中的二甲醚濃度不足2％。有一部分二甲醚隨尾氣進(jìn)入氣柜，造成二甲醚的損失。因此，二甲醚的產(chǎn)品純度達(dá)不到98％，合成反應(yīng)后的氣體中二甲醚的回收率達(dá)不到95％以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種合成氣一步法制二甲醚的分離方法。在試驗(yàn)相平衡數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立一個(gè)新的方法，使二甲醚的純度達(dá)到98％以上，合成反應(yīng)后的粗甲醚溶液中二甲醚的回收率達(dá)到98％以上，并可以穩(wěn)定運(yùn)行。
本發(fā)明的目的可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種合成氣一步法制二甲醚的分離方法，包括有反應(yīng)后的氣體(6)經(jīng)冷凝器(1)冷凝，未凝氣體(16)進(jìn)入吸收塔(2)下部，用軟水(13)吸收，吸收塔(2)的塔頂產(chǎn)物尾氣(15)進(jìn)入氣柜，其主要特點(diǎn)在于冷凝器(1)的底流產(chǎn)物粗二甲醚溶液(7)和/或吸收塔(2)的底流產(chǎn)物醚水溶液(8)進(jìn)入閃蒸罐(3)，閃蒸后氣體(9)送入吸收塔(2)底部；閃蒸罐(3)底流產(chǎn)物純醚溶液(10)，進(jìn)入二甲醚精餾塔(4)，塔頂產(chǎn)物為精二甲醚(12)；底流產(chǎn)物為粗甲醇溶液(11)。
所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法的醚水溶液(8)進(jìn)入閃蒸罐(3)的壓力為0.1-0.9MPa，閃蒸罐的溫度為40-100℃。閃蒸罐(3)底流產(chǎn)物純醚溶液(10)進(jìn)入二甲醚精餾塔(4)的溫度為80-150℃。
所述的二甲醚精餾塔(4)的壓力為0.2-2.2MPa。塔頂溫度為20-90℃，塔釜溫度為150-220℃。
本發(fā)明的合成氣一步法制二甲醚的分離方法還包括有二甲醚精餾塔(4)的底流產(chǎn)物粗甲醇溶液(11)進(jìn)入甲醇回收塔(5)，其底流產(chǎn)物為軟水(13)，塔側(cè)線產(chǎn)物為精甲醇(14)。
所述的甲醇回收塔(5)的壓力為0.1-0.8Mpa；塔釜溫度為80-150℃，塔頂溫度為40-90℃。底流產(chǎn)物粗甲醇溶液(11)進(jìn)入甲醇回收塔(5)的溫度為80-150℃。
本發(fā)明還包括了吸收塔尾氣(15)去變壓吸附或膜分離提取有用成份CO和H2后，返回二甲醚合成單元做合成原料。
本發(fā)明的有益效果是
1.本發(fā)明使二甲醚的產(chǎn)品純度達(dá)到98％以上，合成反應(yīng)后的粗二甲醚溶液中二甲醚的回收率達(dá)到98％以上(99％)。
2.適合于采用合成氣一步法的情況下，各種原料經(jīng)合成氣制二甲醚的工藝過程，制取合成氣的原料不受限制。
3.合成氣中的H2和CO的比例不受限制，特別適合于氣體中含有CO2等氣體。合成反應(yīng)器的種類不受限制。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一步法制二甲醚的常規(guī)分離方法；圖2本發(fā)明合成氣一步法制二甲醚的分離方法。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例。
實(shí)施例附圖2為本發(fā)明合成氣一步法制二甲醚的分離方法的一種。反應(yīng)后的氣體6在溫度為200-300℃，壓力為1.5-6.0Mpa，經(jīng)冷凝器1冷凝(40℃)，大部分二甲醚蒸氣在此冷凝，甲醇蒸氣也被冷凝。含有不凝氣體H2、CO、CO2、少量惰性氣體CH4、N2及未冷凝的二甲醚氣體的未凝氣體16經(jīng)減壓至0.6-4.8MPa，進(jìn)入吸收塔2下部，在2.0MPa，20-35℃下用軟水13吸收，冷凝器1的底流產(chǎn)物粗二甲醚溶液7和吸收塔2的底流產(chǎn)物醚水溶液8進(jìn)入閃蒸罐3，閃蒸罐的溫度為40-100℃。閃蒸后氣體9送入吸收塔2底部；閃蒸罐3底流產(chǎn)物純醚溶液10，進(jìn)入二甲醚精餾塔4，塔頂產(chǎn)物為精二甲醚12；底流產(chǎn)物為粗甲醇溶液11。醚水溶液8進(jìn)入閃蒸罐3的壓力為0.1-0.9MPa。閃蒸罐3底流產(chǎn)物純醚溶液10進(jìn)入二甲醚精餾塔4的溫度為80-150℃。二甲醚精餾塔4的壓力為0.2-2.2MPa。塔頂溫度為20-90℃，塔釜溫度為150-220℃。二甲醚精餾塔4的底流產(chǎn)物粗甲醇溶液11進(jìn)入甲醇回收塔5，其底流產(chǎn)物為軟水13，塔側(cè)線產(chǎn)物為精甲醇14。高級(jí)醇濃集于精餾塔底部塔板上側(cè)線采出。甲醇回收塔5的壓力為0.1-0.8Mpa；塔釜溫度為80-150℃，塔頂溫度為40-90℃。底流產(chǎn)物粗甲醇溶液11進(jìn)入甲醇回收塔5的溫度為80-150℃。吸收塔尾氣15去變壓吸附或膜分離提取有用成份CO和H2后，返回二甲醚合成單元做合成原料。
實(shí)施例1表1為原料1分離過程中各物流產(chǎn)物的數(shù)據(jù)。
實(shí)施例2表2為原料2分離過程中各物流產(chǎn)物的數(shù)據(jù)。
上述兩表中物流12為二甲醚，分別達(dá)到99.16％、99.39％。
表1

表2

對(duì)比例對(duì)比例為圖1所示的一步法制二甲醚的常規(guī)分離方法。反應(yīng)后氣體6在冷凝器1中冷凝(40℃)，冷凝液為粗二甲醚溶液。未凝氣體16中含有不凝氣體H2、CO、CO2及少量二甲醚氣體進(jìn)入吸收塔2，在2.0MPa和20-35℃下用水吸收，其底流產(chǎn)物為醚水溶液8，吸收尾氣15返回氣柜作燃料。醚水溶液8和粗二甲醚溶液7混合后進(jìn)入精餾塔4。精餾操作條件為0.5-0.8MPa，塔頂溫度為20℃，產(chǎn)品為精二甲醚12。塔釜溫度為150℃，其底流產(chǎn)物為軟水13，返回吸收塔2作吸收劑。該方法與實(shí)施例的不同點(diǎn)是在吸收塔2與精餾塔4之間不增設(shè)閃蒸罐3，為此醚水溶液8和粗二甲醚溶液7混合后直接進(jìn)入精餾塔4，而不是進(jìn)入閃蒸罐3，并缺少閃蒸后氣體9送入吸收塔2底部的方法。而實(shí)施例中的閃蒸罐3底流產(chǎn)物為純醚溶液10，經(jīng)過閃蒸罐3，純醚溶液10的CO2等氣體減少，在進(jìn)入二甲醚精餾塔4，二甲醚產(chǎn)品純度達(dá)到98％以上。合成反應(yīng)后的粗二甲醚溶液中二甲醚的回收率達(dá)到98％以上(99％)。
表3為原料3分離過程中各物流產(chǎn)物的數(shù)據(jù)。
上述表中物流12為二甲醚，僅能達(dá)到90.26％、表4為實(shí)施例與對(duì)比例的效果對(duì)照。
表3

表4

權(quán)利要求
1.一種合成氣一步法制二甲醚的分離方法，包括有反應(yīng)后的氣體(6)經(jīng)冷凝器(1)冷凝，未凝氣體(16)進(jìn)入吸收塔(2)下部，用軟水(13)吸收，吸收塔(2)塔頂產(chǎn)物尾氣(15)進(jìn)入氣柜，其特征在于冷凝器(1)的底流產(chǎn)物粗二甲醚溶液(7)和/或吸收塔(2)的底流產(chǎn)物醚水溶液(8)進(jìn)入閃蒸罐(3)，閃蒸后氣體(9)送入吸收塔(2)底部；閃蒸罐(3)底流產(chǎn)物純醚溶液(10)，進(jìn)入二甲醚精餾塔(4)，塔頂產(chǎn)物為精二甲醚(12)；底流產(chǎn)物為粗甲醇溶液(11)。
2.如權(quán)利要求1所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是醚水溶液(8)進(jìn)入閃蒸罐(3)的壓力為0.1-0.9MPa；閃蒸罐的溫度為40-100℃。
3.如權(quán)利要求1所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是閃蒸罐(3)底流產(chǎn)物純醚溶液(10)進(jìn)入二甲醚精餾塔(4)的溫度為80-150℃。
4.如權(quán)利要求1所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是二甲醚精餾塔(4)的壓力為0.2-2.2MPa。
5.如權(quán)利要求1所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是二甲醚精餾塔(4)的塔頂溫度為20-90℃，塔釜溫度為150-220℃。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4、5所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是還包括有二甲醚精餾塔(4)的底流產(chǎn)物粗甲醇溶液(11)進(jìn)入甲醇回收塔(5)，其底流產(chǎn)物為軟水(13)，塔側(cè)線產(chǎn)物為精甲醇(14)。
7.如權(quán)利要求6所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是甲醇回收塔(5)的壓力為0.1-0.8Mpa；塔釜溫度為80-150℃，塔頂溫度為40-90℃。
8.如權(quán)利要求7所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是底流產(chǎn)物粗甲醇溶液(11)進(jìn)入甲醇回收塔(5)的溫度為80-150℃。
9.如權(quán)利要求8所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是還包括有吸收塔尾氣(15)去變壓吸附或膜分離提取有用成份CO和H2后，返回二甲醚合成單元做合成原料。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及一步法制二甲醚的分離方法，尤其涉及合成氣一步法制二甲醚的分離方法。一種合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其方法包括有反應(yīng)后的氣體經(jīng)冷凝器冷凝，未凝氣體進(jìn)入吸收塔下部，用軟水吸收，吸收塔的塔頂產(chǎn)物尾氣進(jìn)入氣柜，其主要特點(diǎn)在于冷凝器的底流產(chǎn)物粗二甲醚溶液和/或吸收塔的底流產(chǎn)物醚水溶液進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸后氣體送入吸收塔底部；閃蒸罐底流產(chǎn)物純醚溶液，進(jìn)入二甲醚精餾塔，塔頂產(chǎn)物為精二甲醚；底流產(chǎn)物為粗甲醇溶液。本發(fā)明使二甲醚的產(chǎn)品純度達(dá)到98％以上，合成反應(yīng)后的粗二甲醚溶液中二甲醚的回收率達(dá)到98％以上(99％)。適合于采用合成氣一步法的情況下，各種原料經(jīng)合成氣制二甲醚的工藝過程，制取合成氣的原料不受限制。合成氣中的H
文檔編號(hào)C07C43/04GK1548411SQ0313427
公開日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者唐宏青, 房鼎業(yè), 唐錦文, 鄭明峰, 蘇明 申請(qǐng)人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中國石化集團(tuán)公司蘭州設(shè)計(jì)院