專利名稱：一種用甲醇生產(chǎn)二甲醚的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化學(xué)工程領(lǐng)域，是以甲醇為原料，經(jīng)甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚的方法。
背景技術(shù)：
氣相甲醇脫水制二甲醚的反應(yīng)如下2CH3OH＝(CH3)2O+H2O這是一個放熱反應(yīng)，同時還生成CH4、C2H4、H2、CO、CO2等副產(chǎn)物。
現(xiàn)有用甲醇脫水制二甲醚的方法，國外主要有美國杜邦公司、日本東洋工程公司的氣相脫水法，國內(nèi)有液相脫水法(見ZL01107996)以及氣相法(見公開專利200410022020)。上述液相法即為改良酸法，仍存在環(huán)保問題，各種氣相法中均采用絕熱反應(yīng)器或分段絕熱反應(yīng)器進(jìn)行甲醇脫水反應(yīng)。具有催化劑床層溫差大，催化劑利用效率低，熱量利用率低的缺點。
本發(fā)明的目的是克服上述各方法的缺點，提供一種脫水反應(yīng)溫度均勻、效率高、熱量利用高的用甲醇生產(chǎn)二甲醚的方法和設(shè)備。
發(fā)明的方法一種用甲醇生產(chǎn)二甲醚的設(shè)備和方法，包括有甲醇脫水反應(yīng)器R，二甲醚精餾塔T1，甲醇回收塔T2，其主要是甲醇脫水反應(yīng)器R由殼體P，換熱管膽b、隔板d和催化劑層K組成，原料甲醇和回收甲醇在1MPa上下加熱后汽化，進(jìn)塔氣2進(jìn)入甲醇脫水反應(yīng)器R的換熱管膽b內(nèi)與管外催化劑床層K反應(yīng)的熱氣換熱溫度升高約100℃上下，熱原料氣出換熱管膽b進(jìn)入催化劑床層K再進(jìn)行甲醇脫水反應(yīng)，同時將反應(yīng)熱傳給換熱管膽b內(nèi)原料甲醇?xì)?，經(jīng)過脫水反應(yīng)的含二甲醚、甲醇和水的混合反應(yīng)氣3出脫水反應(yīng)器R，經(jīng)回收熱量冷卻在二甲醚精餾塔T1精餾分離得二甲醚產(chǎn)品4，精餾塔T1塔底分出的甲醇和水混合物7經(jīng)甲醇回收塔T2汽提精餾，上部得到的回收甲醇8與原料甲醇1匯合再一次去甲醇脫水反應(yīng)器R反應(yīng)，回收塔T2底部廢水9排出系統(tǒng)。
在甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚方法中，出脫水反應(yīng)器R的熱反應(yīng)氣體3，在經(jīng)進(jìn)出塔換熱器E1與進(jìn)反應(yīng)器原料甲醇2換熱后送甲醇回收塔再沸器E2，用于加熱甲醇回收塔T2塔釜液回收熱量。
在甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚方法中，經(jīng)甲醇回收塔再沸器回收熱量后的反應(yīng)氣3送到甲醇預(yù)熱器E3加熱甲醇回收熱量。
在甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚方法中，二甲醚精餾塔T1塔頂出來的含醚氣體5，在醇洗塔T3中用來自泵P的甲醇液10洗滌吸收二甲醚，所得含醚甲醇11與原料甲醇合并再去脫水反應(yīng)器R。
在甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚方法中，甲醇進(jìn)脫水反應(yīng)器R后，在換熱管b內(nèi)加熱溫度升高90℃～150℃再進(jìn)催化劑床層進(jìn)行將反應(yīng)熱傳給管內(nèi)甲醇?xì)獾倪B續(xù)換熱反應(yīng)。
在甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚方法中，可采用γ-氧化鋁催化劑進(jìn)行甲醇脫水反應(yīng)，進(jìn)脫水反應(yīng)的氣體溫度120℃～190℃，經(jīng)反應(yīng)器R冷管b內(nèi)換熱后到催化劑層K的反應(yīng)溫度為230℃～380℃。
在甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚方法中，亦可采用HZM-5分子篩甲醇脫水反應(yīng)催化劑，在催化劑床層中甲醇脫水反應(yīng)溫度160℃～250℃。
在甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚方法中，甲醇脫水反應(yīng)器換熱管b可以為扁平管，亦可采用圓管。
在甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚方法中，甲醇脫水反應(yīng)器殼體P內(nèi)連有下封頭的殼體P0，上封頭P1組成，上封頭P1與殼體P0用螺栓螺母M1、M2緊固大法蘭連結(jié)，上封頭P1法蘭和殼體P0法蘭之間有隔板d用螺栓螺母M1、M2密封緊固；隔板d分隔反應(yīng)器R上部為分氣室S1和下部為反應(yīng)室S2。


下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。附圖中附圖1是本發(fā)明有大小封頭的脫水反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是本發(fā)明只有大封頭的脫水反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3是本發(fā)明方法的流程示意圖。
附圖1是本發(fā)明有大小封頭的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中反應(yīng)器的殼體P包含有下封頭的帶法蘭殼體P0，帶法蘭的上封頭P1和帶法蘭的小封頭P2組成，上封頭P1和殼體P0可用唇形焊密封，再用螺栓螺母M1、M2緊固大法蘭連結(jié)，上封頭P1法蘭和小封頭P2之間有上下帶密封墊片L1、L2的螺栓螺母M1、M2密封連接緊固；隔板d分隔殼體內(nèi)上部為分氣室S1和下部為反應(yīng)室S2。
附圖2是本發(fā)明只有大封頭的脫水反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中反應(yīng)器的殼體P內(nèi)連有下封頭的殼體P0，上封頭P1組成，上封頭P1法蘭和殼體P0法蘭之間有隔板d用螺栓螺母M1、M2緊固密封墊片L1、L2連接；隔板d分隔反應(yīng)器R上部為分氣室S1和下部為反應(yīng)室S2。圖中換熱管中下行管b1為扁平管，上行管b2為圓管，上環(huán)管c1連結(jié)引氣管a和下行管b1，下環(huán)管c2連結(jié)下行管b1和上行管b2。
上述附圖1和附圖2中，二種結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器冷管b可為圓管，也可為扁平管。
附圖3是本發(fā)明方法的流程示意圖。圖中原料甲醇1和回收甲醇8匯合，通過原料甲醇泵P升壓，經(jīng)甲醇預(yù)熱器E3殼程預(yù)熱后，進(jìn)入甲醇蒸發(fā)罐E4用蒸汽加熱汽化。甲醇蒸汽經(jīng)氣氣換熱器E1殼程被反應(yīng)氣加熱后為進(jìn)塔氣2，圖中E5為開工加熱器，在開車時用蒸汽加熱升溫用氮氣進(jìn)塔升高反應(yīng)器催化劑層K溫度，正常生產(chǎn)時進(jìn)塔氣2從二甲醚反應(yīng)器R頂部進(jìn)入二甲醚反應(yīng)器冷管b內(nèi)吸收管外催化劑床層反應(yīng)氣熱量溫度升高90℃～150℃左右出冷管b進(jìn)催化劑床層K進(jìn)行脫水反應(yīng)，甲醇轉(zhuǎn)化率＞70％；出反應(yīng)器的反應(yīng)氣3入換熱器E1管程換熱后，進(jìn)入甲醇回收塔T2的再沸器E2加熱塔釜物料，反應(yīng)氣3溫度下降后再進(jìn)入甲醇預(yù)熱器E3，在E3中加熱去脫水反應(yīng)前的甲醇，進(jìn)一步冷卻后反應(yīng)氣3進(jìn)入二甲醚精餾塔T1分離甲醇、水等組分，塔釜再沸器可用中壓蒸汽加熱。出二甲醚精餾塔T1頂部的二甲醚氣體在二甲醚冷凝器中被水冷凝，一部分回流到塔T1，一部分二甲醚作為產(chǎn)品4送界區(qū)外作二甲醚成品。二甲醚回流罐中的因甲醇脫水反應(yīng)生成副產(chǎn)物的不凝氣體5通過醇洗塔T3用原料甲醇10洗滌回收不凝氣中所攜帶的二甲醚，洗后的含醚甲醇11與原料甲醇匯合再去脫水反應(yīng)。少量不凝性氣體6出T3塔頂送出界外。
二甲醚精餾塔T1塔釜液7直接壓送甲醇回收塔T2中部，塔釜再沸器E2用反應(yīng)氣3加熱；出塔頂甲醇蒸汽在甲醇冷凝器中被冷凝后成液體得回收甲醇8，進(jìn)一步利用，甲醇回收塔T2塔底廢水9送界區(qū)外處理。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，一是在甲醇脫水反應(yīng)器R催化劑中進(jìn)行的反應(yīng)溫差小，提高了催化劑的效率，延長使用壽命，減少副產(chǎn)物生成；二是充分利用反應(yīng)熱作為甲醇回收塔熱源替代外用蒸汽，降低能耗；三是進(jìn)脫水反應(yīng)器R溫度大幅降低，節(jié)約塔外換熱器設(shè)備投資；四是反應(yīng)器催化劑用量減少，減小設(shè)備尺寸以利大型化。
較好實施方式下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例本發(fā)明可通過以下實施例說明。實施例反應(yīng)器見附圖1。
反應(yīng)器流程如附圖3所示，甲醇為原料氣相脫水生產(chǎn)二甲醚，脫水反應(yīng)器R直徑2米裝γ-氧化鋁脫水催化劑10噸，用19.17噸/時甲醇為99.9％wt的原料(除另有說明外均為重量百分比，下同)甲醇和4.51噸/時含甲醇98.2％的回收甲醇匯合經(jīng)泵升壓到1.2MPa，經(jīng)換熱器E3和E1加熱汽化到180℃進(jìn)附圖1的脫水反應(yīng)器R，經(jīng)連結(jié)上環(huán)管c1的引氣管a，上環(huán)管c1到下行冷管b到下環(huán)管c2再經(jīng)上行冷管b內(nèi)進(jìn)一步被管外反應(yīng)氣加熱到300℃，出冷管b后進(jìn)入管外催化劑床K在1.1MPa下進(jìn)行脫水反應(yīng)，出脫水反應(yīng)器氣體3中mol％為甲醇18.92％、二甲醚40.33％，水40.745％。出塔氣溫度310℃，經(jīng)換熱器E1、E2、E3回收熱量，在E1中加熱進(jìn)反應(yīng)器R前甲醇原料氣，在E2中加熱甲醇回收塔塔釜液，在E3中加熱原料甲醇，被冷卻到100℃多的含甲醇、二甲醚、水混合物的粗二甲醚產(chǎn)物進(jìn)二甲醚精餾塔T1，在1.05MPa下進(jìn)精餾塔釜再沸器E2用中壓蒸汽加熱，塔頂?shù)?3.73噸/時含二甲醚99.86％產(chǎn)品二甲醚，塔底甲醇和水混合物減壓到0.12MPa左右常壓下進(jìn)甲醇回收塔T2分餾，塔底排出5.38噸/時含甲醇18ppm的工藝廢水，塔頂回收得4.51噸/時含甲醇98.24％的回收甲醇再與原料甲醇匯合去脫水反應(yīng)。
在閱讀了本發(fā)明的詳細(xì)描述以后，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能容易地對本發(fā)明進(jìn)行各種變化和改進(jìn)。本發(fā)明包括在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用甲醇生產(chǎn)二甲醚的設(shè)備和方法，包括有甲醇脫水反應(yīng)器(R)，二甲醚精餾塔(T1)，甲醇回收塔(T2)，其主要特征是甲醇脫水反應(yīng)器(R)由殼體(P)，換熱管膽(b)、隔板(d)和催化劑層(K)組成，原料甲醇和回收甲醇在1MPa上下加熱后汽化，進(jìn)塔氣(2)進(jìn)入甲醇脫水反應(yīng)器(R)的換熱管膽(b)內(nèi)與管外催化劑床層(K)反應(yīng)的熱氣換熱溫度升高約100℃上下，熱原料氣出換熱管膽(b)進(jìn)入催化劑床層(K)再進(jìn)行甲醇脫水反應(yīng)，同時將反應(yīng)熱傳給換熱管膽(b)內(nèi)原料甲醇?xì)?2)，經(jīng)過脫水反應(yīng)的含二甲醚、甲醇和水的混合反應(yīng)氣(3)出脫水反應(yīng)器(R)，經(jīng)回收熱量冷卻在二甲醚精餾塔(T1)精餾分離得二甲醚產(chǎn)品(4)，精餾塔(T1)塔底分出的甲醇和水混合物(7)經(jīng)甲醇回收塔(T2)汽提精餾，上部得到的回收甲醇(8)與原料甲醇(1)匯合再一次去甲醇脫水反應(yīng)器(R)反應(yīng)，回收塔(T2)底部廢水(9)排出系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的生產(chǎn)二甲醚方法，其特征是出脫水反應(yīng)器(R)的熱反應(yīng)氣體(3)，在經(jīng)進(jìn)出塔換熱器(E1)與進(jìn)反應(yīng)器原料甲醇(2)換熱后送甲醇回收塔再沸器(E2)，用于加熱甲醇回收塔(T2)塔釜液回收熱量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的生產(chǎn)二甲醚方法，其特征是經(jīng)甲醇回收塔再沸器(E2)回收熱量后的反應(yīng)氣(3)送到甲醇預(yù)熱器(E3)加熱甲醇回收熱量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的生產(chǎn)二甲醚方法，其特征是二甲醚精餾塔(T1)塔頂出來的含醚氣體(5)，在醇洗塔(T3)中用來自泵(P)的甲醇液(10)洗滌吸收二甲醚，所得含醚甲醇(11)與原料甲醇合并再去脫水反應(yīng)器(R)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的生產(chǎn)二甲醚方法，其特征是甲醇進(jìn)脫水反應(yīng)器(R)后，在換熱管(b)內(nèi)加熱溫度升高90℃～150℃再進(jìn)催化劑床層進(jìn)行將反應(yīng)熱傳給管內(nèi)甲醇?xì)獾倪B續(xù)換熱反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的生產(chǎn)二甲醚方法，其特征是采用γ-氧化鋁催化劑進(jìn)行甲醇脫水反應(yīng)，進(jìn)脫水反應(yīng)的氣體溫度120℃～190℃，經(jīng)反應(yīng)器(R)冷管(b)內(nèi)換熱后到催化劑層(K)的反應(yīng)溫度為230℃～380℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的生產(chǎn)二甲醚方法，其特征是采用HZM-5分子篩甲醇脫水反應(yīng)催化劑，在催化劑床層中甲醇脫水反應(yīng)溫度160℃～250℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的生產(chǎn)二甲醚方法，其特征是甲醇脫水反應(yīng)器換熱管(b)為扁平管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的生產(chǎn)二甲醚的設(shè)備，其特征是甲醇脫水反應(yīng)器殼體(P)內(nèi)連有下封頭的殼體(P0)，上封頭(P1)和小封頭(P2)組成，上封頭(P1)與殼體(P0)用螺栓螺母(M1)、(M2)緊固大法蘭連結(jié)，上封頭(P1)法蘭和小封頭(P2)法蘭之間有隔板(d)用螺栓螺母(N1)、(N2)緊固密封墊片(L1)、(L2)連接；隔板(d)分隔反應(yīng)器(R)上部為分氣室(S1)和下部為反應(yīng)室(S2)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的生產(chǎn)二甲醚的設(shè)備，其特征是甲醇脫水反應(yīng)器殼體(P)內(nèi)連有下封頭的殼體(P0)，上封頭(P1)組成，上封頭(P1)與殼體(P0)有隔板(d)用螺栓螺母(M1)、(M2)緊固密封墊片(L1)、(L2)的大法蘭連結(jié)。
全文摘要
一種用甲醇生產(chǎn)二甲醚的設(shè)備和方法，包括有甲醇脫水反應(yīng)器R，二甲醚精餾塔T
文檔編號C07C43/00GK101058534SQ20061007924
公開日2007年10月24日 申請日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者樓韌, 樓壽林 申請人:杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司