本發(fā)明屬于有機(jī)合成工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是涉及到一種低含量二甲醚的硫酸二甲酯生產(chǎn)工藝及裝置。

技術(shù)背景：

硫酸二甲酯是一種有效的烷基化劑，用于制造染料及作為胺類和醇類的甲基化劑，常見的反應(yīng)有 O-甲基化反應(yīng)和 N-甲基化反應(yīng)二類，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料和染料等有機(jī)合成工業(yè)領(lǐng)域。

硫酸二甲酯基本上都采用二甲醚-三氧化硫直接合成法，此反應(yīng)進(jìn)行得十分完全，且反應(yīng)速度很快。然而，作為反應(yīng)物的二甲醚和三氧化硫，其灌裝、運(yùn)輸和長期保持方便于操作的物理狀態(tài)較為困難，生產(chǎn)廠家一般作為中間體自行制備。在工業(yè)生產(chǎn)條件下，甲醇脫水制二甲醚，粗制的二甲醚氣體凈化過程中分離出來的液體物料內(nèi)含有近40% 未轉(zhuǎn)比的甲醇，須通過精餾回收，三氧化硫大多由加熱蒸發(fā)發(fā)煙硫酸制得，其純度可達(dá)99%左右。也有廠家采用低濃度三氧化硫制造硫酸二甲酯法，將硫酸生產(chǎn)裝置中轉(zhuǎn)化器的低濃度三氧化硫氣體直接引出，經(jīng)吸收塔硫酸二甲酯吸收后與經(jīng)硫酸催化甲醇脫水的二甲醚在酯化塔進(jìn)行反應(yīng)，再經(jīng)精餾釜制得成品，成品入成品儲(chǔ)罐區(qū)儲(chǔ)存。

二甲醚-三氧化硫合成得到硫酸二甲酯中二甲醚含量在5-9%之間，酸度也比較高，要經(jīng)過再次精餾才能得到硫酸二甲酯和酸度合格的硫酸二甲酯產(chǎn)品。通常情況下合成塔中硫酸二甲酯出品經(jīng)過一次蒸餾其二甲醚含量在2-5%左右，難以滿足一些廠家的特殊要求，由于硫酸二甲酯中二甲醚含量高，影響了下一步和甲基化反應(yīng)，同時(shí)提高了硫酸二甲酯的原料消耗。因此有些廠家會(huì)有明確的二甲醚含量要求，由于市售的硫酸二甲酯一般在2-5%左右。有些合成反應(yīng)要求二甲醚含量必須低于0.5%，廠家買回的硫酸二甲酯都要再次經(jīng)過精餾才能滿足甲基化使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于不增加設(shè)備的情況下提供一種工藝先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、節(jié)省原料、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的生產(chǎn)低含量二甲醚的硫酸二甲酯生產(chǎn)工藝及裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：低含量二甲醚的硫酸二甲酯生產(chǎn)工藝是，（1）為了得到合格酸度、較低甲醚含量的硫酸二甲酯產(chǎn)品，在硫酸二甲酯粗品蒸餾采用減壓蒸餾，減壓蒸餾可以減少硫酸二甲酯在高溫下的副反應(yīng)，從而減少釜底蒸餾殘液；硫酸二甲酯餾出液收集罐保持較高的真空度，收集罐保持較高的真空度和控制較高的收集溫度可以保證溶解在硫酸二甲酯餾出液中的二甲醚有效地解析出來，從而降低硫酸二甲酯中二甲醚的含量。（2）從蒸餾塔餾出來的硫酸二甲酯采用兩級(jí)冷卻，一級(jí)硫酸二甲酯冷凝液溫度控制在90～105℃，二級(jí)硫酸二甲酯冷凝液溫度在30～40℃，每級(jí)硫酸二甲酯餾出液分別收集，一級(jí)收集的高溫硫酸二甲酯冷凝液中的甲醚低于0.5%，其產(chǎn)量占總產(chǎn)量的70%左右，可以滿足對(duì)甲醚有特殊要求的使用廠家。（3）在硫酸二甲酯餾出液一級(jí)收集釜真空度控制在-0.07～-0.008MPa,硫酸二甲酯餾出液二級(jí)收集釜真空度控制在-0.08～-0.009MPa，保證從蒸餾塔、冷凝器、收集釜和合成塔之間氣路通暢，不要出現(xiàn)硫酸二甲酯冷凝液滿管堵塞冷凝管得現(xiàn)象，造成氣路斷路。（4）收集釜的負(fù)壓系統(tǒng)與硫酸二甲酯合成塔相連，硫酸二甲酯減壓高溫解吸的二甲醚再次抽吸到合成塔中作為原料與三氧化硫反應(yīng)合成硫酸二甲酯。

所述低含量二甲醚的硫酸二甲酯的生產(chǎn)裝置包括硫酸二甲酯合成塔、再沸器、兩級(jí)冷凝器和兩級(jí)收集釜，其特征在于：一級(jí)冷凝器是由空氣冷卻器和連通式U型彎收集器組成，所述空氣冷卻器的進(jìn)液端通過管道與再沸器相連，其出液端通過管道與連通式U型彎收集器上部進(jìn)液口相連；連通式U型彎收集器底部出液口通過帶閥管道與一級(jí)收集釜相連，其上端出液口通過管道與二級(jí)冷凝器相連，二級(jí)冷凝器的出液端通過帶閥管道與二級(jí)收集釜相連；一級(jí)收集釜和二級(jí)收集釜分別通過排空管與硫酸二甲酯合成塔相連。所述一級(jí)冷卻采用臥式空氣冷卻器（5）和連通式U型彎收集器（6） 相結(jié)合，空氣冷卻器（5）不用另配置風(fēng)機(jī)，加熱后的空氣由硫酸系統(tǒng)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓送入硫鐵礦培燒爐回收熱資源；二級(jí)冷凝器（7）為列管式換熱或波紋式換熱器。

本發(fā)明的有益效果在于：（1）由于采用兩級(jí)冷卻和分步收集先進(jìn)工藝，從而使硫酸二甲酯產(chǎn)品中的二甲醚含量下降到0.5%以下，既可降低甲醇原料消耗量，也使產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅度提升，以滿足有特殊要求的使用廠家。（2）蒸餾硫酸二甲酯的部分熱量得到利用。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明工藝流程結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1為合成塔，2為二級(jí)收集釜，3為一級(jí)收集釜，4為再沸器，5為空氣冷卻器，6為連通式U型彎收集器，7為二級(jí)冷凝器。

具體實(shí)施方式：

一種低含量二甲醚的硫酸二甲酯生產(chǎn)工藝，它是通過對(duì)硫酸二甲酯粗品進(jìn)行減壓蒸餾，將餾出液采用兩級(jí)冷卻和分步收集即可得到低含量二甲醚的硫酸二甲酯，其工藝步驟如下：

1、減壓蒸餾：為了得到合格酸度、較低甲醚含量的硫酸二甲酯產(chǎn)品，在硫酸二甲酯粗品蒸餾采用減壓蒸餾，減壓蒸餾可以減少硫酸二甲酯在高溫下的副反應(yīng)，從而減少釜底蒸餾殘液；硫酸二甲酯餾出液收集罐保持較高的真空度，收集罐保持較高的真空度和控制較高的收集溫度可以保證溶解在硫酸二甲酯餾出液中的二甲醚有效地解析出來，從而降低硫酸二甲酯中二甲醚的含量；

2、兩級(jí)冷卻和分步收集

（1）一級(jí)冷凝與收集。從再沸器中4餾出硫酸二甲酯經(jīng)過一級(jí)空氣冷卻器5冷凝，冷凝液和未冷凝物質(zhì)流入連通式U型彎收集器6；冷凝液從連通式U型彎收集器6底部流入一級(jí)收集釜3，一級(jí)收集釜3排空管與二甲酯合成塔1相連，把一級(jí)收集釜3中高溫解析的二甲醚抽入合成塔1吸收；剩余未冷凝硫酸二甲酯氣體和不凝性二甲醚從連通式U型彎收集器6上部進(jìn)入二級(jí)冷卻器7。

（2）二級(jí)冷凝與收集。 從連通式U型彎收集器6上部收集的剩余未冷凝硫酸二甲酯氣體進(jìn)入二級(jí)冷凝器7再次冷凝，冷凝硫酸二甲酯流入二級(jí)收集釜2，不凝性二甲醚由負(fù)壓系統(tǒng)抽入硫酸二甲酯合成塔1做原料，兩級(jí)收集釜的負(fù)壓系統(tǒng)與硫酸二甲酯合成塔相連。

3、兩級(jí)冷凝與收集工藝參數(shù)。 一級(jí)冷卻硫酸二甲酯溫度控制在95～105℃，收集釜真空度控制在低于-0.07～-0.08MPa；二級(jí)冷卻溫度在30～40℃，硫酸二甲酯餾出液收集釜真空度控制在低于-0.08～-0.09MPa。所述一級(jí)冷卻采用臥式空氣冷卻器（5）和連通式U型彎收集器（6） 相結(jié)合，經(jīng)空氣冷卻器（5）加熱后的空氣通過硫酸系統(tǒng)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓送入硫鐵礦培燒爐回收熱資源；二級(jí)冷凝器（7）為列管式換熱或波紋式換熱器。

實(shí)施例1：

檢查各電器儀表、管道、閥門、設(shè)備處于正常蒸餾狀態(tài)后，開啟蒸餾鍋抽氣閥門，當(dāng)蒸餾鍋真空度低于-0.085MPa，觀察鍋里情況后，開始進(jìn)硫酸二甲酯粗品，進(jìn)料超過1/3后，開啟蒸汽加熱升溫，進(jìn)料2/3后，停止進(jìn)料，直至蒸餾鍋溫度穩(wěn)定在130～155℃，打開進(jìn)料閥開始連續(xù)進(jìn)料和蒸發(fā)。開始進(jìn)料和結(jié)束進(jìn)料階段蒸發(fā)鍋的真空度低于-0.09MPa，進(jìn)料升溫過程中真空度低于-0.085MPa，一旦出現(xiàn)真空度快速上升時(shí)要關(guān)閉蒸汽閥，蒸餾前期全部餾出液收集二級(jí)收集釜。調(diào)節(jié)一級(jí)、二級(jí)冷卻器的冷卻液流量和溫度，控制一級(jí)硫酸二甲酯餾出液的溫度在95-100℃，二級(jí)硫酸二甲酯餾出液的溫度在30-40℃，觀察收集釜的真空度，把一級(jí)收集釜真空度調(diào)至-0.08MPa左右，二級(jí)收集釜真空度調(diào)至-0.09MPa，注意觀察蒸餾鍋真空度的變化、酯的顏色、鍋內(nèi)溫度、蒸汽壓力、出料速度和接受釜液位等參數(shù)，各參數(shù)都符合操作要求，當(dāng)蒸餾過程穩(wěn)定后取一級(jí)硫酸二甲酯冷凝液樣分析酸度、硫酸二甲酯和二甲醚含量，樣品合格后開一級(jí)收集釜閥門收集低甲醚硫酸二甲酯。一級(jí)收集釜酸度0.3、硫酸二甲酯99.6%，二甲醚含量0.1%；二級(jí)收集釜硫酸二甲酯酸度0.2、硫酸二甲酯97.6%，二甲醚含量2.3%

實(shí)施例2：

檢查各電器儀表、管道、閥門、設(shè)備處于正常蒸餾狀態(tài)后，開啟蒸餾鍋抽氣閥門，當(dāng)蒸餾鍋真空低于-0.085MPa，觀察鍋里情況后，開始進(jìn)硫酸二甲酯粗品，進(jìn)料超過1/3后，開啟蒸汽加熱升溫，進(jìn)料2/3后，停止進(jìn)料，直至蒸餾鍋溫度穩(wěn)定在135～155℃，打開進(jìn)料閥開始連續(xù)進(jìn)料和蒸發(fā)。開始進(jìn)料和結(jié)束進(jìn)料階段蒸發(fā)鍋的真空度低于-0.09MPa，進(jìn)料升溫過程中真空度低于-0.085MPa，一旦出現(xiàn)真空度快速上升時(shí)要關(guān)閉蒸汽閥，蒸餾前期全部餾出液收集二級(jí)收集釜。調(diào)節(jié)一級(jí)、二級(jí)冷卻器的冷卻液流量和溫度，控制一級(jí)硫酸二甲酯餾出液的溫度在100～105℃，二級(jí)硫酸二甲酯餾出液的溫度在30～40℃，觀察收集釜的真空度，把一級(jí)收集釜真空度調(diào)至-0.085MPa左右，二級(jí)收集釜真空度調(diào)至-0.09MPa，注意觀察蒸餾鍋真空度的變化、酯的顏色、鍋內(nèi)溫度、蒸汽壓力、出料速度和接受釜液位等參數(shù)，各參數(shù)都符合操作要求，當(dāng)蒸餾過程穩(wěn)定后取一級(jí)硫酸二甲酯冷凝液樣分析酸度、硫酸二甲酯和二甲醚含量，樣品合格后開一級(jí)收集釜閥門收集低甲醚硫酸二甲酯。一級(jí)收集釜硫酸二甲酯酸度0.3、硫酸二甲酯99.7%，二甲醚含量0.12%，二級(jí)收集釜硫酸二甲酯酸度0.23、硫酸二甲酯97.7%，二甲醚含量2.1%。

實(shí)施例3：

檢查各電器儀表、管道、閥門、設(shè)備處于正常蒸餾狀態(tài)后，開啟蒸餾鍋抽氣閥門，當(dāng)蒸餾鍋真空低于-0.085MPa，觀察鍋里情況后，開始進(jìn)硫酸二甲酯粗品，進(jìn)料超過1/3后，開啟蒸汽加熱升溫，進(jìn)料2/3后，停止進(jìn)料，直至蒸餾鍋溫度穩(wěn)定在130～155℃，打開進(jìn)料閥開始連續(xù)進(jìn)料和蒸發(fā)。開始進(jìn)料和結(jié)束進(jìn)料階段蒸發(fā)鍋的真空度低于-0.09MPa，進(jìn)料升溫過程中真空度低于-0.08MPa，一旦出現(xiàn)真空度快速上升時(shí)要關(guān)閉蒸汽閥，蒸餾前期全部餾出液收集二級(jí)收集釜。調(diào)節(jié)一級(jí)、二級(jí)冷卻器的冷卻液流量和溫度，控制一級(jí)硫酸二甲酯餾出液的溫度在90～100℃，二級(jí)硫酸二甲酯餾出液的溫度在30～40℃，觀察收集釜的真空度，把一級(jí)收集釜真空度調(diào)至-0.08MPa左右，二級(jí)收集釜真空度調(diào)至-0.09MPa，注意觀察蒸餾鍋真空度的變化、酯的顏色、鍋內(nèi)溫度、蒸汽壓力、出料速度和接受釜液位等參數(shù)，各參數(shù)都符合操作要求，當(dāng)蒸餾過程穩(wěn)定后取一級(jí)硫酸二甲酯冷凝液樣分析酸度、硫酸二甲酯和二甲醚含量，樣品合格后開一級(jí)收集釜閥門收集低甲醚硫酸二甲酯。一級(jí)收集釜酸度0.3、硫酸二甲酯99.6%，二甲醚含量0.13%；二級(jí)收集釜硫酸二甲酯酸度0.15、硫酸二甲酯97.7%，二甲醚含量2.1%

實(shí)施例4：

檢查各電器儀表、管道、閥門、設(shè)備處于正常蒸餾狀態(tài)后，開啟蒸餾鍋抽氣閥門，當(dāng)蒸餾鍋真空低于-0.085MPa，觀察鍋里情況后，開始進(jìn)硫酸二甲酯粗品，進(jìn)料超過1/3后，開啟蒸汽加熱升溫，進(jìn)料2/3后，停止進(jìn)料，直至蒸餾鍋溫度穩(wěn)定在130～155℃，打開進(jìn)料閥開始連續(xù)進(jìn)料和蒸發(fā)。開始進(jìn)料和結(jié)束進(jìn)料階段蒸發(fā)鍋的真空度低于-0.09MPa，進(jìn)料升溫過程中真空度低于-0.085MPa，一旦出現(xiàn)真空度快速上升時(shí)要關(guān)閉蒸汽閥，蒸餾前期全部餾出液收集二級(jí)收集釜。調(diào)節(jié)一級(jí)、二級(jí)冷卻器的冷卻液流量和溫度，控制一級(jí)硫酸二甲酯餾出液的溫度在100～105℃，二級(jí)硫酸二甲酯餾出液的溫度在30～40℃，觀察收集釜的真空度，把一級(jí)收集釜真空度調(diào)至-0.08MPa左右，二級(jí)收集釜真空度調(diào)至-0.09MPa，注意觀察蒸餾鍋真空度的變化、酯的顏色、鍋內(nèi)溫度、蒸汽壓力、出料速度和接受釜液位等參數(shù)，各參數(shù)都符合操作要求，當(dāng)蒸餾過程穩(wěn)定后取一級(jí)硫酸二甲酯冷凝液樣分析酸度、硫酸二甲酯和二甲醚含量，樣品合格后開一級(jí)收集釜閥門收集低甲醚硫酸二甲酯。一級(jí)收集釜酸度0.3、硫酸二甲酯99.5%，二甲醚含量0.15%；二級(jí)收集釜硫酸二甲酯酸度0.12、硫酸二甲酯97.6%，二甲醚含量2.2%。