專利名稱：用甲醇生產(chǎn)二甲醚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與以甲醇為原料，用氣相催化脫水法生產(chǎn)二甲醚的方法有關(guān)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的甲醇?xì)庀啻呋撍贫酌训纳a(chǎn)工藝(如申請(qǐng)?zhí)枮?8101729.9的中國(guó)專利和申請(qǐng)?zhí)枮?5113028.5的中國(guó)專利等)的生產(chǎn)過程是原料甲醇經(jīng)汽化器或汽化塔加熱后全部汽化送甲醇?xì)庀嗝撍磻?yīng)系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)，從脫水反應(yīng)系統(tǒng)出來(lái)的反應(yīng)產(chǎn)物(含反應(yīng)生成物二甲醚、水，未反應(yīng)的甲醇等)送二甲醚精餾塔進(jìn)行精餾分離，從二甲醚精餾塔上部或塔頂?shù)玫蕉酌旬a(chǎn)品；而從塔釜排出的甲醇與水等組分的混合液靠自壓送甲醇回收塔進(jìn)行精餾分離，從甲醇回收塔塔頂?shù)玫降募状荚俜祷刈鲈?。而從甲醇回收塔塔釜得到的水排出系統(tǒng)。
現(xiàn)有方法的特點(diǎn)之一是設(shè)有甲醇回收塔，以用精餾的方法將二甲醚精餾塔塔釜的甲醇與水等組分的混合液中的甲醇分離提純，提純后的甲醇再返回做原料。而水分(這些水分來(lái)源于原料甲醇帶來(lái)的水分和脫水反應(yīng)產(chǎn)生的水)則從甲醇回收塔塔釜排出系統(tǒng)。因?yàn)榛厥盏募状际菑募状蓟厥账?蒸發(fā)后冷凝)得到的，而且需要一定的回流比，因此需要消耗大量的熱能。而所回收的甲醇為液相，返回做原料還需要加熱汽化。
現(xiàn)有方法的特點(diǎn)之二是作為原料的甲醇(包括甲醇回收塔回收的甲醇)，不管含水量多少，均在汽化器或汽化塔全部汽化，其中的水分也就全部汽化進(jìn)入氣相脫水反應(yīng)系統(tǒng)，這樣不但增加了水汽化所需熱能，而且由于水是脫水反應(yīng)的產(chǎn)物，水分進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)既使反應(yīng)速度降低，同時(shí)也降低了反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種投資少，能耗低的用甲醇生產(chǎn)二甲醚的方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明用甲醇生產(chǎn)二甲醚的方法，包括如下步驟a.甲醇含量為70-99.99％(Wt)，雜質(zhì)以水為主的原料甲醇和從二甲醚精餾塔塔釜采出的以甲醇和水為主要成份的混合液在汽化提餾塔中汽化分離，從塔頂出來(lái)的甲醇蒸汽送入甲醇脫水反應(yīng)系統(tǒng)，從汽化提餾塔塔釜釜液連續(xù)排出系統(tǒng)。
b.脫水反應(yīng)系統(tǒng)的以二甲醚、甲醇和水為主的反應(yīng)產(chǎn)物從中、下部進(jìn)入二甲醚精餾塔，從二甲醚精餾塔塔頂或塔上部側(cè)線采出口采出純度為80-99.99％(wt％)的二甲醚產(chǎn)品，二甲醚精餾塔塔釜中的混合液送入汽化提餾塔進(jìn)行汽化分離。
從步驟b得到的二甲醚送入精二甲醚精餾塔的下部，從塔上部側(cè)線采出口采出純度為99.5-99.999％(wt/％)的精二甲醚產(chǎn)品，從塔釜引出的物料與二甲醚精餾塔采出的二甲醚混合后作為較低純度的二甲醚產(chǎn)品。
從二甲醚精餾塔塔頂采出的蒸氣經(jīng)二甲醚冷卻器冷凝后一部分或全部從塔頂回流口回流入塔內(nèi)，未回流部分作為二甲醚產(chǎn)品采出，也可以從塔上部側(cè)線采出全部二甲醚產(chǎn)品回流量∶采出量為(0.2-4)∶1，重量比。
原料甲醇從汽化提餾塔頂部，來(lái)自二甲醚精餾塔塔釜的甲醇和水為主的混合液在汽化提餾塔的中部進(jìn)料口進(jìn)入塔內(nèi)，中部進(jìn)料口的上部和下部都設(shè)有具有分離能力的塔節(jié)。
壓力為0.2-0.5Mpa(G)的水蒸氣直接進(jìn)入汽化提餾塔塔釜與其中的物料混合加熱，或者用水蒸氣或其它熱載體通過再沸器間接加熱汽化提餾塔塔釜內(nèi)的物料，塔釜排出液中甲醇含量為0.01-0.2％(wt％)。
汽化提餾塔和二甲醚精餾塔為填料塔或板式塔，其工作壓力為0.1-1.8Mpa(G)。
精二甲醚精餾塔為填料塔或板式塔，工作壓力為0.2-2.0Mpa(G)。
從二甲醚精餾塔的回流口或產(chǎn)品引出口與中部的進(jìn)料口之間設(shè)有沸點(diǎn)介于甲醇和二甲醚之間的中間組分引出口。
如上所述，本發(fā)明采用兼有汽化原料甲醇、以及分離回收二甲醚精餾塔塔釜混合液中的甲醇雙重功能的汽化提餾塔，不但省去甲醇回收塔及其配套設(shè)備的投資，還使回收二甲醚精餾塔塔釜混合液中的甲醇的能耗大幅度降低。
汽化提餾塔是兩段進(jìn)料的提餾塔。原料甲醇由汽化提餾塔1頂部11進(jìn)料，從二甲醚精餾塔3塔釜得到混合液由汽化提餾塔中部12(指該位置上下均有有分離作用的塔節(jié)，不是正中間)進(jìn)料。原料帶來(lái)的水和從二甲醚精餾塔3塔釜得到混合液中的水均從汽化提餾塔1的塔釜14連續(xù)排出。而汽化后的甲醇蒸汽則從汽化提餾塔1塔頂排出做為氣相脫水反應(yīng)的原料。
由于汽化提餾塔1不需要將塔頂甲醇蒸汽冷凝回流，而且一般情況下塔頂汽化的甲醇的純度比原料甲醇11的純度高(如實(shí)施例一、實(shí)施例三)，所以在汽化提餾塔1分離回收二甲醚精餾塔3的塔釜混合液12中的甲醇所需熱能只是汽化甲醇所需熱能。顯然，本發(fā)明用汽化提餾塔1來(lái)分離回收二甲醚精餾塔3塔釜混合液中的甲醇的能耗，與設(shè)有甲醇回收塔的現(xiàn)有方法相比大幅度降低。原料甲醇11純度為70.0％-99.99％(Wt％)，雜質(zhì)以水為主要組分時(shí)，每噸產(chǎn)品二甲醚所消耗的水蒸氣可減少0.3-0.6噸。
本發(fā)明的汽化提餾塔1用水蒸氣與塔釜液體直接混合加熱，既可省去再沸器的投資，又可以降低水蒸氣的消耗。因?yàn)樗魵馀c塔釜液體直接混合，加熱水蒸氣的冷凝溫度等于塔釜溫度，水蒸氣的熱利用率高(水蒸氣的冷凝溫度越低，水蒸氣的冷凝潛熱越大，且水蒸氣的顯熱也全部被利用了)，所以降低了水蒸氣的消耗。加熱水蒸氣冷凝后隨汽化提餾塔1塔釜釜液排出系統(tǒng)。
汽化提餾塔塔釜釜液應(yīng)送廢水處理系統(tǒng)處理，達(dá)到環(huán)境保護(hù)及衛(wèi)生要求后才能排放。當(dāng)廢水處理費(fèi)用和鍋爐給水費(fèi)用較高時(shí)，設(shè)置汽化提餾塔再沸器7用水蒸氣等熱載體間接加熱，以減少鍋爐給水和廢水處理量。
在原料甲醇中，往往會(huì)帶有沸點(diǎn)介于甲醇(沸點(diǎn)64.7℃)和二甲醚(沸點(diǎn)-24.9℃)之間的中間組分(如甲酸甲酯、甲胺、硫醇等)，這是由甲醇生產(chǎn)工藝決定的。而在甲醇脫水反應(yīng)器中，也有可能由于副反應(yīng)產(chǎn)生沸點(diǎn)介于甲醇和二甲醚之間的中間組分。這些中間組分隨脫水反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入二甲醚精餾塔3。本發(fā)明在二甲醚精餾塔3的進(jìn)料口與塔頂回流口之間(當(dāng)二甲醚側(cè)線采出時(shí)與二甲醚采出口之間)設(shè)中間組分采出口采出這些中間組分，既保證了二甲醚的產(chǎn)品質(zhì)量，又避免了這些中間組分在系統(tǒng)中循環(huán)、積累。
當(dāng)裝置需要同時(shí)生產(chǎn)兩種不同規(guī)格、不同純度的二甲醚產(chǎn)品時(shí)，本發(fā)明的方法是如圖2所示，用二甲醚精餾塔3塔頂18(或塔上部側(cè)線19)采出的二甲醚做原料，設(shè)置精二甲醚精餾塔5，從精二甲醚精餾塔5上部側(cè)線24采出純度高的精二甲醚，從塔釜采出的物料與從二甲醚精餾塔3塔頂(或塔上部側(cè)線)采出的二甲醚混合，仍可做二甲醚產(chǎn)品。該方法的特點(diǎn)是精二甲醚精餾塔5進(jìn)料中二甲醚濃度高，回流比小(一般為0.1∶1-0.5∶1)，塔釜溫度低(一般不大于50℃)，故能耗也低。兩種二甲醚產(chǎn)品的比例可以人為調(diào)整。一般情況下，純度為80％-99.99％(wt％)的二甲醚產(chǎn)品與純度更高的精二甲醚產(chǎn)品的比例為1∶0-1∶4。即精二甲醚產(chǎn)品量占總二甲醚產(chǎn)品量的比例為0-80％(Wt％)。
由于一些領(lǐng)域如做燃料對(duì)二甲醚產(chǎn)品的純度及不凝性氣體等輕組分含量要求不高，所以用于這些領(lǐng)域的二甲醚產(chǎn)品可從二甲醚精餾塔3的塔頂(冷凝液)18采出，這樣可以降低二甲醚精餾塔的高度，節(jié)省投資。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于，不管原料甲醇中甲醇純度如何，由于汽化提純塔1結(jié)構(gòu)獨(dú)特、汽化提純塔1釜液連續(xù)排出，從汽化提純塔1塔頂獲得的蒸汽中的甲醇純度一般情況下總比原料甲醇的甲醇純度略高(即原料中的水分只有部分汽化)，既減少原料汽化所需能量，又提高了脫水反應(yīng)的速度和平衡轉(zhuǎn)化率。當(dāng)原料甲醇的甲醇純度小于93％(Wt％)時(shí)，本發(fā)明的優(yōu)越性更加顯著。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖之一。
圖2為本發(fā)明的工藝流程圖之二。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明生產(chǎn)單一規(guī)格二甲醚產(chǎn)品的流程示意圖見圖一；生產(chǎn)兩種規(guī)格二甲醚產(chǎn)品的流程示意圖見圖二。
以下是本發(fā)明生產(chǎn)過程的敘述(1)以純度為70％-99.99％(Wt％)的甲醇為原料生產(chǎn)純度為80％-99.99％(Wt％)的二甲醚產(chǎn)品的生產(chǎn)過程的敘述如圖一所示，原料甲醇從塔頂11進(jìn)入汽化提餾塔1，二甲醚精餾塔3塔釜的混合液從中部12進(jìn)入汽化提餾塔1，這兩股進(jìn)料中的甲醇均經(jīng)汽化分離后從汽化提餾塔1塔頂13排出進(jìn)入甲醇脫水反應(yīng)系統(tǒng)。
汽化提餾塔1塔釜用水蒸氣直接與塔釜物料混合加熱，水蒸氣冷凝后的水隨塔釜物料排出汽化提餾塔1塔釜經(jīng)14送廢水處理系統(tǒng)。汽化提餾塔1也可用水蒸汽和其他熱載體通過再沸器7間接加熱。
來(lái)自甲醇脫水反應(yīng)系統(tǒng)2的脫水反應(yīng)產(chǎn)物從二甲醚精餾塔中下部15進(jìn)入二甲醚精餾塔3。二甲醚精餾塔3塔頂蒸汽經(jīng)二甲醚冷凝器4冷凝后一部分從塔頂回流入塔，一部分經(jīng)18得到純度為80％-99.95％二甲醚產(chǎn)品。二甲醚精餾塔3塔釜混合液則靠自壓或用泵送汽化提餾塔1中部12進(jìn)料。
當(dāng)生產(chǎn)純度在99.5％(Wt％)以上的二甲醚產(chǎn)品時(shí)，由于產(chǎn)品二甲醚純度高，為減少產(chǎn)品二甲醚中的不凝性氣體等輕組分(沸點(diǎn)比二甲醚低的組分)的含量，產(chǎn)品二甲醚可從二甲醚精餾塔3的上部側(cè)線19采出，而不是從塔頂冷凝液18采出。二甲醚冷凝器4的冷凝液經(jīng)17全部回流入塔。
沸點(diǎn)介于甲醇(沸點(diǎn)64.7℃)和二甲醚(沸點(diǎn)-24.9℃)之間的中間組分(如甲酸甲酯、甲胺、硫醇等)從設(shè)在二甲醚精餾塔的二甲醚回流口17與進(jìn)料口15之間(當(dāng)二甲醚側(cè)線采出時(shí)與二甲醚采出口之間)的側(cè)線20采出。
(2)以純度為70％-99.99％(Wt％)的甲醇為原料生產(chǎn)純度為85％-99.99％(Wt％)二甲醚產(chǎn)品并同時(shí)生產(chǎn)純度為99.5％-99.999％(Wt％)的精二甲醚產(chǎn)品的生產(chǎn)過程的敘述得到純度為80％-99.99％(Wt％)的二甲醚產(chǎn)品與過程敘述(1)相同。如圖二所示，二甲醚精餾塔3塔頂18或19出來(lái)的純度為80％-99.99％(Wt％)的二甲醚的部分或全部經(jīng)21送精二甲醚精餾塔5下部(進(jìn)料口以上的理論塔板數(shù)比進(jìn)料口以下的理論塔板數(shù)多)做為進(jìn)料。精二甲醚精餾塔5塔頂蒸汽24經(jīng)精二甲醚冷凝器6冷凝后從塔頂25回流入塔。從精二甲醚精餾塔5上部側(cè)線26采出純度為99.5％-99.999％(Wt％)精二甲醚產(chǎn)品，從精二甲醚精餾塔5塔釜得到的物料23與二甲醚精餾塔3塔頂出來(lái)的二甲醚22混合后，仍可做二甲醚產(chǎn)品，只是二甲醚純度略低。
實(shí)施例一汽化提餾塔1理論塔板數(shù)為24，操作壓力0.6Mpa(G)。原料甲醇2000kg/h，其中甲醇1600kg/h，水400kg/h，甲醇含量80％(Wt％)。二甲醚精餾塔為板式塔；操作壓力為1.8Mpa(G)。
原料甲醇11從汽化提餾塔1塔頂進(jìn)料。二甲醚精餾塔塔釜釜液12中甲醇313.3kg/h，水645.6kg/h，進(jìn)料位置在汽化提餾塔1塔頂數(shù)起第9塊理論板處。塔頂排出蒸汽13送脫水反應(yīng)系統(tǒng)，其中甲醇1913kg/h，水239.4kg/h，甲醇含量88.88％(Wt％)。塔釜排出的水14中甲醇含量0.05％(Wt％)。
實(shí)施例二二甲醚精餾塔3操作壓力0.9Mpa(G)，塔頂溫度45℃，全塔理論板數(shù)為26塊，進(jìn)料15中甲醇409.5kg/h，水840.5kg/h，二甲醚1051.3kg/h。進(jìn)料板在塔頂數(shù)起第15塊理論板處。塔頂冷凝液全部從塔頂17回流入塔，回流比0.7∶1。塔上部側(cè)線塔頂數(shù)起第4塊理論板處19采出二甲醚產(chǎn)品1054.8kg/h，純度為99.67％(Wt％)。二甲醚精餾塔3塔釜排出的混合液12中甲醇407.3kg/h，水839.3kg/h，送汽化提餾塔1做原料。汽化提餾塔1為填料塔，工作壓力為1.6Mpa(G)。
實(shí)施例三汽化提餾塔1理論塔板數(shù)為30，操作壓力0.8Mpa(G)。原料甲醇2000kg/h，其中甲醇1960kg/h，水40kg/h，甲醇含量98％(Wt％)。
原料甲醇11從汽化提餾塔1塔頂進(jìn)料。二甲醚精餾塔塔釜釜液12中甲醇417.1kg/h，水555.1kg/h，進(jìn)料位置在汽化提餾塔1塔頂數(shù)起第21塊理論板處。塔頂排出蒸汽13送脫水反應(yīng)系統(tǒng)2，其中甲醇2376.9kg/h，水47.77kg/h，甲醇含量98.03％(Wt％)。塔釜排出的水14中甲醇含量0.1％(Wt％)。二甲醚精餾塔為填料塔，操作壓力為0.3Mpa(G)。
實(shí)施例四二甲醚精餾塔3操作壓力0.8Mpa(G)，塔頂溫度40℃，全塔理論板數(shù)為22塊，進(jìn)料15中甲醇542.73kg/h，水721.85kg/h，二甲醚1308.9kg/h.。進(jìn)料板在塔頂數(shù)起第11塊理論板處。塔頂冷凝液一部分從塔頂17回流入塔，一部分18采出做二甲醚，回流比4∶1。產(chǎn)品1303.2kg/h，純度為99.00％(Wt％)。
二甲醚精餾塔3塔釜排出的混合液12中甲醇542.27kg/h，水721.59kg/h，送汽化提餾塔1做原料。汽化提餾塔為板式塔，操作壓力為0.2Mpa(G)。
實(shí)施例五同時(shí)生產(chǎn)兩種不同規(guī)格的二甲醚產(chǎn)品。
如圖2所示，得到純度為99.0％(Wt％)的二甲醚產(chǎn)品與實(shí)施例四相同。精二甲醚精餾塔理論板數(shù)25，操作壓力0.8MPa(G)。從實(shí)施例四二甲醚精餾塔3塔頂18出來(lái)的純度為99.0％(Wt％)的二甲醚經(jīng)23送精二甲醚精餾塔5下部做為精二甲醚精餾塔進(jìn)料。進(jìn)料位置在塔頂數(shù)起第19塊理論板處，進(jìn)料量1000kg/h。塔頂蒸汽24經(jīng)精二甲醚冷凝器6冷凝后從塔頂25回流入塔，回流比0.3∶1。從塔上部側(cè)線26塔頂數(shù)起第4塊理論板處采出純度為99.995％(Wt％)精二甲醚產(chǎn)品398.2kg/h，從精二甲醚精餾塔5塔釜得到的物料23與二甲醚精餾塔5塔頂出來(lái)的二甲醚22混合后二甲醚純度為98.57％(Wt％)，共918.0kg/h，做為另一規(guī)格的二甲醚產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.用甲醇生產(chǎn)二甲醚的方法，包括如下步驟a.甲醇含量為70-99.99％(Wt)，雜質(zhì)以水為主的原料甲醇和從二甲醚精餾塔塔釜采出的以甲醇和水為主要成份的混合液在汽化提餾塔中汽化分離，從塔頂出來(lái)的甲醇蒸汽送入甲醇脫水反應(yīng)系統(tǒng)，從汽化提餾塔塔釜釜液連續(xù)排出系統(tǒng)。b.脫水反應(yīng)系統(tǒng)的以二甲醚、甲醇和水為主的反應(yīng)產(chǎn)物從中、下部進(jìn)入二甲醚精餾塔，從二甲醚精餾塔塔頂或塔上部側(cè)線采出口采出純度為80-99.99％(Wt％)的二甲醚產(chǎn)品，二甲醚精餾塔塔釜中的混合液送入汽化提餾塔進(jìn)行汽化分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從步驟b得到的二甲醚送入精二甲醚精餾塔的下部，從塔上部側(cè)線采出口采出純度為99.5-99.999％(Wt/％)的精二甲醚產(chǎn)品，從塔釜引出的物料與二甲醚精餾塔采出的二甲醚混合后作為較低純度的二甲醚產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于從二甲醚精餾塔塔頂采出的蒸氣經(jīng)二甲醚冷卻器冷凝后一部分或全部從塔頂回流口回流入塔內(nèi)，未回流部分作為二甲醚產(chǎn)品采出，也可以從塔上部側(cè)線采出全部二甲醚產(chǎn)品回流量采出量為(0.2-4)∶1，重量比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于原料甲醇從汽化提餾塔頂部，來(lái)自二甲醚精餾塔塔釜的甲醇和水為主的混合液在汽化提餾塔的中部進(jìn)料口進(jìn)入塔內(nèi)，中部進(jìn)料口的上部和下部都設(shè)有具有分離能力的塔節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于壓力為0.2-0.5Mpa(G)的水蒸氣直接進(jìn)入汽化提餾塔塔釜與其中的物料混合加熱，或者用水蒸氣或其它熱載體通過再沸器間接加熱汽化提餾塔塔釜內(nèi)的物料，塔釜排出液中甲醇含量為0.01-0.2％(Wt％)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于汽化提餾塔和二甲醚精餾塔為填料塔或板式塔，其工作壓力為0.1-1.8Mpa(G)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于精二甲醚精餾塔為填料塔或板式塔，工作壓力為0.2-2.0Mpa(G)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于從二甲醚精餾塔的回流口或產(chǎn)品引出口與中部的進(jìn)料口之間設(shè)有沸點(diǎn)介于甲醇和二甲醚之間的中間組分引出口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用甲醇生產(chǎn)二甲醚的方法，該方法用于各種用甲醇?xì)庀啻呋a(chǎn)二甲醚的生產(chǎn)裝置。其特征在于汽化提餾塔的獨(dú)特工藝和結(jié)構(gòu)，以及與二甲醚精餾塔的巧妙組合，不必設(shè)置用于分離提純回收二甲醚精餾塔塔釜混合液中甲醇的甲醇回收塔，即可實(shí)現(xiàn)回收甲醇的目的；本發(fā)明的另一特征在于，提供一種同時(shí)生產(chǎn)兩種不同規(guī)格的產(chǎn)品二甲醚(其中一種產(chǎn)品二甲醚為高純度的)的優(yōu)化方法。
文檔編號(hào)C07C43/04GK1562927SQ200410022020
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日
發(fā)明者湯洪, 李淑芳, 胡文勵(lì), 王學(xué)再, 林荊, 黃維柱 申請(qǐng)人:四川天一科技股份有限公司