專利名稱：二甲醚催化反應(yīng)精餾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種二甲醚催化反應(yīng)精餾裝置，屬于煤化工領(lǐng)域。二、 背景技術(shù)二甲醚易壓縮、易貯存、燃燒效率高、污染低，可替代煤氣、LPG作民用燃料。同時(shí)，二甲醚 具有較高的十六垸值，可直接用作汽車燃料替代柴油。二甲醚作為清潔燃料方面的發(fā)展前景潛力巨 大，已經(jīng)得到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。二甲醚的生產(chǎn)方法有一步法和二步法。 一步法是指由原料氣(合 成氣) 一次合成二甲醚；二步法是由合成氣合成甲醇，然后再脫水制取二甲醚。一步法工藝具有流程短、投資省、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，而且可獲得較高的單程轉(zhuǎn)化率。但該工藝現(xiàn) 在存在著工藝技術(shù)不成熟，設(shè)備復(fù)雜、操作條件苛刻、投資大、復(fù)合催化劑的制備與活性維持仍是 未完全解決，國(guó)內(nèi)外尚未有超過l萬(wàn)噸/年的工業(yè)裝置，大工業(yè)化生產(chǎn)尚待時(shí)日。二步法合成二甲醚是目前國(guó)內(nèi)外二甲醚生產(chǎn)的主要工藝，該法以精甲醇為原料，脫水反應(yīng)副產(chǎn)物少，二甲醚純度達(dá)99.9%,工藝成熟，裝置適應(yīng)性廣，后處理簡(jiǎn)單，可直接建在甲醇生產(chǎn)廠，也 可建在其它公用設(shè)施好的非甲醇生產(chǎn)廠。但該法要經(jīng)過甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精 餾等工藝，流程較長(zhǎng)，因而設(shè)備投資較大。甲醇脫水工藝在20世紀(jì)80年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，按反應(yīng)相 的不同又可分為液相甲醇法和氣相甲醇法。氣相甲醇法，反應(yīng)溫度控制在280 34(TC,壓力為0.5 0.8MPa。甲醇的單程轉(zhuǎn)化率在70-85% 之間，二甲醚的選擇性大于98%。但該法也存在有催化劑成本高，制備方法復(fù)雜，且反應(yīng)過程的轉(zhuǎn) 化率與收率均較低、能耗高、反應(yīng)條件苛刻等弱點(diǎn)。液相甲醇法最初采用硫酸作催化劑，該工藝具有反應(yīng)溫度低(小于IOO T)、轉(zhuǎn)化率高(90%)、 選擇性好(99%)的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)具有設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、硫酸跑失造成的污水污染大、操作條件惡劣、 處理能力小等缺點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)外已淘汰了該工藝。為了發(fā)押液相甲醇法低溫度、高轉(zhuǎn)化率和選擇性的 優(yōu)點(diǎn)、克服設(shè)備腐蝕、處理能力小和硫酸跑失的缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外技術(shù)人員作了t量的改進(jìn)工作。山東久 泰集團(tuán)的李奇等開發(fā)了復(fù)合酸液相甲醇脫水法、四川達(dá)科特公司開發(fā)了陽(yáng)離子型液體催化反應(yīng)法、中 石化上海研究院開發(fā)了催化蒸餾法等。前三種方法較好地解決了生產(chǎn)過程中形成酸霧的難題，但未解 決裝置大型化的問題。三、 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的在T避免上述技術(shù)的不足之處而提供一種二甲醚催化反應(yīng)精餾裝置。 本實(shí)用新型的目的是通過在外循環(huán)管反應(yīng)器的循環(huán)管底部依次設(shè)置液相進(jìn)料噴嘴和氣相 進(jìn)料噴嘴；液相進(jìn)料噴嘴設(shè)置在外循環(huán)管的底部的上游，噴射反應(yīng)器設(shè)置在外循環(huán)管的下部， 氣相進(jìn)料噴嘴作為噴射反應(yīng)器的高速噴嘴，氣相進(jìn)料噴嘴帶動(dòng)液相催化劑快速通過噴射反應(yīng) 器，形成均勻的混相反應(yīng)物；混相反應(yīng)物在外循環(huán)管的中上部反應(yīng)后通過外循環(huán)管的出口向下 噴入精餾塔內(nèi)，液相催化劑流向精餾塔底部，氣相進(jìn)入精餾塔中上部精餾塔中上部設(shè)置洗滌 段和精餾段，氣相向上通過洗滌段進(jìn)一步脫除霧沫夾帶后，進(jìn)入精餾段；精餾分離出的水進(jìn)入 汽提塔，汽提出的氣相返冋到精餾段，脫除甲醇的水經(jīng)再沸器多次循環(huán)，排出裝置區(qū)；塔頂氣 相經(jīng)甲醇換熱器冷卻后進(jìn)入冋流罐氣液分離，干氣外排進(jìn)入回收系統(tǒng)，液相部分冋流、部分采 出，進(jìn)入二甲醚精餾系統(tǒng)。四、
附圖即為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖的圖面設(shè)明如下1.液相進(jìn)料噴嘴 2.氣相進(jìn)料噴嘴 3.噴射反應(yīng)器 4.外循環(huán)管反應(yīng)器 5.洗滌 段6.精館段 7.甲醇換熱器 8.回流罐 9.二甲醚采出口 IO.液相回流口 H.氣體 氣返塔線 12.汽提塔液相入口 13.汽提塔 14.再沸器 15.廢水排出口 16.干氣外排 口 17.精餾塔
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例來(lái)詳述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。五具體實(shí)施方式
在實(shí)際設(shè)計(jì)和制造中，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)者是通過在外循環(huán)管反應(yīng)器(4)的循環(huán)管底部 依次設(shè)置液相進(jìn)料噴嘴(1)和氣相進(jìn)料噴嘴(2);液相進(jìn)料噴嘴(1)設(shè)置在循環(huán)管底部的上 游，噴射出的液相甲醇既帶動(dòng)著液相催化劑向前快速流動(dòng)，避免出現(xiàn)沉淀，乂起著降低催化劑 的溫度，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)熱平衡的作用；噴射反應(yīng)器(3)設(shè)置在外循環(huán)管的底部，氣相進(jìn)料噴嘴(2) 作為噴射反應(yīng)器(3)的高速噴嘴，氣相進(jìn)料噴嘴(2)帶動(dòng)液相催化劑快速通過噴射反應(yīng)器(3), 形成均勻的混相反應(yīng)物；混相反應(yīng)物在外循環(huán)管的中上部反應(yīng)后通過外循環(huán)管的出口向下噴入 精餾塔(17)內(nèi)，液相催化劑流向精餾塔(17)底部，氣相進(jìn)入精餾塔(17)中上部；精餾塔 (17)中上部設(shè)置洗滌段(5)和精餾段(6)，氣相向上通過洗滌段(5)進(jìn)一步脫除霧沫夾帶 后，進(jìn)入精餾段(6);精餾分離出的水經(jīng)進(jìn)入汽提塔液相入口 (12)汽提塔(13)，汽提出的氣 相通過汽提氣返塔線(11)返冋到精餾段(6)，脫除甲醇的水經(jīng)再沸器(14)多次循環(huán)，經(jīng)廢 水排出口 (15)換熱后排出裝置區(qū)；塔頂氣相經(jīng)甲醇換熱器(7)冷卻后進(jìn)入回流罐(8)氣液 分離，干氣外排經(jīng)干氣外排口 (16)進(jìn)入回收系統(tǒng)，液相部分經(jīng)過液相冋流口 (10)回流、部 分通過二甲醚采出口 (9)采出，進(jìn)入二甲醚精餾系統(tǒng)。
為了更好提高裝置的處理量，外循環(huán)管反應(yīng)器的循環(huán)管可以沿反應(yīng)器周邊設(shè)置多根，每根循 環(huán)管均設(shè)置相同的液相進(jìn)料噴嘴、氣相進(jìn)料噴嘴和噴射反應(yīng)器，以便成倍地提高裝置處理能力。
本實(shí)用新型所提出的一種二甲醚催化反應(yīng)精餾裝置Jl有以下優(yōu)點(diǎn)①兩相接觸面積大，轉(zhuǎn)化率高達(dá)
90%以上，選擇性大子99%;②裝置處理能力大，單套裝置處理能力超過每年百萬(wàn)噸；③裝置能耗較 普通液相法低20%，較氣相法低40%;④操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)迅速，分離清沾，避免了酸性污水的產(chǎn)生；⑤流
程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，裝置除精餾塔底部反應(yīng)部分需要耐腐材料或襯里外，其他均為普通鋼材，投資和維 修費(fèi)用小。
權(quán)利要求1、二甲醚催化反應(yīng)精餾裝置，它是由液相進(jìn)料噴嘴、氣相進(jìn)料噴嘴、噴射反應(yīng)器、外循環(huán)管反應(yīng)器、洗滌段、精餾段、甲醇換熱器、回流罐、二甲醚采出口、液相回流口、氣體氣返塔線、汽提塔液相入口、汽提塔、再沸器、廢水排出口、干氣外排口和精餾塔等組成，其技術(shù)特征是通過在外循環(huán)管反應(yīng)器的循環(huán)管底部依次設(shè)置液相進(jìn)料噴嘴和氣相進(jìn)料噴嘴；液相進(jìn)料噴嘴設(shè)置在外循環(huán)管的底部的上游，噴射反應(yīng)器設(shè)置在外循環(huán)管的下部，氣相進(jìn)料噴嘴作為噴射反應(yīng)器的高速噴嘴，氣相進(jìn)料噴嘴帶動(dòng)液相催化劑快速通過噴射反應(yīng)器，形成均勻的混相反應(yīng)物；混相反應(yīng)物在外循環(huán)管的中上部反應(yīng)后通過外循環(huán)管的出口向下噴入精餾塔內(nèi)，液相催化劑流向精餾塔底部，氣相進(jìn)入精餾塔中上部；精餾塔中上部設(shè)置洗滌段和精餾段，氣相向上通過洗滌段進(jìn)一步脫除霧沫夾帶后，進(jìn)入精餾段；精餾分離出的水進(jìn)入汽提塔，汽提出的氣相返回到精餾段，脫除甲醇的水經(jīng)再沸器多次循環(huán)，排出裝置區(qū)；塔頂氣相經(jīng)甲醇換熱器冷卻后進(jìn)入回流罐氣液分離，干氣外排進(jìn)入回收系統(tǒng)，液相部分回流、部分采出，進(jìn)入二甲醚精餾系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的二甲醚催化反應(yīng)精餾裝置，其特征在于帶有液相進(jìn)料噴嘴、氣 相進(jìn)料噴嘴和噴射反應(yīng)器的外循環(huán)管可以一根，也可以是多根。
專利摘要二甲醚催化反應(yīng)精餾裝置，它主要通過噴射反應(yīng)器、外循環(huán)管反應(yīng)器和精餾塔的復(fù)合，提高了反應(yīng)速率和處理量，消除了霧沫夾帶，降低了能耗。它主要由噴射反應(yīng)器、外循環(huán)管反應(yīng)器、洗滌段、汽提塔、精餾塔、液相進(jìn)料噴嘴、氣相進(jìn)料噴嘴、液體噴淋口、冷凝器、回流口和再沸器等組成，其技術(shù)特征是在外循環(huán)管反應(yīng)器的循環(huán)管底部依次設(shè)置液相進(jìn)料噴嘴和氣相進(jìn)料噴嘴；液相進(jìn)料噴嘴設(shè)置在外循環(huán)管的底部的上游，噴射反應(yīng)器設(shè)置在外循環(huán)管的下部，氣相進(jìn)料噴嘴作為噴射反應(yīng)器的高速噴嘴；精餾塔中上部設(shè)置洗滌段和精餾段。
文檔編號(hào)C07C41/00GK201172641SQ200720306010
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2007年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日
發(fā)明者喬英云, 鵬 梁, 田原宇, 蓋希坤 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)