專利名稱：一種甲醇液相脫水制二甲醚的綠色化學(xué)生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲醇液相脫水制二甲醚的綠色化學(xué)生產(chǎn)方法，屬化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
二甲醚是一種綠色化工產(chǎn)品，在氣霧劑、制冷劑及溶劑等方面都有廣泛應(yīng)用。二甲醚又有優(yōu)良的燃燒性能，燃燒完全程度優(yōu)于汽、柴油，因此，作為車用和民用燃料替代品推廣，有極大的發(fā)展前景。 傳統(tǒng)的二甲醚生產(chǎn)，采用硫酸作催化劑，間歇式的釜式反應(yīng)，生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單易行，甲醇轉(zhuǎn)化率較高，但存在著嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染問(wèn)題，因此已基本淘汰。目前研究較多的氣相催化法，如中國(guó)專利00102506. 6公開的以^^1203與多種貴金屬制成的固體催化劑，進(jìn)行甲醇?xì)夤滔啻呋磻?yīng)生產(chǎn)二甲醚，雖然避開了以硫酸為催化劑的設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題，但催化劑成本高，生產(chǎn)方法復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)上不過(guò)關(guān)以目前液化氣和汽油、柴油市場(chǎng)價(jià)格，該法生產(chǎn)的二甲醚做醇醚燃料沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)專利CN1111231A公開的《催化蒸餾合成二甲醚工藝》和中國(guó)專利CN1613840A公開的《一種混相法甲醇脫水制二甲醚的方法》也都因沒(méi)有徹底擺脫硫酸催化，而無(wú)法克服硫酸催化帶來(lái)的設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)弊病。解決二甲醚生產(chǎn)的設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重問(wèn)題，低成本，高效率的生產(chǎn)二甲醚產(chǎn)品，就是本發(fā)明的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是以硫酸為催化劑生產(chǎn)二甲醚給生產(chǎn)帶來(lái)的設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重問(wèn)題；和以固體酸為催化劑生產(chǎn)二甲醚給生產(chǎn)帶來(lái)的成本高，投資大，經(jīng)濟(jì)不過(guò)關(guān)的問(wèn)題。 解決這些問(wèn)題，本發(fā)明采用了自我開發(fā)的復(fù)合離子液體超強(qiáng)酸催化劑(已另有專利)，并與反應(yīng)蒸餾技術(shù)相耦合的技術(shù)方案，在同一臺(tái)設(shè)備中連續(xù)實(shí)現(xiàn)均相和/或混相催化反應(yīng)及產(chǎn)物、催化劑等分離過(guò)程。本發(fā)明包括如下步驟將甲醇和催化劑充分混合
反應(yīng)，反應(yīng)溫度為IO(TC -18(TC，優(yōu)選ll(TC -16(TC，最優(yōu)選120°C _140°C，反應(yīng)壓力為常壓-0. 5MPa (表壓)，連續(xù)進(jìn)行均相和/或混相反應(yīng)，產(chǎn)生二甲醚和水 經(jīng)初步反應(yīng)的物料導(dǎo)入反應(yīng)蒸餾塔的適當(dāng)位置繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)和產(chǎn)物與催化劑的
分離；二甲醚和甲醇、水等輕組分往塔頂富集，催化劑重組分往塔底富集。 復(fù)合離子液體超強(qiáng)酸催化劑，是一種溫和、可調(diào)、高活性的綠色環(huán)保催化劑，便宜
易得，特別適合反應(yīng)/分離耦合體系。由于甲醇脫水生成二甲醚的反應(yīng)是放熱可逆反應(yīng)，反
應(yīng)的轉(zhuǎn)化本取決于熱力學(xué)的平衡狀態(tài)，從而增加了分離單元的負(fù)擔(dān)和能耗，利用反應(yīng)蒸餾
技術(shù)，既有利于打破平衡限制實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)率，又有利于反應(yīng)熱回收，有較好的節(jié)能效果，同時(shí)
還有利減少投資和操作費(fèi)用。
具體實(shí)施例方式
下面按步驟詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明
具體實(shí)施例方式
(1)將液態(tài)或氣態(tài)的原料甲醇和液態(tài)的催化劑通過(guò)噴射器導(dǎo)入均相和/或混相反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)物料高度混合，初步進(jìn)行催化反應(yīng)和分離。
(2)將(1)反應(yīng)物料導(dǎo)入反應(yīng)蒸餾塔適當(dāng)部位，繼續(xù)進(jìn)行催化反應(yīng)和產(chǎn)物二甲醚、
水、甲醇及催化劑分離二甲醚和甲醇、水等輕組分往塔上部富集，并可在適當(dāng)部位收集，收
集部位取決于產(chǎn)品的純度要求；催化劑重組分往塔底富集，可以回收循環(huán)使用。 反應(yīng)蒸餾塔可以為填料塔、板式塔等各種塔型，理論塔板數(shù)為10 50塊，優(yōu)選
20 30塊。 實(shí)施例1在1500ml燒瓶中，加入75ml復(fù)合離子液體超強(qiáng)酸催化劑，以500ml/h的速度鼓泡通入甲醇，反應(yīng)溫度控制在12(TC左右，常壓、出反應(yīng)瓶的氣體和冷凝后液體，經(jīng)計(jì)量和色譜分析，得到結(jié)果為甲醇的轉(zhuǎn)化率為69.5%，產(chǎn)品二甲醚中無(wú)酸。
實(shí)施例2 在直徑為50mm，理論板數(shù)為20塊的填料反應(yīng)蒸餾塔內(nèi)，在大約下數(shù)1/4塔高處加入甲醇和催化劑混合液體(比例為10 : 1)，進(jìn)料量為0. 2ml/min反應(yīng)溫度控制在140°C ，反應(yīng)壓力為0 0. 05MPa(表壓)反應(yīng)生成二甲醚，經(jīng)計(jì)量、分析計(jì)算，甲醇轉(zhuǎn)化率為89. 3%，產(chǎn)品二甲醚中含酸為零。
權(quán)利要求
一種甲醇液相脫水制二甲醚的綠色化學(xué)生產(chǎn)方法，其特征在于采用復(fù)合離子液體超強(qiáng)酸催化劑并與反應(yīng)蒸餾技術(shù)耦合，在同一臺(tái)反應(yīng)設(shè)備中，同時(shí)進(jìn)行甲醇均相和/或混相催化脫水反應(yīng)和產(chǎn)品二甲醚、反應(yīng)生成的水、未反應(yīng)的甲醇與催化劑的分離過(guò)程。反應(yīng)溫度為100℃～180℃優(yōu)化條件為120℃-140℃；反應(yīng)表壓為0～0.5MPa。催化劑重量百分比為0.1％～50％，優(yōu)化條件為1％～10％。反應(yīng)蒸餾塔理論塔板數(shù)為10～50塊，優(yōu)化為20～30塊。進(jìn)出料位置取決于要求的產(chǎn)品純度。
全文摘要
一種甲醇液相脫水制二甲醚的綠色化學(xué)生產(chǎn)方法。采用復(fù)合離子液體超強(qiáng)酸催化劑，并與反應(yīng)蒸餾偶合，在同臺(tái)反應(yīng)蒸餾塔中，同時(shí)進(jìn)行甲醇均相和/或混相催化脫水反應(yīng)和產(chǎn)物與催化劑等的分離過(guò)程。反應(yīng)節(jié)能環(huán)保，溫和可調(diào)，轉(zhuǎn)化率高，成本低，流程設(shè)備簡(jiǎn)單，投資小，適合各種規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07C43/00GK101723811SQ20081016767
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者張?zhí)斓? 郭穎 申請(qǐng)人:郭穎