專利名稱：一種甲醇脫水制備二甲醚的工藝及其專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲醇脫水制備二甲醚的工藝及其專用設(shè)備。
背景技術(shù)：
二甲醚(簡(jiǎn)稱DME)是一種無(wú)色、無(wú)毒基本無(wú)味的產(chǎn)品，腐蝕性小，常溫下蒸汽壓為 0. 5Mpa，具有與液化石油氣(LPG)相似的物理性質(zhì)，對(duì)大氣臭氧層無(wú)損害，在大氣對(duì)流層中 具有可降解性。其具有廣泛用途，可用于化妝品、制藥、染料、氣霧推進(jìn)劑、制冷劑等行業(yè)，也 可用做燃料，還可用做化工原料。由于氯氟烴對(duì)大氣臭氧層有破壞性影響，世界各地均限制 氯氟烴的使用。近幾年來(lái)，二甲醚作為氟里昂的替代物，在氣霧劑和制冷劑行業(yè)的使用量迅 速增加。同時(shí)隨著石油連年漲價(jià)和車用、民用燃料環(huán)保問(wèn)題的提出，以煤為原料生產(chǎn)的二甲 醚作為潔凈環(huán)保燃料，日益引起各界關(guān)注。二甲醚可作為民用液化氣的代用燃料，既可以與 液化氣混合摻燒，也可以單獨(dú)作燃料進(jìn)行燃燒。二甲醚還可作為車用的代用燃料，從環(huán)保的 角度看，其尾氣排放的一氧化碳、碳?xì)浠?、氮氧化物含量明顯低于目前的優(yōu)質(zhì)汽油。又由 于二甲醚十六烷值高，燃燒性能好，與柴油相比，其用于發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，爆發(fā)力大，機(jī)械性能好。 因此，近年來(lái)許多國(guó)家和跨國(guó)公司均認(rèn)為二甲醚是極好的柴油和液化石油氣的替代燃料。目前國(guó)內(nèi)外二甲醚生產(chǎn)方法主要有兩類合成氣一步法和甲醇法。其中，甲醇法 即為俗稱的兩步法，兩步法是先合成甲醇，然后甲醇在催化劑作用下脫水生產(chǎn)二甲醚，此 步驟又可分為液相法和氣相法。液相法早期采用濃硫酸為脫水劑，反應(yīng)溫度較低(130 160°C )，甲醇單程轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)80%以上。但該方法對(duì)設(shè)備腐蝕性極強(qiáng)，中間產(chǎn)物硫酸氰 甲酯劇毒，排放存在稀酸污染。國(guó)內(nèi)新上裝置已改用硫磷混合酸催化劑，情況有所改善。而 氣相法是在氧化鋁或分子篩催化劑的作用下，使甲醇在氣固相催化反應(yīng)器中脫水生成二甲 醚，其中，甲醇轉(zhuǎn)化率在75 % 85 %，二甲醚選擇性大于99 %，工藝成熟簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備材質(zhì) 無(wú)特殊要求，基本上無(wú)三廢及腐蝕問(wèn)題，裝置易于大型化，是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)二甲醚的主要 方法。國(guó)內(nèi)外均已成功研究出成熟的兩步法二甲醚生產(chǎn)技術(shù)并工業(yè)化。國(guó)際上以德國(guó)魯 奇公司的技術(shù)具有代表性，目前單套裝置規(guī)模已達(dá)到100萬(wàn)噸/年以上。國(guó)內(nèi)技術(shù)以西南 化工研究院的自主開發(fā)技術(shù)為代表。西南化工研究院從1985年開始進(jìn)行兩步法合成二甲醚的技術(shù)研究。1991年，該院 100噸/年甲醇?xì)庀嗝撍贫酌阎性囇芯宽?xiàng)目被原國(guó)家科委列為“八五”攻關(guān)項(xiàng)目，該項(xiàng) 目1997年通過(guò)了原國(guó)家科委組織的驗(yàn)收。從1994年采用該技術(shù)建成第一套1萬(wàn)噸/年工 業(yè)化裝置投產(chǎn)，到2006年6月，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)已轉(zhuǎn)讓20余套。目前，該技術(shù)經(jīng)不斷完善已 達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，主要特點(diǎn)有一是反應(yīng)器采用多段激冷式固定床(專利9513028. 5)。二 是新型的汽化塔和分離工藝，不設(shè)置用于回收未反應(yīng)甲醇的提濃塔(專利2004100202. 5)。 三是以二甲醚精餾塔塔釜排出的甲醇水溶液做反應(yīng)尾氣洗滌塔的吸收劑，減少了外排尾氣 中的甲醇含量，降低了甲醇消耗。但是總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的兩步法生產(chǎn)二甲醚的工藝技術(shù)的能耗均較大，迄今尚沒(méi)有一種既降低能耗，又改進(jìn)相應(yīng)操作的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是本發(fā)明克服了現(xiàn)有兩步法生產(chǎn)二甲醚的工藝技術(shù) 能耗均較大的缺陷，在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有普遍采用成熟的兩步法二甲醚生產(chǎn)工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，提供 了一種能耗更低、投資更少的甲醇脫水制二甲醚工藝，并優(yōu)化了生產(chǎn)工藝操作條件。本發(fā)明 還提供了本發(fā)明的甲醇脫水制備二甲醚的工藝所使用的專用設(shè)備。本發(fā)明的甲醇脫水制備二甲醚的工藝，其步驟如下將液態(tài)甲醇汽化，然后進(jìn)熱交 換器預(yù)熱，然后再進(jìn)行脫水反應(yīng)，得二甲醚氣體粗品，再將二甲醚氣體粗品進(jìn)熱交換器換熱 后，然后將其與二甲醚精餾塔的塔釜盤管加熱器和/或甲醇回收塔的塔釜盤管加熱器進(jìn)行 換熱再次熱能回收，然后冷凝分離，得粗品二甲醚和不凝氣體，之后將粗品二甲醚送入精餾 塔精餾，側(cè)線出料或塔頂氣體冷凝分離得冷凝液，即為產(chǎn)品二甲醚；同時(shí)二甲醚精餾塔塔 釜的甲醇粗品送至甲醇回收塔精餾，從塔頂?shù)玫綒怏w，再經(jīng)冷凝分離，冷凝液即為回收的甲 醇，作為原料再回收利用。其中，所述的將二甲醚氣體粗品先在熱交換器與汽化的甲醇換熱后，對(duì)將其與二 甲醚精餾塔和/或甲醇回收塔的塔釜盤管加熱器進(jìn)行換熱再次熱能回收，是進(jìn)行了兩次熱 能回收，這樣既達(dá)到了二甲醚粗品換熱降溫又為二甲醚精餾塔和甲醇回收塔的塔釜提供了 熱源。本發(fā)明中，所述的液態(tài)甲醇汽化之前較佳的進(jìn)行預(yù)熱；所述的預(yù)熱較佳地為將二 甲醚精餾塔塔釜再沸器的蒸汽冷凝液與液態(tài)甲醇熱能交換，從而預(yù)熱液態(tài)甲醇，預(yù)熱甲醇 后，排入廢水管網(wǎng)。本發(fā)明中，所述的粗品二甲醚送入精餾塔精餾之前較佳的進(jìn)行預(yù)熱。所述的預(yù)熱 較佳地是通過(guò)將甲醇回收塔精餾后塔釜含甲醇的高溫廢水的熱能回收，將甲醇回收塔精餾 后塔釜含甲醇的高溫廢水與粗品二甲醚熱能交換，從而預(yù)熱粗品二甲醚。其中，所述的含甲 醇的高溫廢水在換熱后，進(jìn)行廢水提氣，生化處理合格排放。本發(fā)明中，較佳的將所述的二甲醚氣體粗品冷凝后的不凝氣體，二甲醚精餾塔精 餾塔頂氣體冷凝分離后的不凝氣體，以及甲醇回收塔精餾后塔頂冷凝分離后的不凝氣體中 的一種或多種，送入醇洗塔吸收甲醇和二甲醚，余下氣體火炬焚燒；這樣操作是對(duì)尾氣放空 量的有效控制，最大限度的減少有效氣體的損耗，降低產(chǎn)品成本。本發(fā)明中，所述的液態(tài)甲醇汽化所使用的汽化器為本領(lǐng)域常規(guī)使用的甲醇汽化 器；較佳地，本發(fā)明特別設(shè)計(jì)一種汽化器用于甲醇汽化，節(jié)省能耗效果顯著。本發(fā)明的汽化器，其包括一至少帶有一進(jìn)料管、一出料管的容器，以及設(shè)于該容器 內(nèi)的一加熱裝置，其特點(diǎn)在于，該加熱裝置上還帶有一組換熱件。其中，該換熱件較佳的為固接在該加熱裝置外表的若干翅片。該翅片為較佳的鋁 片。該容器內(nèi)的底壁上方較佳的還橫設(shè)一液位擋板，該液位擋板垂直并靠近該加熱裝置。該加熱裝置較佳的連接有一管箱，通過(guò)該管箱，該加熱裝置與外部的熱源相通。該 加熱裝置較佳的為若干U形管組束，各U形管有一進(jìn)汽口及一出汽口，該進(jìn)汽口、出汽口分 別與該管箱相通。帶翅片的U型管能確保足夠的換熱面積。較佳地，該管箱與該容器側(cè)壁 固接，該管箱壁上設(shè)有一蒸汽入口、一冷凝液出口。該出料管的管口較佳的設(shè)一除沫裝置，該出料管的尾部連接有一通入該容器內(nèi)的導(dǎo)流裝置。該導(dǎo)流裝置較佳的為一汽液導(dǎo)流筒， 該汽液導(dǎo)流筒的管壁外表設(shè)有若干導(dǎo)流凹槽。該除沫裝置較佳的為一金屬絲網(wǎng)除沫器，其 開口處罩有一金屬絲網(wǎng)。該容器較佳的為橫設(shè)的一缸體，該缸體周壁設(shè)有若干連接口。該 甲醇汽化器具有汽化效率高、操作控制穩(wěn)定和檢修維護(hù)方便等特點(diǎn)，避免采用塔式汽化器 所帶來(lái)的克服位能所需的能量，同時(shí)省卻回流泵，降低了能耗。本發(fā)明中，所述的脫水反應(yīng)為本領(lǐng)域常規(guī)的脫水反應(yīng)，較佳的為在分子篩催化劑 作用下進(jìn)行的催化脫水反應(yīng)。所述的催化脫水反應(yīng)使用的分子篩催化劑為本領(lǐng)域常規(guī)使 用的分子篩催化劑；較佳地，本發(fā)明發(fā)特別優(yōu)選一種含有質(zhì)量百分比0. 5 5%的硝酸鎂和 質(zhì)量百分比0. 5 5%的稀土 Ce的ZSM-5沸石分子篩催化劑用于催化脫水反應(yīng)。所述的 催化脫水反應(yīng)的條件為本領(lǐng)域常規(guī)使用的操作條件，較佳的為反應(yīng)壓力較佳的為0. 6 1. 2MPa，反應(yīng)溫度較佳的為260 380 °C，液空速較佳的為1.00 2. OOhr"1，更佳的為 1. OOhr-10相較于原有工藝條件，本發(fā)明在上述優(yōu)選的催化脫水條件和優(yōu)選催化劑催化作用 下，使反應(yīng)能夠在較高的反應(yīng)壓力下操作，且副反應(yīng)少，進(jìn)一步可以提高反應(yīng)速率，具有很 高的選擇性；同時(shí)操作壓力的提高大大減小了設(shè)備的安裝尺寸，對(duì)裝置的布置非常有利，節(jié) 省了整個(gè)裝置的投資。其中，所述的脫水反應(yīng)使用的脫水反應(yīng)器為本領(lǐng)域常規(guī)使用的脫水反應(yīng)器；較佳 地，本發(fā)明使用下述特別設(shè)計(jì)的脫水反應(yīng)器該脫水反應(yīng)裝置包括一上部帶有一進(jìn)料口、下 部設(shè)有一出料口的筒體，該筒體內(nèi)裝盛有若干用于脫水反應(yīng)的催化劑，該筒體包含上下相 連的第一段筒體和第二段筒體，該兩段筒體間的筒體段內(nèi)還設(shè)有一溫度調(diào)節(jié)裝置，用于對(duì) 脫水反應(yīng)后的物料冷卻降溫。其中，該催化劑較佳的為顆粒狀的分子篩催化劑。該物料較佳的為從第一段筒體 中經(jīng)過(guò)催化脫水反應(yīng)后得到的混合物。較佳地，該第一筒體、第二筒體內(nèi)均設(shè)有一上濾網(wǎng)及 下濾網(wǎng)，分別用于阻止該催化劑上溢及下漏。該溫度調(diào)節(jié)裝置較佳的為一氣體分布器，該氣 體分布器包括一水平固設(shè)于該第一筒體與第二筒體間的筒體段內(nèi)的環(huán)形圓管，該環(huán)形圓管上表 面等間隔斜設(shè)有若干排氣圓孔，用于通入冷激氣，對(duì)進(jìn)入該筒體段內(nèi)的物料降溫；一冷激氣進(jìn)管，該冷激氣進(jìn)管的一端與外部冷激氣相通，另一端從該環(huán)形圓管的 中部穿過(guò)，并與該環(huán)形圓管相貫通。較佳地，該排氣圓孔的中心線與環(huán)形圓管所在的水平面成一傾斜角，該傾斜角為 大于0度，小于90度。該冷激氣進(jìn)管的尾部較佳的設(shè)有一汽閥開關(guān)。該環(huán)形圓管與該筒體 間較佳的設(shè)有若干支撐筋板。該第一段筒體和第二段筒體的上側(cè)較佳的均設(shè)有一用于檢修 的人孔，下側(cè)均設(shè)有一用于更換催化劑的手孔。較佳地，該第一段筒體、第二段筒體及二者 間的筒體側(cè)壁均設(shè)有一用于檢測(cè)反應(yīng)溫度的測(cè)溫孔。本發(fā)明的脫水反應(yīng)器嚴(yán)格控制一段催化劑和二段催化劑反應(yīng)溫度。較佳的，在甲 醇?xì)怏w進(jìn)熱交換器和出熱交換器之間增設(shè)一根副線，用以實(shí)現(xiàn)脫水反應(yīng)器一段催化劑溫 度的快速調(diào)節(jié)。所述的一段催化劑的溫度控制較佳的為控制一段催化劑床層溫度穩(wěn)定在 360 370°C。所述的二段催化劑的溫度控制較佳的是通過(guò)在甲醇汽化的汽化器出口與脫 水反應(yīng)器進(jìn)二段催化劑之間增設(shè)一根冷激副線，通過(guò)接口 3和5處溫度計(jì)的溫度差值來(lái)調(diào) 節(jié)冷激氣的用量，以實(shí)現(xiàn)脫水反應(yīng)的二段催化劑溫度的調(diào)節(jié)控制。所述的二段催化劑的溫度控制較佳的為二段催化劑床層溫度穩(wěn)定在375 385°C。通過(guò)嚴(yán)格控制一段催化劑和二 段催化劑反應(yīng)溫度，有效提高了對(duì)二甲醚的選擇性。本發(fā)明中，所述的二甲醚氣體粗品為含有二甲醚、一氧化碳、二氧化碳、氫、水汽和 未反應(yīng)完全的甲醇?xì)怏w的混合氣體。本發(fā)明中，所述的二甲醚精餾塔為本領(lǐng)域常規(guī)使用的精餾塔，精餾塔的理論塔板 數(shù)較佳的為14 18，更佳的為15 ；所述的二甲醚精餾塔的進(jìn)料口較佳的為從塔頂算起第 9 14塊塔板，更佳的為從塔頂算起第12塊；所述的二甲醚精餾塔的出料口較佳的為從塔 頂算起第2 6塊塔板，更佳的為從塔頂算起第3塊。其中，較佳地將二甲醚精餾塔塔釜再 沸器蒸汽冷凝液全部回收，作為液態(tài)甲醇的預(yù)熱熱源，預(yù)熱甲醇后，排入廢水管網(wǎng)。本發(fā)明中，所述的甲醇回收塔為本領(lǐng)域常規(guī)使用的精餾塔，所述的回收塔的理論 塔板數(shù)較佳的16 28，更佳的為20 ；所述的甲醇回收塔的進(jìn)料口較佳的為從塔頂算起第 10 15塊塔板，更佳的為從塔頂算起第12塊塔板；所述的甲醇回收塔的出料口較佳的為 從塔頂算起第1 3塊塔板，更佳的為從塔頂算起第1塊塔板。本發(fā)明中，所述的產(chǎn)品二甲醚的純度為質(zhì)量百分比99%，符合燃料級(jí)二甲醚的產(chǎn) 品標(biāo)準(zhǔn)(HG/T3934-2007)，所述的回收甲醇的純度為質(zhì)量百分比90%。本發(fā)明中，上述的各技術(shù)特征的優(yōu)選條件可以任意組合，得到較佳的技術(shù)方案用 于制備二甲醚。本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。本發(fā)明還涉及本發(fā)明的甲醇脫水制備二甲醚的工藝所使用的一套專用設(shè)備，其包 括一連接于一原料口的進(jìn)料泵，一含有一熱流體入口、一熱流體出口、一冷流體入口和一冷 流體出口的甲醇預(yù)熱器、一含有至少一個(gè)入口和一出口的甲醇汽化器，一含有一熱流體入 口、一熱流體出口、一冷流體入口和一冷流體出口的熱交換器，一脫水反應(yīng)器，一含有至少 一個(gè)進(jìn)料口、一側(cè)線出料口、一冷凝液體回流入口和一氣體出口的一二甲醚精餾塔，一含有 一進(jìn)料口、一冷凝液體回流入口和一氣體出口的甲醇回收塔，一含有一醇洗劑入口、至少一 個(gè)氣體進(jìn)口、一塔釜產(chǎn)品出口和一塔頂氣體出口的醇洗塔，一含有一入口、一液體出口和一 氣體出口的二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器，一含有一入口、一液體出口和一氣體出口的甲 醇回收塔塔頂冷凝分離器，一二甲醚精餾塔塔釜再沸器，一甲醇回收塔塔釜再沸器，一含有 一熱流體入口、一熱流體出口、一冷流體入口和一冷流體出口的廢水冷卻器，一含有一入 口、一液體出口和一氣體出口的二甲醚粗品冷凝分離器，一廢水汽提裝置，一二甲醚精餾塔 塔釜盤管加熱器，一甲醇回收塔塔釜盤管加熱器，一產(chǎn)品儲(chǔ)槽，一去火炬裝置和一出口連接 于一廢水排放口的廢水排放裝置；其各設(shè)備的連接方式為該連接于一原料口的進(jìn)料泵，甲醇原料口總管上采用質(zhì)量流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流 量控制，確保進(jìn)反應(yīng)系統(tǒng)的流量穩(wěn)定；然后通過(guò)一第一管道和一第二管道分流，其目的是用 于將原料甲醇部分送入該醇洗塔用作為吸收甲醇和二甲醚的醇洗劑，另一部分直接送入流 程參與反應(yīng)；該第一管道與該醇洗塔的醇洗劑入口連接，該第二管道與該甲醇預(yù)熱器的冷 流體入口連接；該甲醇預(yù)熱器的熱流體入口通過(guò)一管道與該二甲醚精餾塔塔釜再沸器連 接；該甲醇預(yù)熱器的熱流體出口通過(guò)一管道與該廢水排放裝置連接；用于將二甲醚精餾塔 釜再沸器蒸汽冷凝液的熱能回收，并且將甲醇預(yù)熱，預(yù)熱甲醇后，排入廢水管網(wǎng)。該甲醇預(yù)熱器的冷流體出口通過(guò)一管道與該甲醇汽化器的入口連接。
該甲醇汽化器的出口通過(guò)一管道與該熱交換器的冷流體入口連接；該熱交換器的 冷流體出口通過(guò)一管道與該脫水反應(yīng)器的入口連接，同時(shí)該脫水反應(yīng)器的出口通過(guò)一管道 與該熱交換器的熱流體入口連接。甲醇汽化器用于將液態(tài)的甲醇汽化，而熱交換器用于熱 量交換，將汽化的甲醇預(yù)熱。該二甲醚精餾塔和/或該甲醇回收塔的塔釜裝有該二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱 器和/或該甲醇回收塔塔釜盤管加熱器；其中，該熱交換器的熱流體出口，通過(guò)一管道與該二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器連接， 再與該甲醇回收塔塔釜盤管加熱器連接，然后該甲醇回收塔塔釜盤管加熱器的出口通過(guò)一 管道與該二甲醚粗品冷凝分離器的入口連接；或者，該熱交換器的熱流體出口，通過(guò)一管道 與該二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器連接，然后該二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器的出口通過(guò) 一管道與該二甲醚粗品冷凝分離器的入口連接；或者，該熱交換器的熱流體出口，通過(guò)一管 道與該甲醇回收塔塔釜盤管加熱器，該二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器的出口通過(guò)一管道與 該二甲醚粗品冷凝分離器的入口連接。上述的連接方式均用于對(duì)二甲醚的高溫粗品的第二次熱能回收。其中，該二甲醚 粗品冷凝分離器用于冷凝二甲醚氣體粗品；所述的與醇洗塔連接是用于對(duì)不凝氣體進(jìn)行甲 醇洗滌吸收減少放空量，減少氣體損耗，降低成本。該二甲醚粗品冷凝分離器的氣體出口通過(guò)一管道與該醇洗塔的氣體進(jìn)口連接；該 二甲醚粗品冷凝分離器的液體出口通過(guò)一管道與該廢水冷卻器的冷流體入口連接。該廢水冷卻器的冷流體出口通過(guò)一管道與該二甲醚精餾塔的進(jìn)料口連接。該二甲醚精餾塔的側(cè)線出料口通過(guò)一管道與該產(chǎn)品儲(chǔ)槽連接；用于輸出存儲(chǔ)產(chǎn) 品。該二甲醚精餾塔的進(jìn)料口通過(guò)一管道與該醇洗塔的塔釜產(chǎn)品出口連接；該二甲醚精餾 塔的氣體出口通過(guò)一管道與該二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器的入口連接；該二甲醚精餾塔 塔頂冷凝分離器的氣體出口通過(guò)一管道與該醇洗塔的氣體進(jìn)口連接；進(jìn)行甲醇洗滌吸收， 用于減少放空量，減少氣體損耗，降低成本。該二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器的液體出口 通過(guò)一第三管道和一第四管道分流，該第三管道連接至該二甲醚精餾塔的冷凝液體回流入 口，一第四管道與產(chǎn)品儲(chǔ)槽連接；用于輸出產(chǎn)品。該二甲醚精餾塔的塔釜安裝有該二甲醚精 餾塔塔釜再沸器；用于為二甲醚精餾提供熱量。該二甲醚精餾塔的塔釜通過(guò)一管道與該甲 醇回收塔的進(jìn)料口連接；用于將二甲醚精餾塔的塔釜甲醇粗品輸入甲醇回收塔精餾。該甲醇回收塔的塔釜通過(guò)一管道與該廢水冷卻器的熱流體入口連接，該廢水冷卻 器的熱流體出口通過(guò)一管道與該出口連接于一廢水排放口的廢水汽提裝置連接；該甲醇回 收塔的氣體出口通過(guò)一管道與該甲醇回收塔塔頂冷凝分離器的入口連接；該甲醇回收塔塔 頂冷凝分離器的氣體出口通過(guò)一管道與該醇洗塔的氣體進(jìn)口連接；進(jìn)行甲醇洗滌吸收，用 于減少放空量，減少氣體損耗，降低成本。該甲醇回收塔塔頂冷凝分離器的液體出口通過(guò)一 第五管道及一第六管道分流，該第五管道連接至該甲醇回收塔的冷凝液體回流入口，該第 六管道與該甲醇汽化器的入口連接；用于回收甲醇并再次回收利用參與反應(yīng)。該甲醇回收 塔的塔釜安裝有該甲醇回收塔塔釜再沸器；用于為甲醇的精餾提供熱量。該醇洗塔的塔頂氣體出口通過(guò)一管道與該去火炬裝置連接；用于焚燒，減少放空 量，以進(jìn)一步保護(hù)環(huán)境減少污染。其中，該甲醇汽化器較佳的為一種本發(fā)明前述的汽化器用于甲醇汽化，其節(jié)省能
9耗效果顯著。其中，該脫水反應(yīng)器較佳的為一種本發(fā)明前述的脫水反應(yīng)器。本發(fā)明的專用設(shè)備特別適用于作為本發(fā)明的甲醇脫水制備二甲醚的工藝的專用 設(shè)備，并且還可作為適用于滿足其他物質(zhì)生產(chǎn)工藝條件的設(shè)備。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有普遍采用成熟的兩步法二甲醚生 產(chǎn)工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，提供了一種能耗更低的甲醇脫水制二甲醚工藝，并優(yōu)化了生產(chǎn)工藝操 作條件。本發(fā)明通過(guò)對(duì)高溫二甲醚氣體粗品兩次熱能回收降低了能耗，在本發(fā)明的優(yōu)選的 條件中，二甲醚精餾塔塔釜再沸器蒸汽冷凝液全部回收的熱能回收利用，以及甲醇回收塔 塔釜含微量甲醇高溫廢水的熱能回收利用，還有同時(shí)對(duì)尾氣的放空量進(jìn)行有效控制減少有 效氣體的損耗等措施，均能降低產(chǎn)品成本。在本發(fā)明的工藝操作條件下，相較于現(xiàn)有工藝， 在優(yōu)選條件均使用時(shí)本發(fā)明的反應(yīng)的時(shí)空收率提高5%。本發(fā)明所得的產(chǎn)品二甲醚的純度 為質(zhì)量百分比99%。本發(fā)明還公開了本發(fā)明的甲醇脫水制備二甲醚的工藝所使用的專用設(shè) 備。本發(fā)明所使用的專用設(shè)備裝置在達(dá)到能耗和成本節(jié)約的同時(shí)，其布置有利節(jié)省整個(gè)裝 置的投資。


圖1為本發(fā)明的甲醇脫水制備二甲醚一較佳實(shí)施例的工藝流程示意圖。圖中的編碼分別為1進(jìn)料泵，2甲醇預(yù)熱器，3甲醇汽化器，4熱交換器，5脫水反 應(yīng)器，6 二甲醚精餾塔，7甲醇回收塔，8醇洗塔，9 二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器，10甲醇回 收塔塔頂冷凝分離器，11 二甲醚精餾塔塔釜再沸器，12甲醇回收塔塔釜再沸器，13廢水冷 卻器，14 二甲醚粗品冷凝分離器，15廢水汽提裝置，16 二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器，17甲 醇回收塔塔釜盤管加熱器，18產(chǎn)品儲(chǔ)槽，19去火炬裝置；Tl T5為溫度分析儀，Pl P4為 壓力分析儀，Al A4為成分分析點(diǎn)，F(xiàn)l F4、F8為計(jì)量?jī)x，F(xiàn)5 F7蒸汽計(jì)量?jī)x。圖2為本發(fā)明的甲醇脫水制備二甲醚工藝的設(shè)備示意圖。圖中的編碼分別為1進(jìn)料泵，2甲醇預(yù)熱器，3甲醇汽化器，4熱交換器，5脫水反 應(yīng)器，6 二甲醚精餾塔，7甲醇回收塔，8醇洗塔，9 二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器，10甲醇回 收塔塔頂冷凝分離器，11 二甲醚精餾塔塔釜再沸器，12甲醇回收塔塔釜再沸器，13廢水冷 卻器，14 二甲醚粗品冷凝分離器，15廢水汽提裝置，16 二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器，17甲 醇回收塔塔釜盤管加熱器，18產(chǎn)品儲(chǔ)槽，19去火炬裝置，20廢水排放裝置。圖3為本發(fā)明的汽化器較佳實(shí)施例縱向的局部剖視圖。圖4為圖3中的A-A視圖。圖5為圖3中的B向視圖。圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例的脫水反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖7為圖6中的A-A向的放大剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí) 施例范圍之中。實(shí)施例1 4參照附圖1，結(jié)合本發(fā)明使用的設(shè)備，進(jìn)一步更清楚完整地說(shuō)明本發(fā)明的甲醇脫水制備二甲醚的工藝過(guò)程，除操作具體條件外，均與下述操作一致將原料甲醇通過(guò)連接于原 料口的進(jìn)料泵1，然后通過(guò)第一管道和第二管道分流，一部分經(jīng)第一管道經(jīng)醇洗劑入口通入 醇洗塔8作為醇洗塔醇洗劑，另一部分液態(tài)甲醇經(jīng)第二管道及甲醇預(yù)熱器2的冷流體入口 進(jìn)入甲醇預(yù)熱器2預(yù)熱，從甲醇預(yù)熱器2的冷流體出口出來(lái)，然后通過(guò)甲醇汽化器3的入 口，進(jìn)入甲醇汽化器3汽化，汽化后從甲醇汽化器3的出口出來(lái)，再?gòu)臒峤粨Q器4的冷流體 入口進(jìn)入熱交換器4進(jìn)一步預(yù)熱，之后出熱交換器4的冷流體出口，經(jīng)脫水反應(yīng)器5的入口 通入脫水反應(yīng)器5中進(jìn)行催化脫水反應(yīng)，得二甲醚氣體粗品，將二甲醚氣體粗品從脫水反 應(yīng)器5的出口出來(lái)，經(jīng)熱交換器4的熱流體入口，在熱交換器4與汽化的甲醇熱交換降溫， 之后經(jīng)熱交換器4的熱流體出口，相繼通入二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器16和/或甲醇回 收塔塔釜盤管加熱器17換熱降溫，經(jīng)二甲醚粗品冷凝分離器14的入口，由二甲醚粗品冷凝 分離器14冷凝分離，得粗品二甲醚和不凝氣體，其中的粗品二甲醚，從二甲醚粗品冷凝分 離器14的液體出口，經(jīng)廢水冷卻器13的冷流體入口，進(jìn)入廢水冷卻器13預(yù)熱二甲醚粗品， 然后經(jīng)廢水冷卻器13的冷流體出口及二甲醚精餾塔6的進(jìn)料口，進(jìn)料，再送入二甲醚精餾 塔6精餾，從二甲醚精餾塔6的氣體出口得到氣體，經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的入 口，由二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9分離，得冷凝液和不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)二 甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的液體出口及第三管道回流，再經(jīng)二甲醚精餾塔6的冷凝液 體回流入口進(jìn)入二甲醚精餾塔6，產(chǎn)品為另一部分的冷凝液經(jīng)第四管道通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18 ； 產(chǎn)品也可以從二甲醚精餾塔6的側(cè)線出料口，出料，通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18即可；同時(shí)二甲醚精餾 塔6的塔釜出來(lái)的甲醇粗品，再經(jīng)甲醇回收塔7的進(jìn)料口，通入甲醇回收塔7精餾后，從甲 醇回收塔7的氣體出口得到氣體，經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的入口，由甲醇回收塔 塔頂冷凝分離器10冷凝分離，得冷凝液和不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)甲醇回收塔塔頂 冷凝分離器10的液體出口及第五管道回流，再經(jīng)甲醇回收塔7的冷凝液體回流入口進(jìn)入甲 醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作為原料經(jīng)第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入 甲醇汽化器3參與反應(yīng)；工藝中不凝氣體包括二甲醚氣體粗品冷凝后的不凝氣體經(jīng)二甲醚 粗品冷凝分離器14的氣體出口，二甲醚精餾塔塔頂氣體冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)二甲醚 精餾塔塔頂冷凝分離器9的氣體出口，以及甲醇回收塔塔頂冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)甲醇 回收塔塔頂冷凝分離器10的氣體出口，均通過(guò)醇洗塔8的氣體進(jìn)口，送入醇洗塔8吸收甲 醇和二甲醚；其產(chǎn)品，經(jīng)醇洗塔8的塔釜產(chǎn)品出口通入二甲醚精餾塔6進(jìn)料口再次進(jìn)入工藝 流程，醇洗塔8的余下氣體經(jīng)醇洗塔8的塔頂氣體出口，進(jìn)入去火炬裝置19火炬焚燒；二甲 醚精餾塔塔釜再沸器11的蒸汽冷凝液通過(guò)甲醇預(yù)熱器2的熱流體入口，通入甲醇預(yù)熱器2 用于預(yù)熱甲醇后，排入廢水管網(wǎng)；還有甲醇回收塔7精餾后塔釜廢水，經(jīng)廢水冷卻器13的熱 流體入口，通入廢水冷卻器13用于同二甲醚粗品熱交換預(yù)熱二甲醚粗品后，然后經(jīng)出口連 接于一廢水排放口的廢水汽提裝置15進(jìn)行廢水汽提后，生化處理合格排放。按照上述的操作流程，將甲醇原料通入反應(yīng)設(shè)備中，按照表1中的操作條件，制備 二甲醚，經(jīng)檢測(cè)，所得產(chǎn)品均符合燃料級(jí)二甲醚的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(HG/T3934-2007)。表1不同的脫水反應(yīng)條件和催化劑溫度下甲醇脫水制備二甲醚 實(shí)施例5 7整個(gè)換熱網(wǎng)絡(luò)全部利用的情況下進(jìn)行甲醇脫水制備二甲醚的工藝過(guò)程，其熱負(fù)荷 及參數(shù)數(shù)據(jù)可見下表2。參照附圖1，其操作步驟包括將原料甲醇通過(guò)連接于原料口的進(jìn)料泵1，然后通 過(guò)第一管道和第二管道分流，一部分經(jīng)第一管道經(jīng)醇洗劑入口通入醇洗塔8作為醇洗塔醇 洗劑，另一部分液態(tài)甲醇經(jīng)第二管道及甲醇預(yù)熱器2的冷流體入口進(jìn)入甲醇預(yù)熱器2預(yù)熱， 從甲醇預(yù)熱器2的冷流體出口出來(lái)，然后通過(guò)甲醇汽化器3的入口，進(jìn)入甲醇汽化器3汽 化，汽化后從甲醇汽化器3的出口出來(lái)，再?gòu)臒峤粨Q器4的冷流體入口進(jìn)入熱交換器4進(jìn) 一步預(yù)熱，之后出熱交換器4的冷流體出口，經(jīng)脫水反應(yīng)器5的入口通入脫水反應(yīng)器5中進(jìn) 行催化脫水反應(yīng)，得二甲醚氣體粗品，將二甲醚氣體粗品從脫水反應(yīng)器5的出口出來(lái)，經(jīng)熱 交換器4的熱流體入口，在熱交換器4與汽化的甲醇熱交換降溫，之后經(jīng)熱交換器4的熱流 體出口，相繼通入二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器16和甲醇回收塔塔釜盤管加熱器17換熱 降溫，經(jīng)二甲醚粗品冷凝分離器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分離器14冷凝分離，得粗品 二甲醚和不凝氣體，其中的粗品二甲醚，從二甲醚粗品冷凝分離器14的液體出口，經(jīng)廢水 冷卻器13的冷流體入口，進(jìn)入廢水冷卻器13預(yù)熱二甲醚粗品，然后經(jīng)廢水冷卻器13的冷 流體出口及二甲醚精餾塔6的進(jìn)料口，進(jìn)料，再送入二甲醚精餾塔6精餾，從二甲醚精餾塔
126的氣體出口得到氣體，經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的入口，由二甲醚精餾塔塔頂冷 凝分離器9分離，得冷凝液和不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離 器9的液體出口及第三管道回流，再經(jīng)二甲醚精餾塔6的冷凝液體回流入口進(jìn)入二甲醚精 餾塔6，產(chǎn)品為另一部分的冷凝液經(jīng)第四管道通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18 ；產(chǎn)品也可以從二甲醚精餾 塔6的側(cè)線出料口，出料，通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18即可；同時(shí)二甲醚精餾塔6的塔釜出來(lái)的甲醇 粗品，再經(jīng)甲醇回收塔7的進(jìn)料口，通入甲醇回收塔7精餾后，從甲醇回收塔7的氣體出口 得到氣體，經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的入口，由甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10冷凝 分離，得冷凝液和不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的液體出 口及第五管道回流，再經(jīng)甲醇回收塔7的冷凝液體回流入口進(jìn)入甲醇回收塔7，冷凝液中的 另一部分甲醇作為原料經(jīng)第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3回收利用； 工藝中不凝氣體包括二甲醚氣體粗品冷凝后的不凝氣體經(jīng)二甲醚粗品冷凝分離器14的氣 體出口，二甲醚精餾塔塔頂氣體冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9 的氣體出口，以及甲醇回收塔塔頂冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10 的氣體出口，均通過(guò)醇洗塔8的氣體進(jìn)口，送入醇洗塔8吸收甲醇和二甲醚；其產(chǎn)品，經(jīng)醇洗 塔8的塔釜產(chǎn)品出口通入二甲醚精餾塔6進(jìn)料口再次進(jìn)入工藝流程，醇洗塔8的余下氣體 經(jīng)醇洗塔8的塔頂氣體出口，進(jìn)入去火炬裝置19火炬焚燒；二甲醚精餾塔塔釜再沸器11的 蒸汽冷凝液通過(guò)甲醇預(yù)熱器2的熱流體入口，通入甲醇預(yù)熱器2用于預(yù)熱甲醇后，排入廢水 管網(wǎng)；還有甲醇回收塔7精餾后塔釜廢水，經(jīng)廢水冷卻器13的熱流體入口，通入廢水冷卻器 13用于同二甲醚粗品熱交換預(yù)熱二甲醚粗品后，然后經(jīng)出口連接于一廢水排放口的廢水汽 提裝置15進(jìn)行廢水汽提后，生化處理合格排放。其中，本實(shí)施例中，所使用的甲醇汽化器為本發(fā)明特別設(shè)計(jì)的甲醇汽化器；所使用 的脫水反應(yīng)器為本發(fā)明特別設(shè)計(jì)的脫水反應(yīng)器。脫水反應(yīng)器中裝填0. 5kg ZSM分子篩催化 劑，各塔填料采用6mm特制瓷環(huán)，二甲醚精餾塔6的填料高度相當(dāng)于15塊理論板，甲醇回收 塔7的填料高度相當(dāng)于20塊理論板，醇洗塔8的填料高度相當(dāng)于5塊理論板。其熱負(fù)荷及 參數(shù)數(shù)據(jù)可見下表2。實(shí)施例8 10取消甲醇預(yù)熱器的換熱功能，其余換熱網(wǎng)絡(luò)仍利用的情況下進(jìn)行甲醇脫水制備二 甲醚的工藝過(guò)程。其熱負(fù)荷及參數(shù)數(shù)據(jù)可見下表2。其操作步驟包括將原料甲醇通過(guò)連接于原料口的進(jìn)料泵1，然后通過(guò)第一管道 和第二管道分流，一部分經(jīng)第一管道經(jīng)醇洗劑入口通入醇洗塔8作為醇洗塔醇洗劑，另一 部分液態(tài)甲醇經(jīng)第二管道，然后通過(guò)甲醇汽化器3的入口，進(jìn)入甲醇汽化器3汽化，汽化后 從甲醇汽化器3的出口出來(lái)，再?gòu)臒峤粨Q器4的冷流體入口進(jìn)入熱交換器4進(jìn)一步預(yù)熱，之 后出熱交換器4的冷流體出口，經(jīng)脫水反應(yīng)器5的入口通入脫水反應(yīng)器5中進(jìn)行催化脫水 反應(yīng)，得二甲醚氣體粗品，將二甲醚氣體粗品從脫水反應(yīng)器5的出口出來(lái)，經(jīng)熱交換器4的 熱流體入口，在熱交換器4與汽化的甲醇熱交換降溫，之后經(jīng)熱交換器4的熱流體出口，相 繼通入二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器16和甲醇回收塔塔釜盤管加熱器17換熱降溫，經(jīng)二 甲醚粗品冷凝分離器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分離器14冷凝分離，得粗品二甲醚和不 凝氣體，其中的粗品二甲醚，從二甲醚粗品冷凝分離器14的液體出口，經(jīng)廢水冷卻器13的 冷流體入口，進(jìn)入廢水冷卻器13預(yù)熱二甲醚粗品，然后經(jīng)廢水冷卻器13的冷流體出口及二甲醚精餾塔6的進(jìn)料口，進(jìn)料，再送入二甲醚精餾塔6精餾，從二甲醚精餾塔6的氣體出口 得到氣體，經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的入口，由二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9分 離，得冷凝液和不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的液體出 口及第三管道回流，再經(jīng)二甲醚精餾塔6的冷凝液體回流入口進(jìn)入二甲醚精餾塔6，產(chǎn)品為 另一部分的冷凝液經(jīng)第四管道通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18 ；產(chǎn)品也可以從二甲醚精餾塔6的側(cè)線出料 口，出料，通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18即可；同時(shí)二甲醚精餾塔6的塔釜出來(lái)的甲醇粗品，再經(jīng)甲醇回 收塔7的進(jìn)料口，通入甲醇回收塔7精餾后，從甲醇回收塔7的氣體出口得到氣體，經(jīng)甲醇 回收塔塔頂冷凝分離器10的入口，由甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10冷凝分離，得冷凝液和 不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的液體出口及第五管道回 流，再經(jīng)甲醇回收塔7的冷凝液體回流入口進(jìn)入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作 為原料經(jīng)第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3回收利用；工藝中不凝氣體 包括二甲醚氣體粗品冷凝后的不凝氣體經(jīng)二甲醚粗品冷凝分離器14的氣體出口，二甲醚 精餾塔塔頂氣體冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的氣體出口，以 及甲醇回收塔塔頂冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的氣體出口， 均通過(guò)醇洗塔8的氣體進(jìn)口，送入醇洗塔8吸收甲醇和二甲醚；其產(chǎn)品，經(jīng)醇洗塔8的塔釜 產(chǎn)品出口通入二甲醚精餾塔6進(jìn)料口再次進(jìn)入工藝流程，醇洗塔8的余下氣體經(jīng)醇洗塔8 的塔頂氣體出口，進(jìn)入去火炬裝置19火炬焚燒；二甲醚精餾塔塔釜再沸器11的蒸汽冷凝液 排入廢水管網(wǎng)；還有甲醇回收塔7精餾后塔釜廢水，經(jīng)廢水冷卻器13的熱流體入口，通入廢 水冷卻器13用于同二甲醚粗品熱交換預(yù)熱二甲醚粗品后，然后經(jīng)出口連接于一廢水排放 口的廢水汽提裝置15進(jìn)行廢水汽提后，生化處理合格排放。其中，本實(shí)施例中，所使用的甲醇汽化器為本發(fā)明特別設(shè)計(jì)的甲醇汽化器；所使用 的脫水反應(yīng)器為本發(fā)明特別設(shè)計(jì)的脫水反應(yīng)器。脫水反應(yīng)器中裝填1. Okg ZSM分子篩催化 劑，各塔填料采用6mm特制瓷環(huán)，二甲醚精餾塔6的填料高度相當(dāng)于15塊理論板，甲醇回收 塔7的填料高度相當(dāng)于20塊理論板，醇洗塔8的填料高度相當(dāng)于5塊理論板。其熱負(fù)荷可 見下表2。實(shí)施例11 13取消甲醇預(yù)熱器和廢水冷卻器的換熱功能，其余換熱網(wǎng)絡(luò)仍利用的情況下進(jìn)行甲 醇脫水制備二甲醚的工藝過(guò)程。其熱負(fù)荷及參數(shù)數(shù)據(jù)可見下表2。其操作步驟包括將原料甲醇通過(guò)連接于原料口的進(jìn)料泵1，然后通過(guò)第一管道 和第二管道分流，一部分經(jīng)第一管道經(jīng)醇洗劑入口通入醇洗塔8作為醇洗塔醇洗劑，另一 部分液態(tài)甲醇經(jīng)第二管道，然后通過(guò)甲醇汽化器3的入口，進(jìn)入甲醇汽化器3汽化，汽化后 從甲醇汽化器3的出口出來(lái)，再?gòu)臒峤粨Q器4的冷流體入口進(jìn)入熱交換器4進(jìn)一步預(yù)熱，之 后出熱交換器4的冷流體出口，經(jīng)脫水反應(yīng)器5的入口通入脫水反應(yīng)器5中進(jìn)行催化脫水 反應(yīng)，得二甲醚氣體粗品，將二甲醚氣體粗品從脫水反應(yīng)器5的出口出來(lái)，經(jīng)熱交換器4的 熱流體入口，在熱交換器4與汽化的甲醇熱交換降溫，之后經(jīng)熱交換器4的熱流體出口，相 繼通入二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器16和甲醇回收塔塔釜盤管加熱器17換熱降溫，經(jīng)二 甲醚粗品冷凝分離器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分離器14冷凝分離，得粗品二甲醚和不 凝氣體，其中的粗品二甲醚，從二甲醚粗品冷凝分離器14的液體出口，然后經(jīng)二甲醚精餾 塔6的進(jìn)料口，進(jìn)料，再送入二甲醚精餾塔6精餾，從二甲醚精餾塔6的氣體出口得到氣體，經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的入口，由二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9分離，得冷凝 液和不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的液體出口及第三管 道回流，再經(jīng)二甲醚精餾塔6的冷凝液體回流入口進(jìn)入二甲醚精餾塔6，產(chǎn)品為另一部分的 冷凝液經(jīng)第四管道通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18;產(chǎn)品也可以從二甲醚精餾塔6的側(cè)線出料口，出料，通 入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18即可；同時(shí)二甲醚精餾塔6的塔釜出來(lái)的甲醇粗品，再經(jīng)甲醇回收塔7的進(jìn) 料口，通入甲醇回收塔7精餾后，從甲醇回收塔7的氣體出口得到氣體，經(jīng)甲醇回收塔塔頂 冷凝分離器10的入口，由甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10冷凝分離，得冷凝液和不凝氣體， 冷凝液中的一部分經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的液體出口及第五管道回流，再經(jīng)甲 醇回收塔7的冷凝液體回流入口進(jìn)入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作為原料經(jīng) 第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3回收利用；工藝中不凝氣體包括二甲 醚氣體粗品冷凝后的不凝氣體經(jīng)二甲醚粗品冷凝分離器14的氣體出口，二甲醚精餾塔塔 頂氣體冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的氣體出口，以及甲醇回 收塔塔頂冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的氣體出口，均通過(guò)醇 洗塔8的氣體進(jìn)口，送入醇洗塔8吸收甲醇和二甲醚；其產(chǎn)品，經(jīng)醇洗塔8的塔釜產(chǎn)品出口 通入二甲醚精餾塔6進(jìn)料口再次進(jìn)入工藝流程，醇洗塔8的余下氣體經(jīng)醇洗塔8的塔頂氣 體出口，進(jìn)入去火炬裝置19火炬焚燒；二甲醚精餾塔塔釜再沸器11的蒸汽冷凝液排入廢水 管網(wǎng)；還有甲醇回收塔7精餾后塔釜廢水，經(jīng)出口連接于一廢水排放口的廢水汽提裝置15 進(jìn)行廢水汽提后，生化處理合格排放。 其中，本實(shí)施例中，所使用的甲醇汽化器為本發(fā)明特別設(shè)計(jì)的甲醇汽化器；所使用 的脫水反應(yīng)器為本發(fā)明特別設(shè)計(jì)的脫水反應(yīng)器。脫水反應(yīng)器中裝填2. Okg ZSM分子篩催化 劑，各塔填料采用6mm特制瓷環(huán)，二甲醚精餾塔6的填料高度相當(dāng)于15塊理論板，甲醇回收 塔7的填料高度相當(dāng)于20塊理論板，醇洗塔8的填料高度相當(dāng)于5塊理論板。其熱負(fù)荷及 參數(shù)數(shù)據(jù)可見下表2。實(shí)施例14 16取消甲醇預(yù)熱器、廢水冷卻器和二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器的換熱功能，其余 換熱網(wǎng)絡(luò)仍利用的情況下進(jìn)行甲醇脫水制備二甲醚的工藝過(guò)程。其熱負(fù)荷及參數(shù)數(shù)據(jù)可見 下表2。其操作步驟包括將原料甲醇通過(guò)連接于原料口的進(jìn)料泵1，然后通過(guò)第一管道 和第二管道分流，一部分經(jīng)第一管道經(jīng)醇洗劑入口通入醇洗塔8作為醇洗塔醇洗劑，另一 部分液態(tài)甲醇經(jīng)第二管道，然后通過(guò)甲醇汽化器3的入口，進(jìn)入甲醇汽化器3汽化，汽化后 從甲醇汽化器3的出口出來(lái)，再?gòu)臒峤粨Q器4的冷流體入口進(jìn)入熱交換器4進(jìn)一步預(yù)熱，之 后出熱交換器4的冷流體出口，經(jīng)脫水反應(yīng)器5的入口通入脫水反應(yīng)器5中進(jìn)行催化脫水 反應(yīng)，得二甲醚氣體粗品，將二甲醚氣體粗品從脫水反應(yīng)器5的出口出來(lái)，經(jīng)熱交換器4的 熱流體入口，在熱交換器4與汽化的甲醇熱交換降溫，之后經(jīng)熱交換器4的熱流體出口，通 入甲醇回收塔塔釜盤管加熱器17換熱降溫，經(jīng)二甲醚粗品冷凝分離器14的入口，由二甲醚 粗品冷凝分離器14冷凝分離，得粗品二甲醚和不凝氣體，其中的粗品二甲醚，從二甲醚粗 品冷凝分離器14的液體出口，然后經(jīng)二甲醚精餾塔6的進(jìn)料口，進(jìn)料，再送入二甲醚精餾塔 6精餾，從二甲醚精餾塔6的氣體出口得到氣體，經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的入口， 由二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9分離，得冷凝液和不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的液體出口及第三管道回流，再經(jīng)二甲醚精餾塔6的冷凝液體 回流入口進(jìn)入二甲醚精餾塔6，產(chǎn)品為另一部分的冷凝液經(jīng)第四管道通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18 ’產(chǎn) 品也可以從二甲醚精餾塔6的側(cè)線出料口，出料，通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18即可；同時(shí)二甲醚精餾塔 6的塔釜出來(lái)的甲醇粗品，再經(jīng)甲醇回收塔7的進(jìn)料口，通入甲醇回收塔7精餾后，從甲醇 回收塔7的氣體出口得到氣體，經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的入口，由甲醇回收塔塔 頂冷凝分離器10冷凝分離，得冷凝液和不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷 凝分離器10的液體出口及第五管道回流，再經(jīng)甲醇回收塔7的冷凝液體回流入口進(jìn)入甲醇 回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作為原料經(jīng)第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲 醇汽化器3回收利用；工藝中不凝氣體包括二甲醚氣體粗品冷凝后的不凝氣體經(jīng)二甲醚粗 品冷凝分離器14的氣體出口，二甲醚精餾塔塔頂氣體冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)二甲醚精 餾塔塔頂冷凝分離器9的氣體出口，以及甲醇回收塔塔頂冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)甲醇回 收塔塔頂冷凝分離器10的氣體出口，均通過(guò)醇洗塔8的氣體進(jìn)口，送入醇洗塔8吸收甲醇 和二甲醚；其產(chǎn)品，經(jīng)醇洗塔8的塔釜產(chǎn)品出口通入二甲醚精餾塔6進(jìn)料口再次進(jìn)入工藝流 程，醇洗塔8的余下氣體經(jīng)醇洗塔8的塔頂氣體出口，進(jìn)入去火炬裝置19火炬焚燒；二甲醚 精餾塔塔釜底再沸器11的蒸汽冷凝液排入廢水管網(wǎng)；還有甲醇回收塔7精餾后塔釜廢水， 經(jīng)出口連接于一廢水排放口的廢水汽提裝置15進(jìn)行廢水汽提后，生化處理合格排放。其中，本實(shí)施例中，所使用的甲醇汽化器為本發(fā)明特別設(shè)計(jì)的甲醇汽化器；所使用 的脫水反應(yīng)器為本發(fā)明特別設(shè)計(jì)的脫水反應(yīng)器。脫水反應(yīng)器中裝填2. Okg ZSM分子篩催化 劑，各塔填料采用6mm特制瓷環(huán)，二甲醚精餾塔6的填料高度相當(dāng)于15塊理論板，甲醇回收 塔7的填料高度相當(dāng)于20塊理論板，醇洗塔8的填料高度相當(dāng)于5塊理論板。其熱負(fù)荷及 參數(shù)數(shù)據(jù)可見下表2。實(shí)施例17甲醇脫水制備二甲醚的工藝過(guò)程，其操作步驟包括將原料甲醇通過(guò)連接于原料 口的進(jìn)料泵1，液態(tài)甲醇經(jīng)第二管道，然后通過(guò)甲醇汽化器3的入口，進(jìn)入甲醇汽化器3汽 化，汽化后從甲醇汽化器3的出口出來(lái)，再?gòu)臒峤粨Q器4的冷流體入口進(jìn)入熱交換器4進(jìn)一 步預(yù)熱，之后出熱交換器4的冷流體出口，經(jīng)脫水反應(yīng)器5的入口通入脫水反應(yīng)器5中進(jìn)行 催化脫水反應(yīng)，得二甲醚氣體粗品，將二甲醚氣體粗品從脫水反應(yīng)器5的出口出來(lái)，經(jīng)熱交 換器4的熱流體入口，在熱交換器4與汽化的甲醇熱交換降溫，之后經(jīng)熱交換器4的熱流體 出口，相繼通入二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器16和甲醇回收塔塔釜盤管加熱器17換熱降 溫，經(jīng)二甲醚粗品冷凝分離器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分離器14冷凝分離，得粗品二 甲醚和不凝氣體，其中的粗品二甲醚，從二甲醚粗品冷凝分離器14的液體出口，然后經(jīng)二 甲醚精餾塔6的進(jìn)料口，進(jìn)料，再送入二甲醚精餾塔6精餾，從二甲醚精餾塔6的氣體出口 得到氣體，經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的入口，由二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9分 離，得冷凝液和不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的液體出 口及第三管道回流，再經(jīng)二甲醚精餾塔6的冷凝液體回流入口進(jìn)入二甲醚精餾塔6，產(chǎn)品為 另一部分的冷凝液經(jīng)第四管道通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18 ；產(chǎn)品也可以從二甲醚精餾塔6的側(cè)線出料 口，出料，通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18即可；同時(shí)二甲醚精餾塔6的塔釜出來(lái)的甲醇粗品，再經(jīng)甲醇回 收塔7的進(jìn)料口，通入甲醇回收塔7精餾后，從甲醇回收塔7的氣體出口得到氣體，經(jīng)甲醇 回收塔塔頂冷凝分離器10的入口，由甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10冷凝分離，得冷凝液和不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的液體出口及第五管道回 流，再經(jīng)甲醇回收塔7的冷凝液體回流入口進(jìn)入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作 為原料經(jīng)第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3回收利用；工藝中不凝氣體 包括二甲醚氣體粗品冷凝后的不凝氣體經(jīng)二甲醚粗品冷凝分離器14的氣體出口，二甲醚 精餾塔塔頂氣體冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的氣體出口，以 及甲醇回收塔塔頂冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的氣體出口， 均進(jìn)入去火炬裝置19火炬焚燒；二甲醚精餾塔塔釜底再沸器11的蒸汽冷凝液排入廢水管 網(wǎng)；還有甲醇回收塔7精餾后塔釜廢水，經(jīng)出口連接于一廢水排放口的廢水汽提裝置15進(jìn) 行廢水汽提后，生化處理合格排放。其中，本實(shí)施例中，所使用的甲醇汽化器為常規(guī)甲醇汽化器；所使用的脫水反應(yīng)器 為常規(guī)脫水反應(yīng)器。脫水反應(yīng)器中裝填2. Okg ZSM分子篩催化劑，各塔填料采用6mm特制 瓷環(huán)，二甲醚精餾塔6的填料高度相當(dāng)于15塊理論板，甲醇回收塔7的填料高度相當(dāng)于20 塊理論板。實(shí)施例18甲醇脫水制備二甲醚的工藝過(guò)程，其操作步驟包括 將原料甲醇通過(guò)連接于原料口的進(jìn)料泵1，液態(tài)甲醇經(jīng)第二管道，然后通過(guò)甲醇汽 化器3的入口，進(jìn)入甲醇汽化器3汽化，汽化后從甲醇汽化器3的出口出來(lái)，再?gòu)臒峤粨Q器4 的冷流體入口進(jìn)入熱交換器4進(jìn)一步預(yù)熱，之后出熱交換器4的冷流體出口，經(jīng)脫水反應(yīng)器 5的入口通入脫水反應(yīng)器5中進(jìn)行催化脫水反應(yīng)，得二甲醚氣體粗品，將二甲醚氣體粗品從 脫水反應(yīng)器5的出口出來(lái)，經(jīng)熱交換器4的熱流體入口，在熱交換器4與汽化的甲醇熱交換 降溫，之后經(jīng)熱交換器4的熱流體出口，通入二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器16換熱降溫，經(jīng) 二甲醚粗品冷凝分離器14的入口，由二甲醚粗品冷凝分離器14冷凝分離，得粗品二甲醚和 不凝氣體，其中的粗品二甲醚，從二甲醚粗品冷凝分離器14的液體出口，然后經(jīng)二甲醚精 餾塔6的進(jìn)料口，進(jìn)料，再送入二甲醚精餾塔6精餾，從二甲醚精餾塔6的氣體出口得到氣 體，經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的入口，由二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9分離，得 冷凝液和不凝氣體，冷凝液中的一部分經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的液體出口及第 三管道回流，再經(jīng)二甲醚精餾塔6的冷凝液體回流入口進(jìn)入二甲醚精餾塔6，產(chǎn)品為另一部 分的冷凝液經(jīng)第四管道通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18 ；產(chǎn)品也可以從二甲醚精餾塔6的側(cè)線出料口，出 料，通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18即可；同時(shí)二甲醚精餾塔6的塔釜出來(lái)的甲醇粗品，再經(jīng)甲醇回收塔7 的進(jìn)料口，通入甲醇回收塔7精餾后，從甲醇回收塔7的氣體出口得到氣體，經(jīng)甲醇回收塔 塔頂冷凝分離器10的入口，由甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10冷凝分離，得冷凝液和不凝氣 體，冷凝液中的一部分經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的液體出口及第五管道回流，再經(jīng) 甲醇回收塔7的冷凝液體回流入口進(jìn)入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作為原料 經(jīng)第六管道及甲醇汽化器3的入口，再通入甲醇汽化器3參與反應(yīng)；工藝中不凝氣體包括二 甲醚氣體粗品冷凝后的不凝氣體經(jīng)二甲醚粗品冷凝分離器14的氣體出口，二甲醚精餾塔 塔頂氣體冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的氣體出口，以及甲醇 回收塔塔頂冷凝分離后的不凝氣體經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的氣體出口，均進(jìn)入 去火炬裝置19火炬焚燒；二甲醚精餾塔塔釜再沸器11的蒸汽冷凝液排入廢水管網(wǎng)；還有 甲醇回收塔7精餾后塔釜廢水，經(jīng)出口連接于一廢水排放口的廢水汽提裝置15進(jìn)行廢水汽提后，生化處理合格排放。其中，本實(shí)施例中，所使用的甲醇汽化器為常規(guī)甲醇汽化器；所使用的脫水反應(yīng)器 為常規(guī)脫水反應(yīng)器。脫水反應(yīng)器中裝填2. Okg ZSM分子篩催化劑，各塔填料采用6mm特制 瓷環(huán)，二甲醚精餾塔6的填料高度相當(dāng)于15塊理論板，甲醇回收塔7的填料高度相當(dāng)于20 塊理論板。實(shí)施例19甲醇汽化器以應(yīng)用于液相甲醇脫水制備二甲醚工藝為例，如圖3 圖5所示，本發(fā)明特別設(shè)計(jì) 一種臥式的汽化器，其包括一容器34，以及設(shè)于容器34內(nèi)的一加熱裝置317，加熱裝置317 帶有一管箱32。通過(guò)管箱32，外部的熱源可以持續(xù)不斷地輸入加熱裝置317，從而對(duì)容器 34內(nèi)的液相甲醇加熱汽化。其中，加熱裝置317用于對(duì)容器34內(nèi)的液體進(jìn)行加熱，管箱32 與加熱裝置317相連接，可循環(huán)地將外部熱的蒸汽輸入加熱裝置317，并將從加熱裝置317 中輸出的冷凝水排出。容器34上至少帶有一用于導(dǎo)入液體甲醇的進(jìn)料管315、和用于導(dǎo)出 汽化的甲醇的出料管36。為了加速加熱裝置317的換熱功效，也為了加大汽化器的換熱面 積，在加熱裝置317外部固接有用于加速汽化的換熱件311。如圖3所示，本實(shí)施例中的加熱裝置317為橫設(shè)于容器34內(nèi)的若干U形管組，U 形管組由數(shù)百根由里向外層層交錯(cuò)套設(shè)的U形金屬管組成。各U形管都有一進(jìn)汽口及一出 汽口，該進(jìn)汽口、出汽口分別與管箱32相通。熱蒸汽從進(jìn)汽口進(jìn)入U(xiǎn)形管，從出汽口冷凝出 來(lái)，再加熱后再冷凝，如此反復(fù)循環(huán)，從而將液相甲醇加熱汽化。如圖3、圖5所示，本實(shí)施例中的管箱32與加熱裝置317相通并與容器34側(cè)壁固 接。在管箱壁上設(shè)有一蒸汽入口 33、一冷凝液出口 31。其中，熱蒸汽從蒸汽入口 33導(dǎo)入管 箱內(nèi)，進(jìn)入與管箱相通的U形管束，并通過(guò)冷凝液出口 31，將U形管中液化的冷凝液導(dǎo)出。如圖3所示，為了更好地散熱，加速汽化，本實(shí)施例中U形管管壁表面焊有換熱件 311，本實(shí)施例中的換熱件311為若干翅片，翅片可以是散熱鋁片。這些散熱鋁片呈輻射狀 焊接在U形管管壁表面，極大地加速了汽化的效率，也便于維護(hù)更換。同時(shí)，為了確保加熱 裝置317周圍的液位穩(wěn)定，在容器34內(nèi)還橫設(shè)一液位擋板310，該液位擋板310與U形管相 垂直設(shè)置，焊接在容器34的底壁，并靠近U形管組。如圖3所示，出料管36的管口設(shè)一除沫裝置37，出料管36的尾部連接有一通入容 器34內(nèi)的導(dǎo)流裝置，用于將氣相中夾帶的大部分液體導(dǎo)流回收至容器34內(nèi)。如圖4所示，本實(shí)施例中的導(dǎo)流裝置為一汽液導(dǎo)流筒39。在汽液導(dǎo)流筒39的周壁 表面均勻分布有四個(gè)導(dǎo)流凹槽316。通過(guò)這四個(gè)導(dǎo)流凹槽316，可將氣相中夾帶的大部分液 體經(jīng)導(dǎo)流凹槽316返回汽化器容器34內(nèi)。如圖3所示，本實(shí)施例中的除沫裝置37為一套設(shè)的金屬絲網(wǎng)除沫器，該金屬絲網(wǎng) 除沫器為一截套管，在套管的開口處罩有一層細(xì)密的金屬網(wǎng)。通過(guò)這層金屬網(wǎng)，能除去氣相 甲醇中夾帶的少量甲醇液體，確保進(jìn)入下一道脫水反應(yīng)器工序的原料全部為氣相甲醇。本發(fā)明的容器4根據(jù)工藝需要，可以是直立放置，也可以是臥式設(shè)置。本實(shí)施例中 根據(jù)系統(tǒng)工藝需要，同時(shí)也為了增強(qiáng)汽化器設(shè)備的穩(wěn)定性和加大了液體的蒸發(fā)面積，本汽 化器的容器34采用橫向設(shè)置的缸體，即汽化器為臥式放置，其下部有兩個(gè)鞍座313支撐。為 了便于維護(hù)、檢測(cè)，在缸體的周壁設(shè)有若干連接口，比如安全閥接口 35、液位計(jì)上接口 38、 液位計(jì)下接口 312等，用于系統(tǒng)工藝中的其它工序或設(shè)備檢測(cè)儀器的連接。
本發(fā)明的汽化器在液相甲醇脫水制備二甲醚整體制備工藝中，節(jié)能降耗效果顯 著。其采用帶翅片的U型管束，確保了足夠的換熱面積，使得汽化器的汽化效率高、操作控 制穩(wěn)定且檢修維護(hù)方便。實(shí)施例20脫水反應(yīng)器如圖6、圖7所示，本發(fā)明提供一種脫水反應(yīng)裝置，其包括一上部帶有一進(jìn)料口 55、 下部設(shè)有一出料口 56的筒體51，該筒體51內(nèi)裝盛有若干用于脫水反應(yīng)的催化劑，為了便 于控制反應(yīng)溫度，避免高溫下發(fā)生分解反應(yīng)，本發(fā)明的筒體51分為上下相連的第一段筒體 51a和第二段筒體51b，在兩段筒體51之間的筒體段51c內(nèi)，加設(shè)一個(gè)溫度調(diào)節(jié)裝置52，通 過(guò)這個(gè)溫度調(diào)節(jié)裝置52對(duì)從第一段筒體51a中經(jīng)過(guò)催化脫水反應(yīng)后出來(lái)的混合物料冷卻 降溫后，再通入第二段筒體51b內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行第二次催化脫水反應(yīng)。這樣，既可以使整個(gè)催化 脫水反應(yīng)更充分，又很好地避免了溫度過(guò)高時(shí)發(fā)生飛溫現(xiàn)象，使混合物料變異分解。為了方便控制反應(yīng)的溫度，本發(fā)明的催化劑可以采用顆粒狀的分子篩催化劑。以 這種固態(tài)的催化劑為反應(yīng)床，既便于控制催化反應(yīng)的溫度，又便于擴(kuò)大系統(tǒng)工藝生產(chǎn)規(guī)模。 在第一段筒體51a、第二段筒體51b內(nèi)均設(shè)有一上濾網(wǎng)53及下濾網(wǎng)54，上濾網(wǎng)53及下濾網(wǎng) 54的網(wǎng)孔應(yīng)小于催化劑顆粒直徑，這樣就可以將催化劑固定于各段筒體51內(nèi)，且還可以阻 止催化劑上溢、下漏。如圖7所示，本發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)裝置52為一氣體分布器，該氣體分布器由一水平 固設(shè)于該第一筒體51a與第二筒體51b之間的筒體段51c內(nèi)的環(huán)形圓管52c，及一個(gè)與該環(huán) 形圓管52c相貫通的冷激氣進(jìn)管52a組成的。該環(huán)形圓管52c上表面等間隔斜設(shè)有若干排 氣圓孔52d，用于通入在常溫下冷激后的甲醇汽，對(duì)進(jìn)入該筒體段51c內(nèi)的混合物料降溫。 其中，冷激氣進(jìn)管52a的一端與外部冷激氣相通，另一端從環(huán)形圓管52c的中部穿過(guò)，冷激 氣進(jìn)管52a的尾部設(shè)有一汽閥開關(guān)52b。在環(huán)形圓管52c與筒體段51c周壁相固定，兩者之 間設(shè)有若干支撐筋板511。排氣圓孔52d的中心線與環(huán)形圓管52c所在的水平面成一傾斜 角，該傾斜角為大于0度，小于90度。本實(shí)施例中排氣圓孔52d傾斜角度為45度或30度。 排氣圓孔52d采用傾斜式開孔，避免了氣體分布器排出冷激氣時(shí)與從第一段筒體51a中排 出的脫水反應(yīng)后的熱汽流相遇而堵塞，有效解決了第一段筒體51a脫水反應(yīng)的熱蒸汽的進(jìn) 入與冷激氣的排出相矛盾的問(wèn)題，使兩股氣流相融，從而對(duì)反應(yīng)起到冷凝移熱降溫作用，將 反應(yīng)溫度有效控制在需要的溫度范圍內(nèi)。如圖6所示，為了便于日常檢修與清理維護(hù)，本發(fā)明的第一段筒體51a和第二段筒 體51b的上側(cè)均設(shè)有一用于檢修的人孔57，下側(cè)均設(shè)有一用于更換催化劑的手孔58。手孔 58還可用于催化劑的流量調(diào)節(jié)。而為了隨時(shí)監(jiān)控本裝置筒體51內(nèi)的脫水反應(yīng)溫度，在第一 段筒體51a、第二段筒體51b及二者間的筒體51c側(cè)壁均設(shè)有一測(cè)溫孔510，用于插入溫度 計(jì)對(duì)筒體51各段內(nèi)的反應(yīng)溫度隨時(shí)監(jiān)控。此外，為了本裝置設(shè)備便于吊裝，在筒體51上部 兩側(cè)還可各焊接一吊耳59。本發(fā)明脫水反應(yīng)裝置在氣相甲醇脫水制備二甲醚工藝中脫水效果極佳，其反應(yīng)原 理如下如圖6所示，本發(fā)明的脫水反應(yīng)裝置的進(jìn)料口 55與系統(tǒng)工藝中的汽化器、熱交換器 (圖中未標(biāo)示)相連，從熱交換器中出來(lái)的高溫氣相甲醇從進(jìn)料口 55輸入第一段筒體51a， 同時(shí)將汽化器的氣相甲醇通入溫度調(diào)節(jié)裝置52的冷激氣進(jìn)管52a的進(jìn)氣口。高溫氣相甲 醇首先與第一段筒體51a內(nèi)裝盛的分子篩催化劑反應(yīng)，則得到高溫二甲醚氣體粗品混合物
19料，該混合物就會(huì)進(jìn)入第一段筒體51a與第二段筒體51b間的筒體段51c，這時(shí)溫度調(diào)節(jié)裝 置52會(huì)輸入冷激氣，兩者均勻混合降溫后，再進(jìn)入第二段筒體51b中繼續(xù)進(jìn)行催化脫水反 應(yīng)，最終將得到的物料由出料口 56排出。本發(fā)明的脫水反應(yīng)裝置采用可以嚴(yán)格控制一段催化反應(yīng)和二段催化反應(yīng)溫度的 二段筒體51及設(shè)于其間的溫度調(diào)節(jié)裝置52，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫二甲醚氣體粗品溫度串級(jí)調(diào) 節(jié)，并與催化劑充分反應(yīng)。該裝置不僅溫控精確、操作簡(jiǎn)便，脫水效果佳，而且大大提升了系 統(tǒng)工藝的效率和產(chǎn)量，有效擴(kuò)大了系統(tǒng)的制備規(guī)模。對(duì)比實(shí)施例1 3除換熱網(wǎng)絡(luò)熱交換器4保留外，其余全部取消下進(jìn)行的甲醇脫水制備二甲醚的工 藝過(guò)程。其熱負(fù)荷及參數(shù)數(shù)據(jù)可見下表2。其操作步驟包括將原料甲醇通過(guò)連接于原料口的進(jìn)料泵1，液態(tài)甲醇經(jīng)第二管 道，然后通過(guò)甲醇汽化器3的入口，進(jìn)入甲醇汽化器3汽化，汽化后從甲醇汽化器3的出口 出來(lái)，再?gòu)臒峤粨Q器4的冷流體入口進(jìn)入熱交換器4進(jìn)一步預(yù)熱，之后出熱交換器4的冷 流體出口，經(jīng)脫水反應(yīng)器5的入口通入脫水反應(yīng)器5中進(jìn)行催化脫水反應(yīng)，得二甲醚氣體粗 品，將二甲醚氣體粗品從脫水反應(yīng)器5的出口出來(lái)，經(jīng)熱交換器4的熱流體入口，在熱交換 器4與汽化的甲醇熱交換降溫，之后經(jīng)熱交換器4的熱流體出口及二甲醚粗品冷凝分離器 14的入口，由二甲醚粗品冷凝分離器14冷凝分離，得粗品二甲醚和不凝氣體，其中的粗品 二甲醚，從二甲醚粗品冷凝分離器14的液體出口，然后經(jīng)二甲醚精餾塔6的進(jìn)料口，進(jìn)料， 再送入二甲醚精餾塔6精餾，從二甲醚精餾塔6的氣體出口得到氣體，經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂 冷凝分離器9的入口，由二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9分離，得冷凝液和不凝氣體，冷凝 液中的一部分經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的液體出口及第三管道回流，再經(jīng)二甲醚 精餾塔6的冷凝液體回流入口進(jìn)入二甲醚精餾塔6，產(chǎn)品為另一部分的冷凝液經(jīng)第四管道 通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18 ；產(chǎn)品也可以從二甲醚精餾塔6的側(cè)線出料口，出料，通入產(chǎn)品儲(chǔ)槽18即 可；同時(shí)二甲醚精餾塔6的塔釜出來(lái)的甲醇粗品，再經(jīng)甲醇回收塔7的進(jìn)料口，通入甲醇回 收塔7精餾后，從甲醇回收塔7的氣體出口得到氣體，經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的 入口，由甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10冷凝分離，得冷凝液和不凝氣體，冷凝液中的一部 分經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的液體出口及第五管道回流，再經(jīng)甲醇回收塔7的冷凝 液體回流入口進(jìn)入甲醇回收塔7，冷凝液中的另一部分甲醇作為原料經(jīng)第六管道及甲醇汽 化器3的入口，再通入甲醇汽化器3回收利用；工藝中不凝氣體包括二甲醚氣體粗品冷凝后 的不凝氣體經(jīng)二甲醚粗品冷凝分離器14的氣體出口，二甲醚精餾塔塔頂氣體冷凝分離后 的不凝氣體經(jīng)二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器9的氣體出口，以及甲醇回收塔塔頂冷凝分離 后的不凝氣體經(jīng)甲醇回收塔塔頂冷凝分離器10的氣體出口，均進(jìn)入去火炬裝置19火炬焚 燒；二甲醚精餾塔塔釜再沸器11的蒸汽冷凝液排入廢水管網(wǎng)；還有甲醇回收塔7精餾后塔 釜廢水，生化處理合格排放。其中，本實(shí)施例中，所使用的甲醇汽化器為常規(guī)甲醇汽化器；所使用的脫水反應(yīng)器 為常規(guī)脫水反應(yīng)器。脫水反應(yīng)器中裝填2. Okg ZSM分子篩催化劑，各塔填料采用6mm特制 瓷環(huán)，二甲醚精餾塔6的填料高度相當(dāng)于15塊理論板，甲醇回收塔7的填料高度相當(dāng)于20 塊理論板。其熱負(fù)荷及參數(shù)數(shù)據(jù)可見下表2。表2在不同進(jìn)料量和不同換熱網(wǎng)絡(luò)下主要設(shè)備的熱負(fù)荷以及產(chǎn)品的物料組成
DME:二甲醚 H20:7jC MeOH:甲醇結(jié)論上述的實(shí)施例利用了不同的換熱網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，本發(fā)明在節(jié)約能耗 和成本的同時(shí)，制備的產(chǎn)品二甲醚的純度均在為質(zhì)量百分比99%以上，達(dá)到了燃料級(jí)二甲 醚的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(HG/T3934-2007)。并且，其能耗隨著換熱網(wǎng)絡(luò)的利用增多，能耗逐漸降低。
權(quán)利要求
一種甲醇脫水制備二甲醚的工藝，其特征在于其步驟如下將液態(tài)甲醇汽化，接著進(jìn)熱交換器預(yù)熱，然后再進(jìn)行脫水反應(yīng)，得二甲醚氣體粗品，再將二甲醚氣體粗品進(jìn)熱交換器換熱后，然后將其與二甲醚精餾塔的塔釜盤管加熱器和/或甲醇回收塔的塔釜盤管加熱器進(jìn)行換熱再次熱能回收，然后冷凝分離，得粗品二甲醚和不凝氣體，之后將粗品二甲醚送入精餾塔精餾，側(cè)線出料或塔頂氣體冷凝分離得冷凝液，即為產(chǎn)品二甲醚；同時(shí)二甲醚精餾塔塔釜的甲醇粗品送至甲醇回收塔精餾，從塔頂?shù)玫綒怏w，再經(jīng)冷凝分離，冷凝液即為回收的甲醇，作為原料再參與反應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述的液態(tài)甲醇汽化之前進(jìn)行預(yù)熱；所述的 預(yù)熱為將二甲醚精餾塔塔釜再沸器的蒸汽冷凝液與液態(tài)甲醇熱能交換，預(yù)熱液態(tài)甲醇。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述的粗品二甲醚送入精餾塔精餾之前進(jìn) 行預(yù)熱；所述的預(yù)熱是通過(guò)將甲醇回收塔精餾后塔釜含甲醇的高溫廢水與粗品二甲醚熱能 交換，預(yù)熱粗品二甲醚。
4.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述的二甲醚氣體粗品冷凝后的不凝氣體， 二甲醚精餾塔塔頂氣體冷凝分離后的不凝氣體，以及甲醇回收塔塔頂冷凝分離后的不凝氣 體中的一種或多種，送入醇洗塔吸收甲醇和二甲醚，余下氣體火炬焚燒。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述的液態(tài)甲醇汽化之前進(jìn)行預(yù)熱，其中預(yù) 熱為將二甲醚精餾塔塔釜再沸器的蒸汽冷凝液與液態(tài)甲醇熱能交換，預(yù)熱液態(tài)甲醇；所述 的粗品二甲醚送入精餾塔精餾之前進(jìn)行預(yù)熱，其中預(yù)熱是通過(guò)將甲醇回收塔精餾后塔釜含 甲醇的高溫廢水與粗品二甲醚熱能交換，預(yù)熱二甲醚粗品冷凝液；所述的二甲醚氣體粗品 的不凝氣體，二甲醚精餾塔塔頂氣體冷凝分離后的不凝氣體，以及甲醇回收塔精餾塔頂冷 凝分離后的不凝氣體中的一種或多種，送入醇洗塔吸收甲醇和二甲醚，余下氣體火炬焚燒。
6.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述的脫水反應(yīng)使用的脫水反應(yīng)器，其包括 一上部帶有一進(jìn)料口、下部設(shè)有一出料口的筒體，該筒體內(nèi)裝盛有若干用于脫水反應(yīng)的催 化劑，其中，該筒體包含上下相連的第一段筒體和第二段筒體，該兩段筒體間的筒體段內(nèi)還 設(shè)有一溫度調(diào)節(jié)裝置，用于對(duì)脫水反應(yīng)后的物料冷卻降溫。
7.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述的脫水反應(yīng)使用的分子篩催化劑為含 有質(zhì)量百分比0. 5 5%的硝酸鎂和質(zhì)量百分比0. 5 5%的稀土 Ce的ZSM-5沸石分子篩。
8.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述的脫水反應(yīng)的條件為反應(yīng)壓力0.6 1. 2MPa，反應(yīng)溫度為260 380°C，液空速為1. 00 2. OOhr人
9.如權(quán)利要求1或5所述的工藝，其特征在于所述的液態(tài)甲醇汽化所使用的汽化器， 其包括一至少帶有一進(jìn)料管、一出料管的容器，以及設(shè)于該容器內(nèi)的一加熱裝置，其特征在 于，該加熱裝置上還帶有一組換熱件。
10.如權(quán)利要求1或5所述的工藝，其特征在于所述的二甲醚精餾塔的理論塔板數(shù)為 14 18 ；所述的二甲醚精餾塔的進(jìn)料口為從塔頂算起第9 14塊塔板；所述的二甲醚精餾 塔的出料口為從塔頂算起第2 6塊塔板。
11.如權(quán)利要求1或5所述的工藝，其特征在于所述的甲醇回收塔的理論塔板數(shù)為 16 28 ；所述的甲醇回收塔的進(jìn)料口為從塔頂算起第10 15塊塔板；所述的甲醇回收塔 的出料口為從塔頂算起第1 3塊塔板。
12.—種如權(quán)利要求5所述的工藝中所使用的專用設(shè)備，其特征在于其包括一連接于一原料口的進(jìn)料泵(1)，一含有一熱流體入口、一熱流體出口、一冷流體入口和一冷流體出 口的甲醇預(yù)熱器(2)、一含有至少一個(gè)入口和一出口的甲醇汽化器(3)，一含有一熱流體入 口、一熱流體出口、一冷流體入口和一冷流體出口的熱交換器(4)，一脫水反應(yīng)器(5)，一含 有至少一個(gè)進(jìn)料口、一側(cè)線出料口、一冷凝液體回流入口和一氣體出口的一二甲醚精餾塔 (6)，一含有一進(jìn)料口、一冷凝液體回流入口的一氣體出口的甲醇回收塔(7)，一含有一醇洗 劑入口、至少一個(gè)氣體進(jìn)口、一塔釜產(chǎn)品出口和一塔頂氣體出口的醇洗塔(8)，一含有一入 口、一液體出口和一氣體出口的二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器(9)，一含有一入口、一液體 出口和一氣體出口的甲醇回收塔塔頂冷凝分離器(10)，一二甲醚精餾塔塔釜再沸器(11)， 一甲醇回收塔塔釜再沸器(12)，一含有一熱流體入口、一熱流體出口、一冷流體入口和一冷 流體出口的廢水冷卻器(13)，一含有一入口、一液體出口和一氣體出口的二甲醚粗品冷凝 分離器(14)，一廢水汽提裝置(15)，一二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器(16)，一 甲醇回收塔 塔釜盤管加熱器(17)，一產(chǎn)品儲(chǔ)槽(18)，一去火炬裝置(19)和一出口連接于一廢水排放口 的廢水排放裝置(20)；其各設(shè)備的連接方式為該連接于一原料口的進(jìn)料泵(1)，通過(guò)一第一管道和一第二管道分流，該第一管道與該 醇洗塔(8)的醇洗劑入口連接，該第二管道與該甲醇預(yù)熱器(2)的冷流體入口連接；該甲醇 預(yù)熱器(2)的熱流體入口通過(guò)一管道與該二甲醚精餾塔塔釜再沸器(11)連接；該甲醇預(yù)熱 器(2)的熱流體出口通過(guò)一管道與該廢水排放裝置(20)連接；該甲醇預(yù)熱器(2)的冷流體出口通過(guò)一管道與該甲醇汽化器(3)的入口連接； 該甲醇汽化器(3)的出口通過(guò)一管道與該熱交換器(4)的冷流體入口連接；該熱交換 器(4)的冷流體出口通過(guò)一管道與該脫水反應(yīng)器(5)的入口連接，同時(shí)該脫水反應(yīng)器(5) 的出口通過(guò)一管道與該熱交換器(4)的熱流體入口連接；該二甲醚精餾塔(6)和/或該甲醇回收塔(7)的塔釜裝有該二甲醚精餾塔塔釜盤管加 熱器(16)和/或該甲醇回收塔塔釜盤管加熱器(17)；其中，該熱交換器(4)的熱流體出口，通過(guò)一管道與該二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器(16)連 接，再與該甲醇回收塔塔釜盤管加熱器(17)連接，然后該甲醇回收塔塔釜盤管加熱器(17) 的出口通過(guò)一管道與該二甲醚粗品冷凝分離器(14)的入口連接；或者，該熱交換器(4)的 熱流體出口，通過(guò)一管道與該二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器(16)連接，然后該二甲醚精餾 塔塔釜盤管加熱器(16)的出口通過(guò)一管道與該二甲醚粗品冷凝分離器(14)的入口連接； 或者，該熱交換器(4)的熱流體出口，通過(guò)一管道與該甲醇回收塔塔釜盤管加熱器(17)，該 二甲醚精餾塔塔釜盤管加熱器(16)的出口通過(guò)一管道與該二甲醚粗品冷凝分離器(14)的 入口連接；該二甲醚粗品冷凝分離器(14)的氣體出口通過(guò)一管道與該醇洗塔(8)的氣體進(jìn)口連 接；該二甲醚粗品冷凝分離器(14)的液體出口通過(guò)一管道與該廢水冷卻器(13)的冷流體 入口連接；該廢水冷卻器(13)的冷流體出口通過(guò)一管道與該二甲醚精餾塔(6)的進(jìn)料口連接； 該二甲醚精餾塔(6)的側(cè)線出料口通過(guò)一管道與該產(chǎn)品儲(chǔ)槽(18)連接；該二甲醚精餾 塔(6)的進(jìn)料口通過(guò)一管道與該醇洗塔(8)的塔釜產(chǎn)品出口連接；該二甲醚精餾塔(6)的 氣體出口通過(guò)一管道與該二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器(9)的入口連接；該二甲醚精餾塔 塔頂冷凝分離器(9)的氣體出口通過(guò)一管道與該醇洗塔(8)的氣體進(jìn)口連接；該二甲醚精餾塔塔頂冷凝分離器(9)的液體出口通過(guò)一第三管道和一第四管道分流，該第三管道連接至該二甲醚精餾塔(6)的冷凝液體回流入口，一第四管道與產(chǎn)品儲(chǔ)槽(18)連接；該二甲醚 精餾塔(6)的塔釜安裝有該二甲醚精餾塔塔釜再沸器(11)；該二甲醚精餾塔(6)的塔釜通 過(guò)一管道與該甲醇回收塔(7)的進(jìn)料口連接；該甲醇回收塔(7)的塔釜通過(guò)一管道與該廢水冷卻器(13)的熱流體入口連接，該廢水 冷卻器(13)的熱流體出口通過(guò)一管道與該出口連接于一廢水排放口的廢水汽提裝置(15) 連接；該甲醇回收塔(7)的氣體出口通過(guò)一管道與該甲醇回收塔塔頂冷凝分離器(10)的入 口連接；該甲醇回收塔塔頂冷凝分離器(10)的氣體出口通過(guò)一管道與該醇洗塔(8)的氣體 進(jìn)口連接；該甲醇回收塔塔頂冷凝分離器(10)的液體出口通過(guò)一第五管道及一第六管道 分流，該第五管道連接至該甲醇回收塔(7)的冷凝液體回流入口，該第六管道與該甲醇汽 化器(3)的入口連接；該甲醇回收塔(7)的塔釜安裝有該甲醇回收塔塔釜再沸器(12)； 該醇洗塔(8)的塔頂氣體出口通過(guò)一管道與該去火炬裝置(19)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甲醇脫水制備二甲醚的工藝，其步驟如下將液態(tài)甲醇汽化，然后進(jìn)熱交換器預(yù)熱，然后再進(jìn)行脫水反應(yīng)，得二甲醚氣體粗品，再將二甲醚氣體粗品進(jìn)熱交換器換熱后，然后將其與二甲醚精餾塔的塔釜盤管加熱器和/或甲醇回收塔的塔釜盤管加熱器進(jìn)行換熱再次熱能回收，然后冷凝分離，得粗品二甲醚和不凝氣體，之后將粗品二甲醚送入精餾塔精餾，側(cè)線出料或塔頂氣體冷凝分離得冷凝液，即為產(chǎn)品二甲醚；同時(shí)二甲醚精餾塔塔釜的甲醇粗品送至甲醇回收塔精餾，從塔頂?shù)玫綒怏w，再經(jīng)冷凝分離，冷凝液即為回收的甲醇，作為原料再回收利用。本發(fā)明還公開了本發(fā)明的甲醇脫水制備二甲醚的工藝所使用的專用設(shè)備。
文檔編號(hào)C07C41/09GK101880218SQ200910050838
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者姚民忠, 張炳琦, 李彩云, 毛玥, 陳大勝, 馬永光 申請(qǐng)人:上海吳涇化工有限公司