[發(fā)明專(zhuān)利]用甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810059199.X
• 申請(qǐng)日: 2008-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101219936A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 項(xiàng)文裕;彭本成
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧波遠(yuǎn)東化工集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C07C43/04
• 分類(lèi)號(hào): C07C43/04;C07C41/09
• 代理公司: 寧波誠(chéng)源專(zhuān)利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 袁忠衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)二甲醚技術(shù)領(lǐng)域，尤其指用甲醇?xì)庀嗝撍a(chǎn)二甲醚的制備方法。

背景技術(shù)

二甲醚，簡(jiǎn)稱(chēng)DME，化學(xué)式CH₃OCH₃，它是一種無(wú)色、有輕微醚香味的含氧化合物，在化工和醫(yī)藥行業(yè)中一直被廣泛用作麻醉劑、氣霧劑、制冷劑和各種有機(jī)合成原料。

二甲醚可以直接用作發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和民用燃料，由于石油價(jià)格不斷飚升，二甲醚作為煤為基礎(chǔ)的燃料替代石油產(chǎn)品已成為熱點(diǎn)。二甲醚以資源優(yōu)勢(shì)和環(huán)保特性，結(jié)合我國(guó)能源貧油少氣多煤的國(guó)情，使二甲醚用于清潔燃料市場(chǎng)的前景相當(dāng)廣大。二甲醚在國(guó)外被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色產(chǎn)品”，在國(guó)內(nèi)則被稱(chēng)為“第二代民用液體燃料”。

長(zhǎng)期以來(lái)，由于生產(chǎn)成本和銷(xiāo)售價(jià)格過(guò)高，二甲醚除在精細(xì)化工領(lǐng)域加以應(yīng)用外，難以作為能源進(jìn)行推廣應(yīng)用。隨著我國(guó)在二甲醚生產(chǎn)技術(shù)上的新突破，一些專(zhuān)家建議我國(guó)應(yīng)大力發(fā)展推廣清潔新能源二甲醚，作為對(duì)石油資源的補(bǔ)充和替代，利用我國(guó)豐富的煤炭資源從根本上解決國(guó)家能源安全問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源技術(shù)趕超世界先進(jìn)水平的跨越。由于二甲醚具有其它代用燃料不可比擬的優(yōu)勢(shì)，如果二甲醚的價(jià)格降到能與柴油相競(jìng)爭(zhēng)的水平，將會(huì)成為柴油、汽油和液化氣的主要替代燃料，具有難以估量的市場(chǎng)前景。

開(kāi)發(fā)二甲醚，對(duì)我國(guó)環(huán)境保護(hù)也具有十分重要的意義。煤炭直接燃燒，排放大量的硫化物、氮氧化物、煙塵和二氧化碳，這是我國(guó)目前的主要污染源。而二甲醚本身含氧，燃燒充分，不析炭、無(wú)殘液。

二甲醚的生產(chǎn)方法：

現(xiàn)有的二甲醚的生產(chǎn)方法有合成氣一步法、甲醇脫水兩步法兩種；而甲醇脫水法又分為甲醇?xì)庀啻呋撍ê鸵合啻呋撍ā?/p>

合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚的方法：

所謂一步法是指以合成氣為原料，在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)甲醇合成和甲醇脫水兩步反應(yīng)在雙功能催化劑上同時(shí)進(jìn)行。反應(yīng)過(guò)程中，由于反應(yīng)協(xié)同效應(yīng)，甲醇一經(jīng)生成，馬上進(jìn)行脫水反應(yīng)轉(zhuǎn)化成二甲醚，突破了單純甲醇合成中的熱力學(xué)平衡限制，增大了反應(yīng)推動(dòng)力，使得CO轉(zhuǎn)化率較單純甲醇合成時(shí)高得多。

合成氣一步法制二甲醚，是以煤、天然氣、渣油為原料，是近幾年世界上競(jìng)相開(kāi)發(fā)的工藝路線(xiàn)，具有流程短、成本低、經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)。美國(guó)APC、日本NKK公司自20世紀(jì)90年代初期開(kāi)始研發(fā)，完成了工業(yè)試驗(yàn)，取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)于90年代末在湖北田力公司建成1500t/a工試裝置，清華大學(xué)2003年在重慶3000t/a中試裝置，大連物化所、山西煤化所、華東理工大學(xué)等也對(duì)此有所研究。

合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚是新的技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外眾多的研究機(jī)構(gòu)和專(zhuān)利商十分關(guān)注該技術(shù)，但工業(yè)化項(xiàng)目不多，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)萬(wàn)噸級(jí)裝置。

合成氣一步法的主要問(wèn)題有：1)產(chǎn)品單一，只能生產(chǎn)二甲醚，甲醇產(chǎn)量為二甲醚產(chǎn)量的1-10％，不能調(diào)節(jié)甲醇和二甲醚兩種產(chǎn)品的比例。

2)催化劑的使用問(wèn)題

DME的合成催化劑采用甲醇合成及甲醇脫水劑結(jié)合而成，對(duì)合成氣中的有毒成份(S、CI)非常敏感，合成氣的凈化精度直接影響到合成催化劑的壽命，對(duì)甲醇催化劑有毒的介質(zhì)都將極大的影響DMG催化劑的活性，由于二甲醚合成催化劑非常昂貴，其壽命的長(zhǎng)短直接影響到DMG的生產(chǎn)成本。以煤為原料制得的合成氣除S之外，有微量的CL、AS羰基鐵等有毒物質(zhì)，進(jìn)入合成前必須加以脫除。

3)原料利用率低

在反應(yīng)產(chǎn)物中二甲醚與CO的比例為1∶1(分子比)，如原料中有水或CO2，則反應(yīng)產(chǎn)物中反應(yīng)產(chǎn)物中CO2的濃度(摩爾濃度)將超過(guò)二甲醚的濃度(摩爾濃度)，而二氧化碳利用價(jià)值是很低的。因此，以目標(biāo)產(chǎn)品二甲醚計(jì)，合成氣一步法的原料利用率很低.

4)反應(yīng)器效率低

合成甲醇、CO變換、甲醇脫水均為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)熱效應(yīng)很大(58.8kcal/molDME)，絕熱溫升達(dá)500-1050℃。如不能有效移走熱量，則合成甲醇的催化活性中心將被破壞而導(dǎo)致失活。因而必須使用換熱式反應(yīng)器。而無(wú)論是固定床還是漿態(tài)床，由于反應(yīng)器效率低，大型化均有一定問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)外甲醇脫水制二甲醚技術(shù)現(xiàn)狀

由于合成氣一步法制二甲醚在工程化、特別是大型化裝置上應(yīng)用還存在較多風(fēng)險(xiǎn)，因此當(dāng)前情況下生產(chǎn)二甲醚技術(shù)采用甲醇脫水法技術(shù)路線(xiàn)更加合適，國(guó)外有日本東洋工程公司(TEC)和美國(guó)杜邦等公司，國(guó)內(nèi)經(jīng)十來(lái)年的改進(jìn)完善，工藝技術(shù)也已相當(dāng)成熟。如單建DME裝置，投資低，建設(shè)周期也短。國(guó)內(nèi)外二甲醚生產(chǎn)技術(shù)主要如下：

(1)美國(guó)杜邦氣相脫水法