[發明專利]一種甲醇脫水制備二甲醚的工藝及其專用設備

有效

• 申請號: 200910050838.0
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101880218A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 張炳琦;毛玥;陳大勝;李彩云;姚民忠;馬永光
• 申請（專利權）人: 上海吳涇化工有限公司
• 主分類號: C07C43/04
• 分類號: C07C43/04;C07C41/09
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 薛琦;朱水平

技術領域

本發明涉及一種甲醇脫水制備二甲醚的工藝及其專用設備。

背景技術

二甲醚(簡稱DME)是一種無色、無毒基本無味的產品，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，對大氣臭氧層無損害，在大氣對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、氣霧推進劑、制冷劑等行業，也可用做燃料，還可用做化工原料。由于氯氟烴對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，二甲醚作為氟里昂的替代物，在氣霧劑和制冷劑行業的使用量迅速增加。同時隨著石油連年漲價和車用、民用燃料環保問題的提出，以煤為原料生產的二甲醚作為潔凈環保燃料，日益引起各界關注。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，也可以單獨作燃料進行燃燒。二甲醚還可作為車用的代用燃料，從環保的角度看，其尾氣排放的一氧化碳、碳氫化物、氮氧化物含量明顯低于目前的優質汽油。又由于二甲醚十六烷值高，燃燒性能好，與柴油相比，其用于發動機時，爆發力大，機械性能好。因此，近年來許多國家和跨國公司均認為二甲醚是極好的柴油和液化石油氣的替代燃料。

目前國內外二甲醚生產方法主要有兩類：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，反應溫度較低(130～160℃)，甲醇單程轉化率高，可達80％以上。但該方法對設備腐蝕性極強，中間產物硫酸氰甲酯劇毒，排放存在稀酸污染。國內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器中脫水生成二甲醚，其中，甲醇轉化率在75％～85％，二甲醚選擇性大于99％，工藝成熟簡單，對設備材質無特殊要求，基本上無三廢及腐蝕問題，裝置易于大型化，是目前國內外生產二甲醚的主要方法。

國內外均已成功研究出成熟的兩步法二甲醚生產技術并工業化。國際上以德國魯奇公司的技術具有代表性，目前單套裝置規模已達到100萬噸/年以上。國內技術以西南化工研究院的自主開發技術為代表。

西南化工研究院從1985年開始進行兩步法合成二甲醚的技術研究。1991年，該院100噸/年甲醇氣相脫水制二甲醚中試研究項目被原國家科委列為“八五”攻關項目，該項目1997年通過了原國家科委組織的驗收。從1994年采用該技術建成第一套1萬噸/年工業化裝置投產，到2006年6月，該技術在國內已轉讓20余套。目前，該技術經不斷完善已達到國際先進水平，主要特點有：一是反應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，不設置用于回收未反應甲醇的提濃塔(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。

但是總的來說，現有的兩步法生產二甲醚的工藝技術的能耗均較大，迄今尚沒有一種既降低能耗，又改進相應操作的工藝。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是本發明克服了現有兩步法生產二甲醚的工藝技術能耗均較大的缺陷，在國內現有普遍采用成熟的兩步法二甲醚生產工藝技術基礎上，提供了一種能耗更低、投資更少的甲醇脫水制二甲醚工藝，并優化了生產工藝操作條件。本發明還提供了本發明的甲醇脫水制備二甲醚的工藝所使用的專用設備。

本發明的甲醇脫水制備二甲醚的工藝，其步驟如下：將液態甲醇汽化，然后進熱交換器預熱，然后再進行脫水反應，得二甲醚氣體粗品，再將二甲醚氣體粗品進熱交換器換熱后，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，側線出料或塔頂氣體冷凝分離得冷凝液，即為產品二甲醚；同時二甲醚精餾塔塔釜的甲醇粗品送至甲醇回收塔精餾，從塔頂得到氣體，再經冷凝分離，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行換熱再次熱能回收，是進行了兩次熱能回收，這樣既達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。

本發明中，所述的液態甲醇汽化之前較佳的進行預熱；所述的預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甲醇熱能交換，從而預熱液態甲醇，預熱甲醇后，排入廢水管網。