[發明專利]一種漿態床CO2直接合成二甲醚的方法

無效

• 申請號: 200910094491.X
• 申請日: 2009-05-22
• 公開（公告）號: CN101565358A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 高文桂;別良偉;王華;王翠芳
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C07C43/04
• 分類號: C07C43/04;C07C41/09;C10L3/00;B01J21/04;B01J21/06;B01J23/80;B01J21/10;B01J29/40
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 趙 云

一、技術領域

本發明涉及一種在一個反應過程中同時制取清潔燃料二甲醚和甲醇的方法，屬于能源技術領域。

二、背景技術

世界經濟的發展、人口的增加和人民生活水平的提高將對能源(煤、石油、天然氣等)的需求不斷增大，必將造成能源短缺狀況日益嚴重，世界能源的緊缺，直接制約著全球經濟的發展。因此各國都在積極尋求解決能源短缺的有效辦法。當前，我國的能源以煤炭和石油為主，天然氣的產量近年來有很大的增長。但占能源總消耗量中的比例不會很大。特別指出的是我國是世界上少數幾個能源以煤為主的國家之一，煤炭占能源總消費量的四分之三左右，由于技術落后，近85％的煤直接燃燒，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，是我國目前的主要污染源；另外，隨著經濟發展，汽車工業產銷量大增，其直接后果是汽車尾氣污染。石油煉制的油品雖然比煤清潔，但是我國石油資源已經不可能滿足需求，品質上也逐漸降低，給煉制高質量汽油、柴油帶來很大困難。鑒于我國的煤炭資源豐富、油氣資源相當有限、天然氣和煤層氣資源分布距用能中心較遠、且我國的管網系統很不發達、幾十年內可再生能源在總的能源平衡中不可能占很大份額的國情，從可持續發展的戰略觀點出發，合理利用資源，有效利用能源，尋找新型的清潔能源己成為一項緊迫而又重大的研究課題。

化石燃料的大量使用是CO₂等溫室氣體的主要來源，在所有溫室氣體中，CO₂對溫室效應的貢獻最大，排放到大氣中的CO₂的3/4是由化石燃料燃燒造成的。根據美國能源部的預測，每年排向大氣中的CO₂量到2100年將達到26×10⁹t左右，CO₂排放量的急劇攀升，嚴重影響著生態系統原有的平衡。通過催化轉化將CO₂轉化為化工產品具有環境、資源和經濟效益等多重意義。合成甲醇始終作為CO₂催化轉化研究的一個方向，雖然近幾年來在催化劑性能的改善、催化機理研究方面有所進展，但由于熱力學平衡的限制，CO₂的轉化率和甲醇的選擇性較低，一些研究者將注意力集中到甲醇的下游產品或者具有更高附加值產品，例如二甲醚的研究上。利用工業排放的CO₂催化加氫直接合成二甲醚是一種新的合成工藝，不僅能夠減輕CO₂對大氣環境的污染，還能夠得到用途廣泛的化工產品二甲醚，達到了變廢為利的目的，該過程尤其是對大型的鋼鐵廠、發電廠、石油化工廠而言，更具有顯著的經濟效益。因此，對CO₂進行有效回收利用，使地球上的CO₂實現良性循環，既能夠緩解能源危機，又可減少溫室效應的影響，具有解決能源安全問題及環保問題的雙重意義。

二甲醚具有良好的易壓縮、冷凝、汽化及與許多極性或非極性溶劑互溶等特性，可用于許多精細化學品的合成，同時在制藥、燃料、農藥等工業中有許多獨特的用途。二甲醚水溶性好，化學性質穩定，使用安全，因此可代替氟氯烴用作氣溶膠噴射劑和制冷劑，減少對大氣臭氧層的破壞。二甲醚應用市場最具潛力和發展前景的是燃料級二甲醚的開發與應用，它被稱為“21世紀的綠色燃料”，或第二代民用液體燃料。二甲醚還是重要的化工中間體，尤其在用作合成碳酸二甲酯、合成低碳烯烴和作燃料電池用原料等方面有很大的發展前景。倪維斗等人提出“二甲醚經濟”是解決中國能源與環境問題的關鍵。

二甲醚傳統的生產方法主要有甲醇脫水法和合成氣一步法。甲醇脫水法包括甲醇液相脫水法和氣相脫水法兩種工藝，甲醇脫水法雖然轉化率和選擇性高(≥99％)，但設備腐蝕嚴重，中間產物CH₃HSO₄毒性大，廢水多，產品后處理困難，未能廣泛應用于工業生產。目前該法已經被淘汰。合成氣一步法工藝將甲醇合成和甲醇脫水兩個反應組合在一個反應器內完成，與甲醇脫水法相比，具有流程短、能耗低等優點，而且可得到較高的單程轉化率。國內外由合成氣一步法合成二甲醚的工藝多采用固定床反應器。雖然固定床反應器的操作簡單且穩定性好，但是反應器內的溫度分布不均勻，熱平衡較不易控制，容易造成必將存在嚴重的積碳問題。積碳問題會使催化劑的活性快速下降而失效，從而增加操作成本。