專利名稱：甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于二甲醚生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法。
背景技術(shù)：
二甲醚的生產(chǎn)方法有一步法和二步法。一步法是由天然氣轉(zhuǎn)化或煤氣化生成合成氣后，合成氣在反應(yīng)器內(nèi)同時完成甲醇合成與甲醇脫水反應(yīng)。二步法是由合成氣合成甲醇，再脫水制取二甲醚。二步法是目前國內(nèi)外二甲醚生產(chǎn)的主要工藝，其工藝成熟，裝置適用性廣，可直接建在甲醇生產(chǎn)廠。 國內(nèi)二甲醚裝置趨于大型化發(fā)展，現(xiàn)有工藝存在的問題有反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積過大，溫度控制不靈敏，容易超溫等，不利于大型化二甲醚裝置采用；甲醇精餾塔回收液相甲醇，再經(jīng)氣化，從而增加了甲醇由氣相冷凝再氣化的能耗。中國專利(專利申請?zhí)?01010287747. I)公開了“一種由甲醇生產(chǎn)二甲醚的方法”，其特征是原料甲醇經(jīng)預(yù)熱、閃蒸后，液相進入甲醇汽化塔氣化。同時，甲醇汽化塔用于二甲醚精餾塔塔釜甲醇水溶液的分離。氣化甲醇和閃蒸甲醇混合并加熱后，進入反應(yīng)器反應(yīng)，產(chǎn)物精餾分離得到二甲醚產(chǎn)品。中國專利(專利申請?zhí)?01110127054. O)公開了“一種由甲醇脫水制取二甲醚的方法”，其特征是流程經(jīng)歷原料甲醇加熱-反應(yīng)-冷卻-分離的過程，反應(yīng)器采用三段絕熱段間冷激式反應(yīng)器，甲醇回收系統(tǒng)回收液相甲醇。以上兩種方法在節(jié)能上仍存在優(yōu)化空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對二甲醚裝置節(jié)能優(yōu)化，提供一種更為節(jié)能和適用于規(guī)模大型化的甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法，包括甲醇氣相脫水合成反應(yīng)、二甲醚精餾和甲醇精餾三個步驟，具體如下( I)甲醇氣相脫水合成反應(yīng)進料甲醇通過泵分成兩股進入甲醇緩沖罐，一股進入甲醇緩沖罐上部的填料段上方，另一股進入甲醇緩沖罐下部；罐底的甲醇一股預(yù)熱后作為甲醇精餾塔的塔頂回流液進入到塔的第一塊塔板上，省去了甲醇精餾塔的塔頂冷凝器，另一股預(yù)熱后進入甲醇氣化罐，使用中壓蒸汽通過甲醇氣化器進行甲醇液的氣化；氣化的甲醇氣與甲醇精餾塔塔頂回收的甲醇氣混合后，一股經(jīng)與二甲醚反應(yīng)器出口氣換熱后進入反應(yīng)器，另一股進入二甲醚反應(yīng)器二段床層入口。(2) 二甲醚精餾二甲醚反應(yīng)器出口氣經(jīng)換熱器換熱冷卻后，進入二甲醚塔進料罐，進料罐分離出來的氣相和液相進入二甲醚精餾塔的二、三段填料間；二甲醚精餾塔上方第二塊塔板采出二甲醚產(chǎn)品，可以防止塔頂輕餾分污染產(chǎn)品；之后進入二甲醚罐，罐底通過泵加壓送至二甲醚產(chǎn)品罐；二甲醚精餾塔塔頂氣體經(jīng)冷卻后，在二甲醚塔回流罐分離出不凝氣，進入甲醇緩沖罐的填料段下方，二甲醚塔回流罐分離出的液體由泵加壓送至二甲醚精餾塔的第一塊塔板上，二甲醚精餾塔塔釜得到甲醇和水的混合液，加壓換熱后進入甲醇精餾塔的三、四段填料間。(3)甲醇精餾甲醇精餾塔塔頂?shù)募状細膺M入甲醇氣化罐，塔一、二段填料間的塔板上采出雜醇油，經(jīng)冷卻送至雜醇油緩沖罐，塔釜廢水經(jīng)換熱后送至污水處理。更具體的 (I)甲醇氣相脫水合成反應(yīng)甲醇緩沖罐的罐頂壓力O. 15 O. 20MPa，溫度40 50°C ；緩沖罐底的甲醇液一股預(yù)熱后作為甲醇精餾塔的塔頂回流液，另一股預(yù)熱至14(T15(TC左右，進入甲醇氣化罐，使用中壓蒸汽通過甲醇氣化器進行甲醇液的氣化，甲醇氣化罐壓力I. 2 I. 4MPa，溫度140^150°C ；甲醇氣分成兩股進入二甲醚反應(yīng)器，一股經(jīng)與反應(yīng)器出口氣換熱至260°C左右，進入反應(yīng)器；另一股作為段間冷激氣，由反應(yīng)器段間進入，與反應(yīng)器一段出口氣混合后進入二段床層；反應(yīng)器出口氣溫度34(T360°C ；(2) 二甲醚精餾反應(yīng)器的出口氣經(jīng)換熱器換熱冷卻至6(T70°C，進入二甲醚塔進料罐進行氣液分離；二甲醚精餾塔塔頂壓力O. 9 I. OMPa，溫度40 45°C。(3)甲醇精餾甲醇精餾塔的進料溫度為16(Tl70°C，塔頂壓力I. 3 I. 5MPa，溫度145 160°C。本方法中的二甲醚反應(yīng)器采用二段絕熱段間冷激式固定床反應(yīng)器。段間設(shè)置混合室，通過原料氣直接冷激來降低二段床層溫度，實現(xiàn)催化劑床層溫度控制，降低了反應(yīng)器的超溫概率。該反應(yīng)器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、加工難度小，以及便于裝卸催化劑等優(yōu)點，適應(yīng)了二甲醚裝置大型化發(fā)展的要求。進一步，本方法中的二甲醚精餾塔和甲醇精餾塔均為板式、填料復(fù)合式塔。塔板選用篩板，填料選用高效規(guī)整填料，以提高分離效率。本發(fā)明所具有的有益效果(I)本方法考慮到甲醇氣相脫水反應(yīng)的選擇性較高，副產(chǎn)的不凝氣較少。無需單獨設(shè)置洗滌塔，在甲醇緩沖罐的上部設(shè)置了洗滌段，回收二甲醚，減少了設(shè)備投資，也使流程簡潔。(2)本方法考慮到熱集成，在此基礎(chǔ)上盡量減少設(shè)備數(shù)量以減少設(shè)備投資和流程簡潔實用。(3)本方法的二甲醚精餾塔和甲醇精餾塔均為板式、填料復(fù)合式塔，二甲醚精餾塔上方設(shè)置塔板，在第二塊塔板采出二甲醚產(chǎn)品，其防止輕餾分污染產(chǎn)品；甲醇精餾塔中上部設(shè)置塔板便于雜醇油的采出。(4)本方法使用甲醇緩沖罐和甲醇氣化器，更易于操作和控制。(5)本方法對換熱網(wǎng)絡(luò)匹配換熱優(yōu)化，有效利用系統(tǒng)內(nèi)熱量，達到節(jié)能降耗目的。


圖I是本發(fā)明的二甲醚流程示意圖中二甲醚反應(yīng)器1，二甲醚精餾塔2，甲醇精餾塔3，甲醇緩沖罐4，甲醇氣化罐5，二甲醚塔進料罐6，二甲醚罐7，二甲醚塔回流罐8，雜醇油緩沖罐9。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述，本發(fā)明并不限于此。如圖I所示，進料甲醇通過泵分成兩股進入甲醇緩沖罐4，一股進入甲醇緩沖罐4上部的填料段上方，另一股進入甲醇緩沖罐4下部；甲醇緩沖罐4頂部的不凝氣去火炬或燃料氣管網(wǎng)，罐底的甲醇液通過泵加壓，一股預(yù) 熱后作為甲醇精餾塔3的塔頂回流液進入到塔的第一塊塔板上，另一股預(yù)熱后進入甲醇氣化罐5，使用中壓蒸汽通過甲醇氣化器進行甲醇液的氣化；氣化的甲醇氣與甲醇精餾塔3塔頂回收的甲醇氣混合后，一股經(jīng)與二甲醚反應(yīng)器I出口氣換熱后進入反應(yīng)器，另一股進入二甲醚反應(yīng)器I 二段床層入口。二甲醚反應(yīng)器I出口氣與圖I所示的多個換熱器換熱后，冷卻至6(T70°C進入二甲醚塔進料罐6，二甲醚塔進料罐6分離出來的氣相和液相進入二甲醚精餾塔2的二、三段填料間；二甲醚精餾塔2上方第二塊塔板采出二甲醚產(chǎn)品，進入二甲醚罐7，罐底通過泵加壓送至二甲醚產(chǎn)品罐；二甲醚精餾塔2塔頂氣體經(jīng)冷卻后在二甲醚塔回流罐8分離出不凝氣，進入甲醇緩沖罐4的填料段下方，二甲醚塔回流罐8分離出的液體由泵加壓送至二甲醚精餾塔2的第一塊塔板上，二甲醚精餾塔2塔釜得到甲醇和水的混合液，加壓換熱后進入甲醇精餾塔3的三、四段填料間。甲醇精餾塔3塔頂?shù)募状細膺M入甲醇氣化罐5，塔一、二段填料間的塔板上采出雜醇油，經(jīng)冷卻送至雜醇油緩沖罐9，塔釜廢水經(jīng)換熱后送至污水處理。實施例I :如圖I所示，原料甲醇流量206672kg/h，其中甲醇緩沖罐上方洗滌甲醇流量9613kg/h，甲醇緩沖罐的罐頂壓力O. 16MPa，溫度47. 1°C ;洗滌后的不凝氣流量3012kg/h，直接送入火炬或燃料氣管網(wǎng)。甲醇緩沖罐出來的甲醇液一股用于甲醇精餾塔的塔頂進料，另一股經(jīng)多級換熱后并氣化后送至反應(yīng)器，先預(yù)熱至148°C左右，進入甲醇氣化罐，使用中壓蒸汽通過甲醇氣化器進行甲醇液的氣化，甲醇氣化罐壓力I. 33MPa，溫度148. 2°C ;其中一段進料流量153015kg/h，經(jīng)與反應(yīng)器出口氣換熱至260°C左右，進入反應(yīng)器，段間冷激氣流量95790kg/h。合成的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)多級冷卻后送至二甲醚精餾塔；反應(yīng)器出口氣溫度34(T350°C。反應(yīng)器的出口氣多級冷卻至70°C左右，進入二甲醚塔進料罐進行氣液分離；二甲醚精餾塔理論塔板數(shù)20，塔頂壓力O. 94MPa，溫度41. 8°C。二甲醚采出量139332kg/h，純度可達到燃料級或氣霧級二甲醚產(chǎn)品標準。塔釜甲醇水溶液送至甲醇精餾塔。甲醇精餾塔理論塔板數(shù)30，進料溫度為169. 4°C，塔頂壓力I. 38MPa，溫度150°C。塔頂甲醇氣流量163206kg/h，側(cè)線雜醇油為間歇采出，塔釜廢水流量55566kg/h。廢水換熱到指定溫度去后續(xù)污水處理工序。整個系統(tǒng)冷卻水(At=I(TC)消耗為 7025t/h，蒸汽(2. 5MPaG)消耗為 135t/h。以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利 涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法，包括甲醇氣相脫水合成反應(yīng)、二甲醚精餾和甲醇精餾三個步驟，其特征在于 (I)甲醇氣相脫水合成反應(yīng) 進料甲醇通過泵分成兩股進入甲醇緩沖罐，一股進入甲醇緩沖罐上部的填料段上方，另一股進入甲醇緩沖罐下部；罐底的甲醇液一股預(yù)熱后作為甲醇精餾塔的塔頂回流液進入到塔的第一塊塔板上，另一股預(yù)熱后進入甲醇氣化罐，使用中壓蒸汽通過甲醇氣化器進行甲醇液的氣化；氣化的甲醇氣與甲醇精餾塔塔頂回收的甲醇氣混合后，一股經(jīng)與二甲醚反應(yīng)器出口氣換熱后進入反應(yīng)器，另一股進入二甲醚反應(yīng)器二段床層入口 ； (2 ) 二甲醚精餾二甲醚反應(yīng)器出口氣經(jīng)換熱器換熱冷卻后，進入二甲醚塔進料罐，進料罐分離出來的氣相和液相進入二甲醚精餾塔的二、三段填料間；二甲醚精餾塔上方第二塊塔板采出二甲醚產(chǎn)品；之后進入二甲醚罐，罐底通過泵加壓送至二甲醚產(chǎn)品罐；二甲醚精餾塔塔頂氣體經(jīng)冷卻后，在二甲醚塔回流罐分離出不凝氣，進入甲醇緩沖罐的填料段下方，二甲醚塔回流罐分離出的液體由泵加壓送至二甲醚精餾塔的第一塊塔板上，二甲醚精 餾塔塔釜得到甲醇和水的混合液，加壓換熱后進入甲醇精餾塔的三、四段填料間； (3)甲醇精餾甲醇精餾塔塔頂?shù)募状細膺M入甲醇氣化罐，塔一、二段填料間的塔板上采出雜醇油，經(jīng)冷卻送至雜醇油緩沖罐，塔釜廢水經(jīng)換熱后送至污水處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法，其特征在于步驟(I)甲醇氣相脫水合成反應(yīng)中，甲醇緩沖罐的罐頂壓力O. 15 O. 20MPa，溫度4(T50°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法，其特征在于步驟(I)甲醇氣相脫水合成反應(yīng)中，甲醇氣化罐壓力I. 2^1. 4MPa，溫度14(Tl50°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法，其特征在于步驟(2)二甲醚精餾中，二甲醚反應(yīng)器的出口氣經(jīng)換熱器換熱冷卻至6(T70°C，進入二甲醚塔進料罐進行氣液分離；二甲醚精餾塔塔頂壓力O. 9 I. OMPa，溫度4(T45°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法，其特征在于步驟(3)甲醇精餾中，甲醇精餾塔的進料溫度為16(Tl70°C，塔頂壓力I. 3 I. 5MPa，溫度145 160°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法，其特征在于所述二甲醚反應(yīng)器采用二段絕熱段間冷激式固定床反應(yīng)器，段間設(shè)置混合室，通過原料氣直接冷激來降低二段床層溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法，其特征在于所述二甲醚精餾塔和甲醇精餾塔均為板式、填料復(fù)合式塔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法，其特征在于所述板式、填料復(fù)合式塔塔板選用篩板，填料選用高效規(guī)整填料。
全文摘要
本發(fā)明涉及甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法，包括甲醇氣相脫水合成反應(yīng)、二甲醚精餾和甲醇精餾三個步驟，本方法考慮到甲醇氣相脫水反應(yīng)的選擇性較高，副產(chǎn)的不凝氣較少，無需單獨設(shè)置洗滌塔，在甲醇緩沖罐的上部設(shè)置了洗滌段，回收二甲醚，減少了設(shè)備投資，也使流程簡潔。本方法考慮到熱集成，盡量減少設(shè)備數(shù)量以減少設(shè)備投資和流程簡潔實用。本方法的二甲醚精餾塔和甲醇精餾塔均為板式、填料復(fù)合式塔，二甲醚精餾塔上方設(shè)置塔板，在第二塊塔板采出二甲醚產(chǎn)品，防止輕餾分污染產(chǎn)品；甲醇精餾塔中上部設(shè)置塔板便于雜醇油的采出。本方法易于操作和控制，優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)，有效利用系統(tǒng)內(nèi)熱量，達到節(jié)能降耗目的。
文檔編號C07C41/09GK102850192SQ20121038422
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者崔健, 李小旭, 曹立英, 陸峰, 林彬彬 申請人:中國天辰工程有限公司, 天津天辰綠色能源工程技術(shù)研發(fā)有限公司