CN101941892A

CN101941892A - 一种由甲醇生产二甲醚的方法

Info

Publication number: CN101941892A
Application number: CN 201010287747
Authority: CN
Inventors: 王小勤; 汤洪; 黄维柱; 李淑芳; 杨先忠; 彭奕; 陶涛; 胡文利; 严芳
Original assignee: Sichuan Tianyi Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry; Haohua Chemical Science and Technology Corp Ltd
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2030-09-20
Also published as: CN101941892B

Abstract

本发明属于化学工程领域，是用甲醇为原料，经甲醇气相催化脱水生产二甲醚的方法，具体为一种由甲醇生产二甲醚的方法。一种由甲醇生产二甲醚的方法，其原料甲醇经预热后进入闪蒸罐(V1)，经闪蒸后的液相进入甲醇汽化塔(T1)汽化，汽化后的甲醇与闪蒸汽混合后用反应气(3)加热到反应温度，进入甲醇脱水反应器(R)反应，反应气经多级热量回收后送入精馏塔精馏得到二甲醚产品。本发明充分利用了装置中各物料的热量来进行内部交换，使装置的生产耗能降低，节约了能源。

Description

一种由甲醇生产二甲醚的方法

技术领域

本发明属于化学工程领域，是用甲醇为原料，经甲醇气相催化脱水生产二甲醚的方法，具体为一种由甲醇生产二甲醚的方法。

背景技术

目前，市场上常用的利用甲醇生产二甲醚的方法，主要是利用气相催化脱水生产二甲醚，气相催化脱水生产二甲醚的反应式如下：

2CH₃OH＝(CH₃)₂O+H₂O

上述反应为放热反应，同时还生成极少量的CH₄、H₂、CO、CO₂等副产物。

现有的甲醇催化脱水制二甲醚的生产方法，国外主要有日本东洋工程公司和丹麦托普索公司的气相脱水法，国内有液相脱水法(ZL01107996)和气相法(ZL200410022020、ZL200610079244)。上述液相法为改良混合酸法，存在一定的环保问题，气相法中采用等温反应器和绝热反应器的都有，还有的工艺采用冷管反应器。

现有方法的特点之一是设有甲醇回收塔，用精馏的方法将二甲醚精馏塔塔釜的甲醇水混合液中的甲醇分离提纯，提纯后的甲醇返回循环使用。现有方法的特点之二是从反应器出来的反应气经回收热量后直接送入二甲醚精馏塔，由于回收热量的反应气温度偏高，为了使二甲醚产品合格，精馏塔必须保证较大的回流比，使装置的精馏塔塔径偏大，同时增加了循环冷却水的用量和蒸汽用量，浪费了能源。

发明内容

本发明正是针对以上技术问题，提供可充分利用装置内各物料的热量进行内部换热，使装置生产能耗降低的一种由甲醇生产二甲醚的方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种由甲醇生产二甲醚的方法，原料甲醇经预热后进入闪蒸罐，经闪蒸后的液相进入甲醇汽化塔汽化，汽化后的甲醇与闪蒸汽混合后用反应气加热到反应温度，进入甲醇脱水反应器反应，得到含二甲醚、甲醇和水以及少量不凝气混合的反应气，经热量回收后进入二甲醚精馏塔，经分离后，塔顶得到二甲醚产品，精馏塔塔釜分离出来的甲醇水溶液进入甲醇汽化塔进行甲醇分离，甲醇汽化塔的塔釜废水经回收热量后排出***，如果采用精甲醇为原料，废水中甲醇含量小于10ppm，废水可送去循环水***作为循环水补充水使用；如果采用粗甲醇，废水中甲醇含量小于50ppm，废水送污水处理***处理。

进入甲醇脱水反应器反应后得到的反应气，在气体换热器与进入反应器的原料甲醇换热后送入汽化塔再沸器一，用于加热甲醇汽化塔的塔釜液进行热量回收。

经汽化塔再沸器一回收热量后的反应气送入精馏塔再沸器一，用于加热二甲醚精馏塔的塔釜液进行热量回收。

经精馏塔再沸器一回收热量后的反应气送入甲醇预热器二，用于加热原料甲醇进行热量回收。

经甲醇预热器二回收热量后的反应气送入甲醚冷却器，经循环水冷却后的反应气送入气液分离器，分离后的汽相和液相分别送入二甲醚精馏塔。

汽化塔再沸器二和精馏塔再沸器二出来的蒸汽冷凝水送入闪蒸罐再沸器一进行回收热量，回收热量后的蒸汽冷凝水可以直接送回锅炉***，也可以再送入甲醇预热器一进行预热原料甲醇，再次回收热量后送回锅炉***。

甲醇汽化塔塔釜的废水送入闪蒸罐再沸器二回收热量，回收热量后的废水经冷却水冷却后送出***，或者再送入甲醇预热器一进行预热原料甲醇后送出***。

二甲醚精馏塔经过塔顶冷凝器冷凝后的塔顶不凝气进入气体冷却器用循环冷却水冷却冷凝，冷凝的二甲醚作为产品直接送出，无法冷凝的不凝气再送入洗涤塔洗涤，洗涤塔用原料甲醇作吸收液，洗涤下来的含醚甲醇与原料甲醇混合后进入甲醇预热器一，经洗涤后的不凝气送去火炬或燃料管网。

从甲醇汽化塔侧线采出杂醇，杂醇中甲醇含量为0.05％(wt)，经冷却后送出***。

若蒸汽冷凝水不预热甲醇，可将闪蒸罐再沸器二回收热量后的废水再送入甲醇预热器一预热原料甲醇，回收热量后直接送出***。

一种由甲醇生产二甲醚的方法，包括以下步骤：

(1)原料甲醇含量为70～99.99％，部分原料送入洗涤塔作吸收液，洗涤下来的含醚甲醇与未送入洗涤塔的原料甲醇混合，经二级预热后甲醇被送入闪蒸罐，闪蒸罐设有两台再沸器，分别用蒸汽冷凝水和废水作加热热源；

(2)闪蒸后的液相原料甲醇送入汽化塔顶部进行汽化，同时二甲醚精馏塔中的甲醇水溶液被送入甲醇汽化塔中部，在甲醇汽化塔内进行分离，塔顶分离出的甲醇循环使用，塔釜分离出的废水经热量回收后送出***，塔侧线采出的杂醇经冷却后送出***；

(3)甲醇汽化塔塔顶出来的甲醇蒸汽与闪蒸罐分离的汽相混合后，经气体换热器与反应气换热到反应温度，进入甲醇脱水反应器反应，得到未反应的甲醇、二甲醚、水以及极少量的不凝气混合的反应气，进入气体换热器回收热量；

(4)从气体换热器出来的反应气送入汽化塔再沸器一回收热量，再送入精馏塔再沸器一回收热量，为了充分的利用反应热，经三级热量回收后的反应气再送入甲醇预热器二预热原料甲醇，出来的反应气送入甲醚冷却器用循环冷却水冷却至40～125℃；

(5)冷却后的粗甲醚可以直接送入二甲醚精馏塔，也可以送入气液分离器，分离成汽、液两相后再分别进入二甲醚精馏塔，在精馏塔中进行分离提纯，塔顶得到二甲醚产品，从塔顶冷凝器出来的塔顶不凝气进入气体冷却器进一步冷凝，冷凝后的二甲醚与产品二甲醚混合后一起送出，无法冷凝的不凝气送去洗涤塔洗涤，洗涤后的不凝气送去火炬或燃料管网，洗涤下来的含醚甲醇与原料甲醇混合后进行预热。

本发明的积极效果体现在：采用本工艺生产二甲醚，按精甲醇计，每吨二甲醚的蒸汽消耗可由现在的1.0吨下降到0.65吨左右，循环冷却水循环量可由现在的80吨下降到55吨左右，本发明充分的利用了装置中各物料的热量来进行内部交换，使装置的生产耗能降低，节约了能源，对污染物也进行的处理，环保。

附图说明

图1为本发明中粗甲醚直接进精馏塔的的工艺流程图。

图2为本发明中粗甲醚进行汽液分离后分别进精馏塔的工艺流程图。

其中，V1——闪蒸罐、V2——气液分离器、T1——甲醇汽化塔、T2——二甲醚精馏塔、T3——洗涤塔、R——甲醇脱水反应器、E1——气体换热器、E2——汽化塔再沸器一、E3——精馏塔再沸器一、E4——甲醇预热器二、E5——甲醚冷却器、E6——汽化塔再沸器二、E7——精馏塔再沸器二、E8——闪蒸罐再沸器一、E9——闪蒸罐再沸器二、E10——甲醇预热器一、E11——塔顶冷凝器、E12——气体冷却器、1——含醚甲醇、2——原料甲醇、3——反应气、4——二甲醚、5——甲醇水溶液、6——废水、7——蒸汽冷凝水、8——塔顶不凝气、9——无法冷凝的不凝气、10——洗涤后的不凝气、11——杂醇

具体实施方式

本发明中粗甲醚直接进精馏塔的流程示意图见图1；粗甲醚进行汽液分离后分别进精馏塔的流程示意图见图2。

实施例一：

如图1所示，原料甲醇2为10000kg/h，其中甲醇9950kg/h，水50kg/h，甲醇含量99.5％(wt)，小部分原料甲醇2送入洗涤塔T3，洗涤塔T3为填料塔，洗涤无法冷凝的不凝气9，洗涤后的不凝气10为39.6kg/h，直接送去火炬或燃料管网，洗涤下来的含醚甲醇1量为3855kg/h，与未送入洗涤塔T3的原料混合后送入甲醇预热器一E10用蒸汽冷凝水预热。

甲醇汽化塔T1理论板数为20，操作压力1.0Mpa，侧线采出杂醇11，汽化塔塔釜的废水6其中甲醇含量为0.008％(wt)，从二甲醚精馏塔T2塔釜来的甲醇水溶液5送入甲醇汽化塔T1中部进行分离，塔顶得到的甲醇与原料甲醇2一起进入反应器，塔釜得到废水6量为2808.8kg/h，经回收热量后送去循环水站作补充水使用。

汽化甲醇进入气体换热器E1，与反应气换热到反应温度约260℃，进入反应器R进行甲醇气相催化脱水反应，从甲醇脱水反应器R出来的反应气3温度约为353℃，反应气与汽化甲醇在气体换热器E1换热后，进入汽化塔再沸器一E2、精馏塔再沸器一E3、甲醇预热器二E4回收热量，经四级换热后反应气温度约为143℃。

将反应气3送入甲醚冷却器E5用循环冷却水冷凝冷却，冷却到100℃后直接送入二甲醚精馏塔T2进行分离。二甲醚精馏塔理论板数为15，操作压力0.85～0.9Mpa。进料板为第8块理论板，二甲醚精馏塔T2的回流比为1.1∶1，塔顶采出产品二甲醚7151.6kg/h，纯度为99.3％(wt)，温度40℃，塔顶的不凝气体8送入气体冷却器E12再次冷凝，冷凝下来的二甲醚作为产品送出，无法冷凝的不凝气9进入洗涤塔T3洗涤。

甲醇汽化塔T1和二甲醚精馏塔T2的蒸汽总用量为4450kg/h，循环冷却水循环量为393t/h。

实施例二：

如图1所示，纯度为85％的甲醇原料2为20000kg/h，其中甲醇17000kg/h，水3000kg/h，小部分送入洗涤塔T3，洗涤下来的含醚甲醇1与未送入洗涤塔的甲醇原料2混合，送入甲醇预热器一E10用从闪蒸罐再沸器二E2出来的废水6预热。

预热后的原料甲醇2进入甲醇预热器二E4，用反应气3预热，预热后的甲醇进入闪蒸罐V1，未闪蒸的液体甲醇送入甲醇汽化塔T1上部进行汽化。

甲醇汽化塔T1理论板数为25，操作压力为1.1Mpa。

从二甲醚精馏塔T2塔釜来的甲醇水溶液5送入甲醇汽化塔T1中部进行分离，进料板为从塔顶数起第15块理论板，塔釜得到废水6约为7760.0kg/h，其中甲醇含量为0.035％(wt)，经闪蒸罐再沸器二E9和甲醇预热器一E10回收热量后送出***，从甲醇汽化塔T1中下部采出杂醇11约为86.4kg/h，经循环冷却水冷却后送出***。

汽化甲醇进入气体换热器E1，与反应气换热到约270℃，进入反应器R进行甲醇气相催化脱水反应，从甲醇脱水反应器R出来的反应气3温度在360℃左右。

与汽化甲醇在气体换热器E1换热后的反应气3进入汽化塔再沸器一E2、精馏塔再沸器一E3、甲醇预热器二E4回收热量，经四级换热后反应气温度在136℃左右。

将反应气3送入甲醚冷却器E5用循环冷却水冷凝冷却，冷却后的粗甲醚温度在80℃左右，直接送入二甲醚精馏塔T2进行分离，塔顶得到二甲醚4产品，塔顶的不凝气体8经冷凝洗涤后约为50.8kg/h，直接送去火炬或燃料管网。

二甲醚精馏塔T2理论板数为18，进料板为从塔顶数起第10块理论板，操作压力为0.95Mpa，回流比为0.9∶1，塔顶采出产品二甲醚12105.3kg/h，二甲醚产品中二甲醚纯度为99.1％(wt)，温度43℃。

甲醇汽化塔T1和二甲醚精馏塔T2的蒸汽总用量为9876kg/h，循环冷却水循环量为732t/h。

实施例三：

如图2所示，原料甲醇2为2000kg/h，其中甲醇1820kg/h，水180kg/h，甲醇含量91％(wt)，洗涤塔T3为填料塔，洗涤下来的含醚甲醇1量约为734.6kg/h，与其它甲醇原料混合后送入甲醇预热器一，洗涤后的不凝气10量为5.5kg/h，送去火炬***。

甲醇汽化塔T1理论板数为20，操作压力0.9Mpa，侧线杂醇11从塔顶数起第14块理论板采出，采出量为9.8kg/h，甲醇汽化塔T1塔釜废水6量约为683.1kg/h，其中甲醇含量为0.05％(wt)。

二甲醚精馏塔T2的理论板数为20，操作压力0.75Mpa，从甲醚冷却器E5出来的粗醚冷却到120℃进入气液分离器V2，分离后的汽相从塔顶数起第7块理论板处进入二甲醚精馏塔T2，液相从塔顶数起第13块处进入二甲醚精馏塔T2，二甲醚精馏塔T2回流比为1.6∶1，塔顶采出产品二甲醚1301.6kg/h，纯度为99.5％(wt)，温度35℃。

甲醇汽化塔T1和二甲醚精馏塔T2的蒸汽总用量为995kg/h，循环冷却水循环量为89.4t/h。

Claims

1.一种由甲醇生产二甲醚的方法，其特征在于：原料甲醇经预热后进入闪蒸罐（V1），经闪蒸后的液相进入甲醇汽化塔（T1）汽化，汽化后的甲醇与闪蒸汽混合后用反应气（3）加热到反应温度，进入甲醇脱水反应器（R）反应，得到含二甲醚、甲醇和水以及少量不凝气混合的反应气（3），经热量回收后进入二甲醚精馏塔（T2），经分离后，塔顶得到二甲醚产品（4），精馏塔（T2）塔釜分离出来的甲醇水溶液（5）进入甲醇汽化塔（T1）进行甲醇分离，甲醇汽化塔（T1）的塔釜废水（6）经回收热量后排出***。

2.根据权利要求1的一种由甲醇生产二甲醚的方法，其特征在于：进入甲醇脱水反应器（R）反应后得到的反应气（3），在气体换热器（E1）与进入反应器的原料甲醇（2）换热后送入汽化塔再沸器一（E2），用于加热甲醇汽化塔（T1）的塔釜液进行热量回收。

3.根据权利要求1的一种由甲醇生产二甲醚的方法，其特征在于：经汽化塔再沸器一（E2）回收热量后的反应气（3）送入精馏塔再沸器一（E3），用于加热二甲醚精馏塔（T2）的塔釜液进行热量回收。

4.根据权利要求1的一种由甲醇生产二甲醚的方法，其特征在于：经精馏塔再沸器一（E3）回收热量后的反应气（3）送入甲醇预热器二（E4），用于加热原料甲醇进行热量回收。

5.根据权利要求1的一种由甲醇生产二甲醚的方法，其特征在于：经甲醇预热器二（E4）回收热量后的反应气（3）送入甲醚冷却器（E5），经循环水冷却后的反应气（3）送入气液分离器（V2），分离后的汽相和液相分别送入二甲醚精馏塔（T2）。

6.根据权利要求1的一种由甲醇生产二甲醚的方法，其特征在于：汽化塔再沸器二（E6）和精馏塔再沸器二（E7）出来的蒸汽冷凝水（7）送入闪蒸罐再沸器一（E8）进行回收热量，回收热量后的蒸汽冷凝水（7）可以直接送回锅炉***，也可以再送入甲醇预热器一（E10）进行预热原料甲醇，再次回收热量后送回锅炉***。

7.根据权利要求1的一种由甲醇生产二甲醚的方法，其特征在于：甲醇汽化塔（T1）塔釜的废水（6）送入闪蒸罐再沸器二（E9）回收热量，回收热量后的废水（6）经冷却水冷却后送出***，或者再送入甲醇预热器一（E10）进行预热原料甲醇后送出***。

8.根据权利要求1的一种由甲醇生产二甲醚的方法，其特征在于：二甲醚精馏塔（T2）经过塔顶冷凝器（E11）冷凝后的塔顶不凝气（8）进入气体冷却器（E12）用循环冷却水冷却冷凝，冷凝的二甲醚作为产品直接送出，无法冷凝的不凝气（9）再送入洗涤塔（T3）洗涤，洗涤塔用原料甲醇作吸收液，洗涤下来的含醚甲醇（1）与原料甲醇混合后进入甲醇预热器一（E10），经洗涤后的不凝气（10）送去火炬或燃料管网。

9.根据权利要求1的一种由甲醇生产二甲醚的方法，其特征在于：从甲醇汽化塔（T1）侧线采出杂醇（11），经冷却后送出***。