CN102225889B - 一种由甲醇脱水制取二甲醚的方法 - Google Patents

一种由甲醇脱水制取二甲醚的方法 Download PDF

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Abstract

本发明是化工领域的一种由甲醇脱水制取二甲醚的方法，其工艺流程包括：①将外界的原料甲醇送入甲醇缓冲罐与来自甲醇精馏塔塔顶的甲醇混合成甲醇原料；②甲醇原料经甲醇预热器预热后进入甲醇汽化罐汽化；③汽化后的甲醇蒸汽经热反应进入反应器；反应后出来的反应气经进料出料换热器、甲醇换热器、甲醇塔气体再沸器、二甲醚塔进料冷却器换热后进入二甲醚塔进料罐冷凝为汽液两相再分别通入二甲醚精馏塔；④二甲醚精馏塔的蒸汽从塔顶进入二甲醚塔冷凝器冷凝后回流至精馏塔，在侧线经二甲醚产品储罐采出二甲醚产品；塔釜的废水经甲醇预热器与甲醇原料换热后输出。其积极效果是：流程和反应器结构简单，对反应气的热量回收更高效，适于设备的大型化。

Description

一种由甲醇脱水制取二甲醚的方法
技术领域
本发明涉及化工反应设备技术领域，具体地说，是一种由甲醇脱水制取二甲醚的方法。
背景技术
目前，由甲醇脱水制取二甲醚的方法有液相法和气相法两种，其中，气相法是将甲醇蒸汽通过分子筛催化剂催化脱水得到二甲醚，它采用的是气固相催化反应加精馏流程。由甲醇气相脱水制取二甲醚是目前工业上最为成熟且应用最为广泛的二甲醚的生产方法。
中国专利文献（专利申请号201010287747.1）公开了“一种由甲醇生产二甲醚的方法”，其特征是：甲醇先进入汽化分离塔，除去高沸点物质以及杂质后，通过反应器反应后，脱水产物进入填料精馏塔内精馏，得到不同纯度的二甲醚产品。
中国专利文献（CN 1293029C）公开了“一种用甲醇生产二甲醚的方法”，其特征是：采用独特工艺与结构的汽化提馏塔与二甲醚精馏塔结合，不设置用于分离提纯回收二甲醚精馏塔塔釜混合液中甲醇的甲醇回收塔。但是，它们存在的不足是，在节能和环保的环节上还有可进一步提高的空间。
发明内容
本发明的目的在于，在现有技术的基础上，提供一种更为节能与环保的由甲醇脱水制取二甲醚的方法。
甲醇气相脱水制二甲醚必须经历原料加热-反应-冷却-分离的过程，其中最主要的技术就是如何实现加热和冷却过程热量的最优利用。本发明在充分考虑甲醇脱水制二甲醚反应特点的基础上，采用三段绝热段间冷激式反应器，使得进口反应温度可以较低，通过两个段间换热，控制反应产物温度达到最佳反应温度后离开反应器。采用上述结构的反应器，降低了进口物料温度，增加了出口物料温度，使得反应原料不用蒸汽加热仅通过换热就可达到反应温度，同时也使出口物料的冷却水用量下降，能大大节约能源和资源。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种由甲醇脱水制取二甲醚的方法，其特征是，其工艺流程包括：
（1）来自外界（甲醇罐区）的原料甲醇送入甲醇缓冲罐与来自甲醇精馏塔塔顶的甲醇混合构成甲醇原料；
（2）甲醇原料先后经过1号甲醇预热器、2号甲醇预热器及3号甲醇预热器的预热后进入甲醇汽化罐汽化；
（3）汽化后的甲醇蒸汽经过进料出料换热器过热反应到温度240～250℃，从反应器的顶部进入反应器；反应器段间通入甲醇汽化罐的一股原料气进行冷激换热；从反应器出来的反应气温度约365～370℃，经过进料出料换热器、3号甲醇换热器、甲醇塔气体再沸器、二甲醚塔进料冷却器换热后温度为120～125℃进入二甲醚塔进料罐；反应气在二甲醚塔进料罐中冷凝为汽液两相分别通入二甲醚精馏塔；
（4）二甲醚精馏塔塔顶的蒸汽进入 1号二甲醚塔冷凝器冷凝后回流至精馏塔，经检测合格后在侧线经二甲醚产品储罐采出二甲醚产品；塔釜的废水经1号甲醇预热器与甲醇原料换热后输出。
步骤（3）所述的反应器采用三段绝热段间冷激式反应器，其进口反应温度较低，但通过两个段间换热，可控制反应产物温度达到最佳反应温度后离开反应器。
所述二甲醚塔冷凝器顶部采出的部分轻组分经冷凝器冷却后进入甲醇缓冲罐上方的醇洗塔，由部分新鲜甲醇回收其中的二甲醚，气体在塔顶排出。
所述二甲醚精馏塔塔釜的釜液进入甲醇精馏塔，其塔顶的甲醇蒸汽经 2 号二甲醚塔冷凝器冷凝后回流至精馏塔，经检测合格后部分采出的甲醇回到甲醇缓冲罐与来自外界的甲醇原料混合。
本发明的工艺流程包括了以下几个***：①甲醇脱水制二甲醚三段绝热断间冷激式反应器，②甲醇预热和汽化***，③二甲醚精馏***，④甲醇回收***。
本发明和与其最接近的对比技术“一种由甲醇生产二甲醚的方法”（中国专利，申请号201010287747.1 ）相比的不同点是：
（1）对比技术没有说明具体采用何种类型反应器
本发明采用三段绝热断间冷激式反应器，使得进口反应温度可以较低，通过两个段间换热，控制反应产物温度达到最佳反应温度后离开反应器，正是采用了上述结构的反应器，降低了进口物料温度，增加了出口物料温度，使得反应原料不用蒸汽加热仅通过换热就可达到反应温度，同时也使出口物料的冷却水用量下降，大大节约了能源和资源。
（2）对比技术的流程为：原料预热-闪蒸罐-甲醇汽化塔-甲醇脱水反应器-二甲醚精馏塔-洗涤塔；（闪蒸罐液相甲醇与精馏塔釜液由甲醇汽化塔处理，甲醇汽化塔有分离精馏塔釜液甲醇和预热甲醇原料两个功能）；
本发明的流程为：原料预热——闪蒸罐——甲醇脱水反应器——甲醇精馏塔，在流程上显然更精练；（工艺流程中没有设置甲醇汽化塔，二甲醚精馏塔釜液由甲醇精馏塔处理，塔顶得到液相甲醇与新鲜甲醇原料混合循环利用）；
从工艺角度考虑，对比技术不仅流程长、设备多（多了1个洗涤塔、3个换热器）而且设备能耗增加（闪蒸罐需要蒸汽加热），特别是甲醇汽化塔，由于改变了单一的甲醇分离功能，使得能耗大为增加。
（3）对比技术的从反应器出来的反应气依次经气体换热器、汽化塔再沸器1、精馏塔再沸器1、甲醇预热器2、甲醚冷却器热量回收后进入二甲醚精馏塔；
本发明的从反应器出来的反应气依次经过进料出料换热器、3号甲醇换热器、甲醇塔气体再沸器、二甲醚塔进料冷却器换热后进入二甲醚塔进料罐，反应气在二甲醚塔进料罐中冷凝为汽液两相分别通入二甲醚精馏塔；
两者之间有明显区别：本发明采用三段绝热断间冷激式反应器，使得进口反应温度比对比技术低10～20℃，通过两个段间换热，控制反应产物温度达到最佳反应温度后离开反应器，增加了出口物料温度比对比技术增加10～15℃；
本发明在进入反应器前原料不用采用蒸汽加热，而对比技术原料需要经过闪蒸罐的蒸汽加热才能达到反应温度。
（4）对比技术的二甲醚产品由精馏塔塔顶出料；本发明的二甲醚产品由精馏塔侧线出料；两者在设备上区别就是侧线出料在塔的第二块板，二甲醚产品中不凝气组份更少。
（5）对比技术的二甲醚塔釜液、闪蒸罐液相送入甲醇汽化塔处理，甲醇汽化塔塔顶得到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，本发明是由甲醇精馏塔分离二甲醚精馏塔釜液，塔顶得到的液相甲醇回到甲醇缓冲罐与原料甲醇混合； 
对比技术中的进入甲醇汽化塔的二甲醚塔釜液、闪蒸罐液物料中没有经过汽、液分离，增加了甲醇汽化塔的负担。
（6）对比技术中E5进入二甲醚精馏塔同样没有经过汽、液分离，本发明通过汽液分离器103将汽、液分离，分别进入不同的塔板分离，从而大大节约了能耗。
（7）对比技术中设置洗涤塔，说明从二甲醚精馏塔塔顶出料中含有不凝性组分，由于只采用换热器冷凝，使得气相中带有二甲醚产品，需要增加一个洗涤塔回收二甲醚产品，这不但增加设备投资，还增加了闪蒸罐的负担。本发明二甲醚产品侧线出料，不存在上述问题。
附图说明
附图为本发明一种由甲醇脱水制取二甲醚的方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明一种由甲醇脱水制取二甲醚的方法的具体实施方式，但是应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种由甲醇脱水制取二甲醚的方法，其工艺流程为：
（1）将来自外界（甲醇罐区）的原料甲醇送入甲醇缓冲罐（101）与来自甲醇精馏塔（302）塔顶的甲醇混合构成甲醇原料；
（2）甲醇原料先后经过1号甲醇预热器（209）、2号甲醇预热器（210）及3号甲醇预热器（201）的预热后进入甲醇汽化罐（102）汽化；
（3）汽化后的甲醇蒸汽经过进料出料换热器过热反应到温度250～260℃，从反应器顶部进入反应器（401）；在反应器（401）段间通入甲醇汽化罐（102）的一股原料气进行冷激换热；从反应器（401）出来的温度为320～360℃的反应气经过进料出料换热器、3号甲醇换热器（201）、甲醇塔气体再沸器（207）、二甲醚塔进料冷却器（203）换热后进入二甲醚塔进料罐（103）；反应气在二甲醚塔进料罐（103）中冷凝为汽液两相分别通入二甲醚精馏塔（301）；
（3）汽化后的甲醇蒸汽经过进料出料换热器过热反应到温度240～250℃，从反应器的顶部进入反应器（401）；在反应器（401）段间通入甲醇汽化罐（102）的一股原料气进行冷激换热；从反应器（401）出来的温度为365～370℃的反应气经过进料出料换热器、3号甲醇换热器（201）、甲醇塔气体再沸器（207）、二甲醚塔进料冷却器（203）换热后温度为120～125℃进入二甲醚塔进料罐（103）；反应气在二甲醚塔进料罐（103）中冷凝为汽液两相分别通入二甲醚精馏塔（301）；
（4）二甲醚精馏塔（301）塔顶的蒸汽进入 1号二甲醚塔冷凝器（104）冷凝后回流至精馏塔（203），经检测合格后在侧线经二甲醚产品储罐（106）采出二甲醚产品；塔釜的废水经1号甲醇预热器与甲醇原料换热后输出。
此外，由二甲醚塔冷凝器（104）顶部采出的部分轻组分经冷凝器冷却后进入甲醇缓冲罐（101）上方的醇洗塔，由部分新鲜甲醇回收其中的二甲醚，气体在塔顶排出。
从二甲醚精馏塔（301）塔釜的釜液进入甲醇精馏塔（302），其塔顶的甲醇蒸汽经 2 号二甲醚塔冷凝器（105）冷凝后回流至精馏塔（203），经检测合格后部分采出的甲醇回到甲醇缓冲罐（101）与来自外界的甲醇原料混合。

Claims (1)

1.一种由甲醇脱水制取二甲醚的方法，其特征在于，其工艺流程包括：
（1）来自外界的原料甲醇送入甲醇缓冲罐与来自甲醇精馏塔塔顶的甲醇混合构成甲醇原料；
（2）甲醇原料先后经过1号甲醇预热器、2号甲醇预热器及3号甲醇预热器的预热后进入甲醇汽化罐汽化；
（3）汽化后的甲醇蒸汽经过进料出料换热器过热反应到温度240～250℃，从反应器的顶部进入反应器；反应器段间通入甲醇汽化罐的一股原料气进行冷激换热；从反应器出来的反应气温度约365～370℃，经过进料出料换热器、3号甲醇换热器、甲醇塔气体再沸器、二甲醚塔进料冷却器换热后温度为120～125℃进入二甲醚塔进料罐；反应气在二甲醚塔进料罐中冷凝为汽液两相分别通入二甲醚精馏塔；
所述的反应器采用三段绝热段间冷激式反应器，其进口反应温度较低，但通过两个段间换热，可控制反应产物温度达到最佳反应温度后离开反应器；
（4）二甲醚精馏塔塔顶的蒸汽进入 1号二甲醚塔冷凝器冷凝后回流至精馏塔，经检测合格后在侧线经二甲醚产品储罐采出二甲醚产品；
所述二甲醚塔冷凝器顶部采出的部分轻组分经冷凝器冷却后进入甲醇缓冲罐上方的醇洗塔，由部分新鲜甲醇回收其中的二甲醚，气体在塔顶排出；
所述二甲醚精馏塔塔釜的釜液进入甲醇精馏塔，其塔顶的甲醇蒸汽经 2 号二甲醚塔冷凝器冷凝后回流至精馏塔，经检测合格后部分采出的甲醇回到甲醇缓冲罐与来自外界的甲醇原料混合；
塔釜的废水经1号甲醇预热器与甲醇原料换热后输出。
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