ES2856258T3 - Método para la obtención de dimetil éter y dióxido de carbono - Google Patents

Método para la obtención de dimetil éter y dióxido de carbono Download PDF

Info

Publication number
ES2856258T3
ES2856258T3 ES18020582T ES18020582T ES2856258T3 ES 2856258 T3 ES2856258 T3 ES 2856258T3 ES 18020582 T ES18020582 T ES 18020582T ES 18020582 T ES18020582 T ES 18020582T ES 2856258 T3 ES2856258 T3 ES 2856258T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
carbon dioxide
separation
dimethyl ether
hydrogen
methanol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES18020582T
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Peschel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2856258T3 publication Critical patent/ES2856258T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01—Preparation of ethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/152—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the reactor used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01—Preparation of ethers
    • C07C41/09—Preparation of ethers by dehydration of compounds containing hydroxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01—Preparation of ethers
    • C07C41/34—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C41/40—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of physical state, e.g. by crystallisation
    • C07C41/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of physical state, e.g. by crystallisation by distillation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Procedimiento (100) para la producción de dimetil éter, en el cual se forma una carga de reacción que contiene hidrógeno y monóxido de carbono, y dicha carga de reacción se somete a una síntesis directa de dimetil éter recibiendo un producto bruto que contiene dimetil éter, agua, metanol, dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno, donde el producto bruto o una parte de este como carga de separación se somete a una separación, en la que una mezcla intermedia que contiene dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno y que está libre de o es pobre en dimetil éter, agua y metanol se forma mediante la separación de al menos la proporción principal de dimetil éter, agua y metanol, así como de una menor proporción de monóxido de carbono y de hidrógeno de la carga de separación, donde la separación en la que se forma la mezcla intermedia se efectúa meramente por condensación o destilación, caracterizado por que la mezcla intermedia en la separación se proporciona de forma líquida, por que separando al menos la proporción principal de dióxido de carbono de la mezcla intermedia o de una parte de esta y recibiendo una fracción de dióxido de carbono que contiene principalmente o exclusivamente dióxido de carbono se forma una mezcla residual que contiene monóxido de carbono e hidrógeno, y que está libre de o es pobre en dióxido de carbono, por que, en la formación de la carga de reacción, se utiliza al menos la mezcla residual o una parte de esta y por que la carga de reacción está formada de tal manera que en la carga de reacción, la relación molar de hidrógeno a dióxido de carbono es menor que 2 y la carga de reacción presenta del 2 al 10 por ciento molar de dióxido de carbono.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para la obtención de dimetil éter y dióxido de carbono
La invención se refiere a un método para la obtención de dimetil éter y dióxido de carbono, según las reivindicaciones.
Estado de la técnica
El dimetil éter (DME) es el éter de estructura más simple. El dimetil éter contiene dos grupos metilo como radicales orgánicos. El dimetil éter es polar y se usa comúnmente en forma líquida como disolvente. Además, el dimetil éter se puede utilizar como refrigerante y puede sustituir los clorofluorocarbonos convencionales.
En la actualidad, el dimetil éter se utiliza cada vez más en sustitución del gas combustible (gas licuado) y combustibles convencionales como el diésel. Debido a su índice de cetano relativamente alto de 55 a 60, los motores diésel convencionales, por ejemplo, solo necesitan ser modificados ligeramente para operar con dimetil éter. La combustión del dimetil éter es relativamente limpia y no forma hollín. Si el dimetil éter se genera a partir de biomasa, se le denomina biocombustible y, por ello, se puede comercializar con menos impuestos.
El dimetil éter se obtiene convencionalmente del gas de síntesis a través del producto intermedio metanol, que se separa y, a continuación, se deshidrata para conseguir dimetil éter. Por el contrario, la presente invención se refiere a la obtención en una sola etapa o directa de dimetil éter a partir de gas de síntesis. En la presente memoria, por obtención directa se entiende una obtención sin separación de metano intermedia, como ocurre en los métodos convencionales. Las reacciones que tienen lugar en la obtención directa de dimetil éter a partir de gas de síntesis pueden proporcionar igualmente metanol como producto intermedio, que, sin embargo, no se separa, sino que reacciona de inmediato, al menos en parte, obteniéndose dimetil éter. Los métodos adecuados se conocen desde hace tiempo y también se explican a continuación con más detalle.
El gas de síntesis, a su vez, se puede generar a partir de gas natural o biogás mediante procedimientos conocidos, por ejemplo, reformado con vapor. También se conocen otros procedimientos para la obtención de gas de síntesis, por ejemplo, por pirólisis de residuos, biomasa u otros materiales orgánicos.
Del documento WO 2015/106952 A1 se conoce un procedimiento para la producción de dimetil éter, donde se separa dióxido de carbono a partir de gas de síntesis, para obtener un gas de carga que consta principalmente de monóxido de carbono e hidrógeno, que, posteriormente, se transforma en dimetil éter en un proceso de una etapa. Si es necesario, el hidrógeno se separa del gas de síntesis, para obtener un gas de carga con una relación molar definida de hidrógeno a monóxido de carbono.
El documento WO 2015/104290 A1 describe un método para la elaboración por separación técnica de una mezcla de gas, que se forma a partir del flujo de producto de un reactor para la síntesis de dimetil éter a partir de gas de síntesis y que contiene al menos dimetil éter, dióxido de carbono y al menos otro componente de punto de ebullición más bajo que el dióxido de carbono.
Sigue habiendo una necesidad de mejora de los procedimientos de producción de dimetil éter, en particular, de aquellos procedimientos en los que se pueden utilizar gases o mezclas de gases alternativos, que se dan en otros procesos a gran escala como subproductos y, en particular, se pueden generar otros productos.
Descripción de la invención
En este contexto, la presente invención propone un procedimiento tal y como se define en la reivindicación independiente 1.
Las reivindicaciones dependientes, así como la siguiente descripción tienen por objeto las formas de realización preferidas.
Como ya se ha mencionado, el dimetil éter se genera convencionalmente mediante la deshidratación de metanol, en la que se utiliza gas de síntesis para la producción de metanol. El gas de síntesis que se utiliza para la producción de metanol se caracteriza por un número estequiométrico (del ingl. Stoichiometric Number, SN) del gas de síntesis utilizado como carga fresca, que es ligeramente superior a 2. El número estequiométrico expresa la composición del gas de síntesis con respecto a los componentes hidrógeno, dióxido de carbono y monóxido de carbono, de manera que en cada caso se consideran las proporciones molares x. Se calculan como SN = (xH2 - xCO2) / (xCO xCO2).
En la industria se emplean los procedimientos correspondientes. Para más detalles sobre los procedimientos correspondientes y sus variantes véase la bibliografía especializada pertinente, por ejemplo, la publicación “ Dimethyl Ether Technology and Markets” , CHEMYSTEMS PERP Program, Nexant Inc., November 2008 y el DME Handbook del Japan DME Forum, ISBN 978-4-9903839-0-9, 2007.
Como alternativa y, tal y como ya se ha mencionado, se puede obtener dimetil éter directamente de gas de síntesis. Para ello, se combinan en un reactor los catalizadores para la síntesis de metanol y dimetil éter. Igualmente se proporcionan detalles al respecto en el DME-Handbook del Japan DME Forum, Ogawa, T. et al., “ Direct Dimethyl Ether Synthesis” , J. Nat. Gas Chem. 2003, 12, 219-227, Lee, S.-H., “Scale Up Study of DME Direct Synthesis Technology” , In: Proceedings of the 24th World Gas Conference, Buenos Aires, Argentina, 2009 y en el documento WO 2015/104238 A1.
En este caso, también se produce primero un gas de síntesis a partir de un material de carga que contiene carbono, por ejemplo, gas natural, a través de tecnologías conocidas y, posteriormente, se transforma directamente en dimetil éter. Según el número estequiométrico del gas de síntesis fresco utilizado en cada caso, se obtienen dimetil éter y agua (SN > 2) o dimetil éter y dióxido de carbono (SN = 1).
En la síntesis directa de dimetil éter, el hidrógeno y monóxido de carbono se convierten según las siguientes reacciones en metanol (MeOH) y dimetil éter:
2 H2 + CO ^ MeOH (1)
2 MeOH ^ DME H2O (2)
CO H2O ^ CO2 + H2 (3)
En este caso, se trata de reacciones de equilibrio que según la presión, temperatura y composición de carga dan como resultado otra composición de producto. Para un número estequiométrico de 1 se contempla la siguiente reacción neta:
3 H2 + 3 CO ^ DME CO2 (4)
En cambio, para un número estequiométrico superior a 2 se contempla la siguiente reacción neta:
2 H2 + CO ^ DME H2O (5)
En caso de números estequiométricos entre los valores nombrados, se forman agua y dióxido de carbono en paralelo. En procedimientos convencionales, el dióxido de carbono se separa típicamente mediante lavado químico o físico y se puede reciclar para generar gas de síntesis.
En particular, la presente invención se basa en el conocimiento de que para la producción de dimetil éter por síntesis directa también se pueden utilizar de forma particularmente ventajosa, por ejemplo, los gases y mezclas de gases que se dan en procesos de fundición en lugar de gas de síntesis, si estos contienen los componentes necesarios hidrógeno y monóxido de carbono. Como se sabe, según la invención, en este contexto se puede obtener particularmente dióxido de carbono puro o altamente puro como producto de procedimiento adicional. En particular, en fundiciones integradas se forman con frecuencia diferentes gases o mezclas de gases ricos en monóxido de carbono e hidrógeno, por ejemplo, gas de horno de coque (a menudo rico en hidrógeno) y gas de alto horno (a menudo rico en monóxido de carbono). Estos gases o mezcla de gases se utilizan con frecuencia en fundiciones para la integración de calor y para generar electricidad a través de la combustión en una turbina de gas.
Tal y como se ha propuesto en una realización de la presente invención, en cambio, si los gases o mezclas de gases correspondientes se utilizan para la producción de productos de síntesis, en este caso, dimetil éter, se pueden reducir las emisiones de dióxido de carbono liberadas en las combustiones convencionales. Al mismo tiempo, se puede reducir adecuadamente el consumo de materiales de carga que contienen carbono fósil para la producción de gas de síntesis y la producción de los productos obtenidos a partir de este.
Los llamados gases o mezclas de gases o, a su vez, las mezclas formadas a partir de estos presentan típicamente un número estequiométrico, que está claramente por debajo de 2. Como ya se ha mencionado con anterioridad, es por ello por lo que, en la producción directa de dimetil éter, se forma dióxido de carbono en una cantidad no despreciable. No obstante, en este caso no existe la posibilidad de devolver este dióxido de carbono a una generación de gas de síntesis (no presente).
Por ello, en la presente invención, se propone separar el dióxido de carbono formado en la síntesis directa de dimetil éter a partir de una carga alternativa correspondiente, que puede proceder de uno o varios procesos de fundición, pero también de otros procesos y proporcionarlo como producto adicional. En este sentido, la presente invención muestra la posibilidad mediante la cual se puede generar, de una forma relativamente sencilla, dióxido de carbono altamente puro, que sea adecuado para su uso en la industria alimentaria o en síntesis químicas.
Mediante la descarga selectiva de dióxido de carbono propuesta en la invención, otros componentes que se pueden convertir en la síntesis directa de dimetil éter se pueden retroalimentar en esta, de modo que el número estequiométrico se puede aumentar en la carga de reacción dirigida a la síntesis directa de dimetil éter frente a la carga fresca respectiva y/o manejar favorablemente de la manera que se explica con más detalle a continuación.
Esto supone la ventaja adicional de una estabilidad notablemente mejor del catalizador en la síntesis directa de dimetil éter.
En general, se pueden utilizar los gases o mezclas de gases como cargas frescas, mediante el uso de la presente invención para la producción de dimetil éter en los que la relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono (que en ausencia de dióxido de carbono corresponde al número estequiométrico) es significativamente inferior a 2 y en los que están presentes pequeñas cantidades de dióxido de carbono, por ejemplo, inferiores a 1.000 ppm. Por ejemplo, la relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono o el número estequiométrico en el ámbito de la invención es aprox.
1,15.
La presente invención parte de la base de un procedimiento para la producción de dimetil éter, en el cual se forma una carga de reacción que contiene hidrógeno y monóxido de carbono y la carga de reacción se somete a la síntesis directa de dimetil éter para obtener un producto bruto que contiene dimetil éter, agua, metanol, dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno. El producto bruto además de los componentes específicamente mencionados puede contener también otros componentes, en particular, subproductos de la síntesis directa de dimetil éter, que en la separación entran en las respectivas fracciones, según su volatilidad. En particular, en este caso se trata de pequeñas cantidades de metano, etano, ácidos orgánicos y alcoholes superiores.
En la presente memoria, por “carga de reacción” se entiende la mezcla de gas transportada directamente al o a los reactores utilizados en la síntesis directa de dimetil éter, que se convierte en el o los reactores. En este caso, la carga de reacción se forma a partir de una carga fresca y uno o más gases o mezclas de gases y/o fluidos retroalimentados, como también se explicará de nuevo a continuación con más detalle. Una “carga fresca” o “ reposición” representa en la presente memoria un gas o mezcla de gases, que presenta proporciones separadas que no proceden de una mezcla de gas situada aguas abajo del o de los reactores, es decir, de la síntesis directa de dimetil éter, sino que procede de otro proceso químico o tecnológico. Con otras palabras, la carga fresca no comprende ninguna proporción formada en la síntesis directa de dimetil éter.
Como ya se ha mencionado, en el marco de la presente invención, se puede prever, en particular, la formación de una carga fresca correspondiente a partir de una o varias mezclas de gases, que tienen lugar en uno o más procesos de fundición, por ejemplo, a partir de gas de horno de coque y/o gas de alto horno. Se entiende que antes de un uso correspondiente, la mezcla o mezclas de gas pueden estar sometidas, en el marco de la presente invención, a un tratamiento adecuado, por ejemplo, secado, eliminación de impurezas típicas del proceso de fundición, desulfuración, reacción de desplazamiento agua-gas, eliminación de gas ácido y similares, tal y como se sabe fundamentalmente del estado de la técnica.
En el procedimiento empleado en el marco de la presente invención, el producto bruto o una parte de este se somete a una separación como carga de separación, en la que mediante la separación de al menos la proporción principal de dimetil éter, agua y metanol, así como de al menos una menor parte de monóxido de carbono e hidrógeno de la carga de separación, se forma una mezcla intermedia que contiene dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno y que es pobre en o está libre de dimetil éter, agua y metanol. Por tanto, en el marco de la presente invención, el producto bruto puede ser sometido a la separación por completo o solo de una parte definida (es decir, en forma de carga de separación). A continuación, en la separación, se separan al menos la proporción principal de dimetil éter, agua y metanol en las etapas de separación explicadas a continuación mediante un ejemplo y, particularmente, por una combinación de etapas de separación que se efectúan meramente por destilación y condensación, y se obtienen particularmente fracciones separadas o unidas.
Así, la mezcla intermedia ya puede ser rica en dióxido de carbono y formarse debidamente. El contenido en dióxido de carbono en la mezcla intermedia puede ser más del 95 por ciento molar, en particular, más del 96, 97 o 98 por ciento molar. El contenido en dimetil éter es menor al 1 por ciento molar, en particular, menor del 0,1 por ciento molar. En todo caso, hay trazas de contenido en agua y metanol, es decir, mucho menos del 0,1 por ciento molar, en particular, mucho menos del 0,01 por cierto molar.
Los fluidos de cualquier tipo se designan en la presente memoria generalmente como “ ricos” en uno o más componentes contenidos, cuando el contenido en uno o más componentes en base al peso y volumen molar es menor al 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 %, 99 % o 99,5 %. Por el contrario, se designan como “pobres” en uno o más componentes, cuando el contenido en uno o más componentes en base al peso y volumen molar es como máximo el 30 %, 20 %, 10 %, 5 %, 1 % o 0,5 %. En la terminología utilizada en la presente memoria, los fluidos pueden estar “enriquecidos” o “empobrecidos” en uno o varios componentes, donde dichos términos se refieren a un contenido correspondiente en un fluido de partida del cual se haya obtenido el fluido respectivo. Se denomina fluido enriquecido aquel que presenta al menos 2 veces, 5 veces, 10 veces, 100 veces o 1.000 veces el contenido de uno o más componentes con relación al fluido de salida. Por el contrario, se denomina fluido empobrecido aquel que presenta como máximo 0,5 veces, 0,1 veces, 0,01 veces o 0,001 veces el contenido de uno o más componentes con relación al fluido de salida. Un fluido que contiene “principalmente” uno o más componentes es rico en este o estos, como se ha definido anteriormente.
En la terminología utilizada en la presente memoria, un fluido (la denominación de fluido se utiliza también en representación de correspondientes flujos, fracciones, etc.) se deriva de otro fluido (en la presenta memoria se denomina también fluido de salida) o se forma a partir de un tal fluido, cuando presenta al menos algunos componentes contenidos en el fluido de salida u obtenidos a partir de este. Un fluido derivado o formado en este sentido se puede obtener y/o formar a partir del fluido de salida mediante la separación o el desvío de una proporción o uno o más componentes, el enriquecimiento o empobrecimiento en relación con uno o más componentes, la transformación química o física de uno o más componentes, el calentamiento, el enfriamiento, la presurización y similares. Un flujo de material también se puede formar fácilmente, por ejemplo, extrayéndolo del contenedor de almacenamiento o separándolo de otro flujo de material.
Según la invención, está previsto proporcionar la mezcla intermedia de forma líquida en la separación, formar una mezcla residual que contiene monóxido de carbono e hidrógeno y que es pobre en o está libre de dióxido de carbono, separando al menos la proporción principal del dióxido de carbono a partir de la mezcla intermedia o de una parte de esta y obteniendo una fracción de dióxido de carbono que contiene principal o exclusivamente dióxido de carbono; utilizar al menos la mezcla residual o una parte de esta en la formación de la carga de reacción y que la carga de reacción se forma de tal manera, que la relación de hidrógeno a monóxido de carbono en la carga de reacción es menos de 2, en particular, menos de 1,8 o 1,6 y más de 1,2 o 1,4. La carga de reacción presenta además un contenido en dióxido de carbono del 2 al 10 por ciento molar, en particular, del 6 al 8 por ciento molar de dióxido de carbono. Así, el contenido en dióxido de carbono en la carga de separación resulta de un contenido en dióxido de carbono en uno o varios gases o mezclas de gases retroalimentados, que se explicarán en adelante con más detalle y que se emplean en la formación de carga de reacción. El último contenido en dióxido de carbono, a su vez, se ve influenciado particularmente por las condiciones de separación en la separación varias veces mencionada, en particular, la temperatura mínima que se utiliza en la separación. Este último también se explicará de nuevo en adelante.
Un aspecto esencial de la presente invención es que la mezcla intermedia y la fracción de dióxido de carbono se forman sin usar un lavado químico o físico, tal y como se usa convencionalmente para separar dióxido de carbono. En otras palabras, la separación, en la que se forma una mezcla intermedia que contiene dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno y que es pobre en o está libre de dimetil éter, agua y metanol, mediante la separación de al menos la proporción principal de dimetil éter, agua y metanol, así como de al menos una menor proporción de monóxido de carbono e hidrógeno de la carga de separación de dimetil éter, se lleva a cabo puramente por condensación y o destilación. Sin embargo, se entiende que, en caso de una separación por destilación, los condensados de una columna de separación se retroalimentan en esta y se pueden utilizar para el lavado de componentes de una mezcla de gas presente en la columna de separación. No obstante, al contrario que en un lavado físico, en este caso no se utilizan detergentes que no contengan la carga de separación o el producto bruto. También se lleva a cabo la formación de la carga de separación, utilizando el producto bruto o una proporción correspondiente del producto bruto, en particular, sin usar un lavado químico o físico correspondiente. Lo mismo se aplica a la formación de la fracción de dióxido de carbono. De esta manera, en el marco de la presente invención, la formación de la fracción de dióxido de carbono se puede realizar fácilmente en comparación con lavados químicos o físicos empleados convencionalmente con un esfuerzo adicional muy pequeño.
Combinando las medidas según la invención, se consiguen las ventajas anteriormente mencionadas. Proporcionando el fluido de la mezcla intermedia, en particular, como condensado de un condensador de cabeza de una columna de separación dispuesta aguas arriba, el condensado se puede separar en otra columna de separación, proporcionada de forma especialmente sencilla y sin costes, por su construcción relativamente sencilla, que se puede diseñar con un pequeño número de platos y sin condensador de cabeza. En ella, se separan de la fracción intermedia esencialmente además los componentes más ligeros contenidos en esta fracción intermedia, como monóxido de carbono e hidrógeno. Como alternativa, la mezcla intermedia proporcionada de forma fluida también se puede someter a una expansión, en la que los componentes de la mezcla intermedia con una volatilidad menor que el dióxido de carbono se evaporan o se gasifican.
Eliminando dióxido de carbono de una fracción que, de otro modo, se retroalimenta en la síntesis directa de dimetil éter, aumenta la relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono en la carga de reacción en reflujo debidamente formado con otros componentes en torno al reactor o reactores de síntesis, por ejemplo, de un valor de aprox. 1,15 a un valor de aprox. 1,5. Por el contrario, el número estequiométrico, según el contenido en dióxido de carbono puede incluso reducirse, dado el caso, en uno o más gases o mezclas de gases retroalimentados. Como se ha mencionado, de esta manera, se puede conseguir un funcionamiento más estable del catalizador utilizado porque su estabilidad a largo plazo puede aumentar frente a su vida útil. Este hecho se aplica especialmente al contenido en dióxido de carbono mencionado del 2 al 10 por ciento molar. Las composiciones correspondientes dan lugar además a una selectividad y velocidad de reacción mejoradas.
El dióxido de carbono producido en el marco de la presente invención se puede utilizar, en particular, como se ha mencionado, para fines alimentarios. También es posible, introducir parcialmente el dióxido de carbono como refrigerante o antes de o alternativamente a su uso correspondiente como producto en reflujo refrigerante y utilizarlo para proporcionar enfriamiento al proceso. En una variante de procedimiento de este tipo se puede reducir un medio de proceso externo, opcionalmente, en la medida correspondiente o almacenarse por completo. Los campos de aplicación del dióxido de carbono producido según la invención comprenden el uso en procesos químicos, invernaderos y producción de petróleo (lo que se denomina recuperación mejorada de petróleo). El dióxido de carbono correspondiente también se puede almacenar y, por ejemplo, inyectar en capas de roca (lo que se denomina captura y almacenamiento de carbono).
Como ya se ha mencionado, en el marco de la presente invención, en particular, se retroalimenta una cantidad definida de dióxido de carbono en el procedimiento, mediante el cual se obtiene el contenido mencionado en la carga de reacción. Este hecho puede tener lugar, especialmente, mediante un ajuste de temperaturas utilizadas para la separación de condensados en un proceso de separación utilizado, en particular, la temperatura mínima utilizada en este. En el ejemplo representado en la figura, el contenido en dióxido de carbono en el flujo de material Q retroalimentado depende, en particular, de las temperaturas que se han utilizado en el intercambio de calor aguas arriba del separador S3.
Mediante el uso del procedimiento según la invención, es posible diseñar los aparatos usados (reactor o reactores, compresor, columnas de separación) en una instalación correspondiente, considerablemente más pequeños que en una disposición convencional para la síntesis directa de dimetil éter, en la que se utiliza una carga fresca con un número estequiométrico de 2 o una relación molar correspondientemente mayor de hidrógeno a monóxido de carbono. Esto se debe a que la conversión de reacción aumenta considerablemente por la pequeña relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono y la pequeña proporción de dióxido de carbono en la carga de reacción frente a un gas de síntesis con un número estequiométrico de 2. De esta manera, se reduce la cantidad de gas de síntesis significativamente. Al contrario que para la utilización térmica de gases de fundición, como se ha descrito con anterioridad, en el marco de la presente invención, las emisiones del procedimiento completo se pueden reducir notablemente, puesto que el dióxido de carbono resultante no se emite a la atmósfera. Esto se aplica igualmente a otros gases o mezclas de gases utilizados en la presente invención como cargas frescas.
El procedimiento según la invención es especialmente ventajoso, como se ha mencionado en varias ocasiones, si en la formación de la carga de reacción, se utiliza además una carga fresca que contiene hidrógeno y monóxido de carbono, y que está libre de o es pobre en dióxido de carbono, donde en la carga fresca la relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono es de 1,0 a 1,8, en particular 1,05 a 1,6, preferiblemente 1,1 a 1,3. Puesto que la carga fresca es pobre en o está libre de dióxido de carbono, la relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono (considerablemente o por completo) corresponde al número estequiométrico.
Cargas frescas de este tipo se pueden presentar, como se ha mencionado, en particular, en forma de gases o mezclas de gases, que se proporcionan mediante uno o más procesos de fundición. Proporcionar la carga fresca, al menos parcialmente, a través de uno o varios procesos de fundición, en particular, mediante procesos de alto horno y de horno de coque representa, por tanto, una realización especialmente preferida de la presente invención.
Sin embargo, según otra realización de la presente invención, la carga fresca también se puede proporcionar (alternativamente o en proporción) utilizando un proceso de gasificación de carbono. En procesos de gasificación de carbono de este tipo, se produce un gas de síntesis que, según la variante de proceso utilizada (en particular, en la gasificación en seco) presenta una relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono de aprox. 1:3. Para su uso como o como parte de la carga de reacción utilizada según la invención, este gas de síntesis se somete en aquellos a un desplazamiento agua-gas y, posteriormente, por ejemplo, en un lavado, en particular, en un lavado de Rectisol se libera de componentes de azufre y dióxido de carbono. Debido a la baja relación de hidrógeno a monóxido de carbono, que se necesita conseguir para el uso en el marco de la presente invención (al contrario del valor de 2 en los procedimientos convencionales), los aparatos utilizados para el desplazamiento de agua-gas y el lavado antepuesto pueden ser diseñados, por tanto, considerablemente más pequeños, por lo que se reducen los costes de producción y las emisiones de dióxido de carbono.
En el procedimiento según la presente invención, en la separación, se puede formar particularmente una fracción de metanol que contiene principal o exclusivamente metanol y se utiliza en la formación de la carga de reacción. De esta manera, el metanol formado como subproducto en la síntesis directa de dimetil éter se puede convertir ventajosamente en dimetil éter. Como se ha mencionado, también se sintetiza dimetil éter en una síntesis directa de dimetil éter a través del producto intermedio metanol, en la medida en que se utilice un catalizador bifuncional. Así, el metanol se puede convertir debidamente.
En el procedimiento llevado a cabo según la invención, la fracción de dióxido de carbono se puede formar de tal manera que presente al menos un 99, 99,9, 99,99 o 99,995 por ciento molar de dióxido de carbono. Por tanto, en el marco de la presente invención, particularmente también se puede generar el llamado “dióxido de carbono 4.5” , que es adecuado, según normas pertinentes como DIN EN ISO 14175: C1 para su uso en la producción de alimentos.
En el marco de la presente invención, la separación de al menos la proporción principal del dióxido de carbono a partir de la mezcla intermedia o su proporción, en particular, se lleva a cabo usando una columna de separación de dióxido de carbono. Esta columna de separación de dióxido de carbono consiste particularmente en una columna de separación, que puede operar con un evaporador de fondo y sin condensador de cabeza y, por tanto, es de fácil instalación y económico. Además, en el marco de la presente invención también se puede utilizar una columna de separación como columna de separación de dióxido de carbono, que presenta un pequeño número de platos de separación teóricos, en particular, de 5 a 20 platos de separación teóricos. Sin embargo, en lugar de una columna de separación de dióxido de carbono, se puede utilizar solo un equipo para la expansión de la mezcla intermedia. Se puede conseguir una expansión correspondiente para separar gases más ligeros del dióxido de carbono en la mezcla intermedia.
En el procedimiento según la invención, la carga de separación se trata ventajosamente en la separación en una primera columna de separación, en la que se forman un primer fluido de fondo enriquecido de dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno y que contiene agua y metanol, y un primer gas de cabeza empobrecido de dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno, y que está libre de o es pobre en agua y metanol. Si en la carga de separación hay otros componentes más ligeros o pesados, estos se transfieren al primer fluido de fondo o al primer gas de cabeza dependiendo de su volatilidad. El dimetil éter se distribuye en la primera columna entre el gas de cabeza y el fluido de fondo según las propiedades de separación específicamente empleadas, sin embargo, se transfiere en proporciones determinadas tanto al gas de cabeza como al fluido de fondo.
La primera columna de separación presenta, en particular, un condensador de cabeza, en el que se puede utilizar, por ejemplo, agua de refrigeración como refrigerante y mediante el cual una parte del primer gas de cabeza se puede condensar y retroalimentar en la primera columna de separación. La primera columna de separación opera, particularmente, a un nivel de presión de 30 a 100 bares (abs.) y a un nivel de temperatura de 10 a 70 °C (en la cabeza).
En el método propuesto según la invención, el primer fluido de fondo o una parte de este se trata ventajosamente en la separación en una segunda columna de separación, en la que se forman un segundo fluido de fondo que contiene agua y metanol y que es pobre en o está libre de dimetil éter, dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno, y un segundo gas de cabeza que contiene dimetil éter, dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno y que es pobre en o está libre de agua y metanol. De forma análoga a las explicaciones anteriores, si en el primer fluido de fondo o en su parte trasladada a la segunda columna de separación hay componentes más ligeros o pesados, estos se transfieren al segundo fluido de fondo o al segundo gas de cabeza según su volatilidad.
La segunda columna de separación presenta, en particular, un condensador de cabeza, en el que se puede utilizar agua de refrigeración como refrigerante y mediante el cual una parte del segundo gas de cabeza se puede condensar y retroalimentar a la segunda columna de separación. Además, la segunda columna de separación presenta, en particular, un condensador de cabeza, en el que se puede utilizar vapor como medio de calentamiento y mediante el cual una parte del segundo gas de fondo se puede evaporar y retroalimentar en la tercera columna de separación. La segunda columna de separación opera particularmente a un nivel de presión de 15 a 40 bares (abs.) y a un nivel de temperatura de 10 a 100 °C (en la cabeza).
En el procedimiento propuesto según la invención, el segundo fluido de fondo o una parte de este no evaporada y retroalimentada en la segunda columna se trata ventajosamente en la separación en una tercera columna de separación, en la que se forman un tercer fluido de fondo que contiene principal o exclusivamente agua y un tercer gas de cabeza que contiene principal o exclusivamente metanol. El tercer gas de cabeza puede, en particular, condensarse y retroalimentarse en parte en la tercera columna de separación. Otra parte del tercer gas de cabeza condensado se puede comprimir, en particular, mediante una bomba a una presión adecuada, evaporar y volver a la síntesis directa de dimetil éter. De forma análoga a las explicaciones anteriores, en este caso, si en el segundo fluido de fondo o en su parte trasladada a la tercera columna de separación hay componentes más ligeros o pesados, estos se transfieren al tercer fluido de fondo o al tercer gas de cabeza según su volatilidad.
La tercera columna de separación presenta, en particular, un condensador de cabeza, en el que se puede utilizar agua de refrigeración como refrigerante y mediante el cual una parte del tercer gas de cabeza se puede condensar y retroalimentar a la tercera columna de separación. Además, la tercera columna de separación presenta, en particular, un evaporador de fondo, en el que se puede utilizar vapor como medio de calentamiento y mediante el cual una parte del tercer fluido de fondo se puede evaporar y llevar a la tercera la tercera columna de separación. La tercera columna de separación opera particularmente a un nivel de presión de 1 a 10 bares (abs.) y a un nivel de temperatura de 30 a 140 °C (en la cabeza).
En el marco de la presente invención, está previsto, en particular, someter el primer gas de cabeza o una parte de este, en particular, una proporción no condensada de este, a una refrigeración gradual formando condensados. De esta manera, en particular, la refrigeración puede comprender una primera etapa de refrigeración a un nivel de temperatura de 20 a -10 0C, en la que se utiliza como refrigerante agua de refrigeración, dióxido de carbono o un refrigerante rico en hidrocarburos, como propano o propeno; una segunda etapa de refrigeración a un nivel de temperatura de -10 a -30 °C, en la que se utiliza como refrigerante dióxido de carbono o un refrigerante rico en hidrocarburos, como propano o propeno, y una tercera etapa de refrigeración a un nivel de temperatura de -20 a -50 °C, en el que se utiliza como refrigerante dióxido de carbono o un refrigerante rico en hidrocarburos, como propano o propeno. Después de cada etapa de refrigeración, se puede alimentar con fluido debidamente refrigerado, en particular, un separador, del que se puede extraer una fracción en forma de fluido o gas. Las fracciones en forma de gas se llevan respectivamente a la siguiente etapa de refrigeración. En lugar de las tres etapas de refrigeración mencionadas, también se puede realizar un número mayor o menor de etapas de refrigeración, donde, sin embargo, particularmente, en la última etapa de refrigeración la temperatura no desciende a un nivel de temperatura de -55 °C para no obtener dióxido de carbono sólido.
Por el contrario, un residuo que permanece en forma de gas en la refrigeración gradual del gas de cabeza o su proporción, es decir, la fracción que continúa habiendo en forma de gas tras la última etapa de refrigeración o una parte de esta se utiliza ventajosamente en la formación de la carga de reacción; por tanto, vuelve a la síntesis directa de dimetil éter como parte de la carga de reacción. Como se ha mencionado, un contenido en dióxido de carbono en la fracción que permanece en forma de gas tras la tercera etapa de refrigeración depende de las temperaturas en la separación.
En el marco de la presente invención, los condensados formados en la refrigeración gradual o una proporción de estos y el segundo gas de cabeza o una proporción de este, en particular, una proporción del segundo gas de cabeza no condensada y retroalimentada en la segunda columna de separación se tratan en una cuarta columna de separación, en la que se forman un cuarto gas de cabeza que contiene dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno y que es pobre en o está libre de dimetil éter, y un cuarto fluido de fondo que contiene principal o exclusivamente dimetil éter. En este caso, también se aplica a su vez que, si posteriormente, los fluidos que alimentan la cuarta columna de separación contienen componentes más ligeros o pesados, estos se transfieren al cuarto fluido de fondo y/o al cuarto gas de cabeza. En el marco de la presente invención, la cuarta columna de separación también puede operar de tal manera que una proporción determinada del dióxido de carbono se transfiera al cuarto gas de cabeza, de modo que este también pueda volver a la síntesis directa de dimetil éter.
En el marco de la presente invención, en particular, una parte del cuarto gas de cabeza se condensa y, en parte, se retroalimenta en la cuarta columna de separación y, en parte, se utiliza como la mezcla intermedia, donde una parte no condensada del cuarto gas de cabeza o una parte de este se utiliza en la formación de la carga de reacción. De esta manera, la carga de separación fluida se puede proporcionar para la separación de dióxido de carbono, que se puede tratar de forma particularmente sencilla y eficiente en la columna de separación de dióxido de carbono.
A continuación, la invención se explicará con mayor detalle haciendo referencia a la figura anexa, en la que se ilustra una realización de la invención.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 ejemplifica un método según una realización de la invención.
Descripción detallada de las figuras
En la Figura 1 se ilustra un método según una realización de la invención en forma de un diagrama de flujo de proceso simplificado y que se representa en su conjunto con el número 100.
En el procedimiento 100 se proporciona un flujo de material A mediante uno o más procesos de fundición que se representa o representan en su conjunto de forma simplificada con el número 10. Como se ilustra de forma simplificada en la presente memoria con el número 20, el flujo de material A también se puede purificar de la manera adecuada, mediante la cual se obtiene un flujo de material B purificado. El flujo de material B presenta en la realización ilustrada en la presente memoria una relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono de notablemente menos de 2, por ejemplo, de 1 a 1,5 o 1,1 a 1,2, en particular, de aprox. 1,15. Otros valores posibles ya se han explicado.
En el ejemplo representado, el flujo de material B purificado se incorpora a dos flujos de material I y Q retroalimentados, cuya composición se explica abajo. Un flujo de carga C formado de esta manera se lleva a una síntesis directa de dimetil éter 30 utilizando uno o más reactores equipados con catalizadores adecuados.
En la síntesis directa de dimetil éter 10, se obtiene un flujo de producto bruto D, que se refrigera de manera no específicamente ilustrada en la presente memoria. La refrigeración puede llevarse a cabo, por ejemplo, al menos en parte por integración de calor con un flujo de material o más, por ejemplo, el flujo de material B depurado o el flujo de material C. Una primera columna de separación C1 se alimenta con el flujo de producto bruto D adecuadamente enfriado.
El gas de cabeza de la primera columna de separación C1 se refrigera y se condensa parcialmente. La proporción condensada del gas de cabeza de la primera columna de separación C1 se retroalimenta a la primera columna de separación C1 como reflujo. La proporción no condensada del gas de cabeza de la primera columna de separación C1 se somete en forma de flujo de material E a una refrigeración gradual adicional, que se explica más abajo. El fluido de fondo de la primera columna de separación C1 se transporta en forma de flujo de material F a una segunda columna de separación C2 a través de una válvula no específicamente representada. El fluido transportado a la segunda columna de separación en forma de flujo de material F contiene principal o exclusivamente metanol y agua, así como dimetil éter y otros gases disueltos.
En la segunda columna de separación C2 el fluido que alimenta la segunda columna de separación C2 en forma de flujo de material F se libera de dimetil éter y otros gases disueltos, que se transfieren al gas de cabeza de la segunda columna de separación. Un fluido de fondo de la segunda columna de separación C2 contiene así principal o exclusivamente metanol y agua, así como en su caso componentes de mayor punto de ebullición. Este se evapora parcialmente en un evaporador de fondo y retorna en forma de gas a la segunda columna de separación C2. El gas de cabeza de la segunda columna de separación C2 se refrigera y se condensa parcialmente. La proporción condensada del gas de cabeza de la segunda columna de separación C2 se retroalimenta a la segunda columna de separación C2 como reflujo. La proporción no condensada del gas de cabeza de la segunda columna de separación C2 en forma de flujo de material G se somete a una separación adicional, que se explica más abajo. El fluido de fondo de la segunda columna de separación C2 o su proporción no evaporada y devuelta a la segunda columna de separación C2 se transporta a una tercera columna de separación C3 en forma de un flujo de materia1H a través de una válvula no específicamente representada.
En la tercera columna de separación C3, el fluido que alimenta la tercera columna de separación C3 en forma de flujo de material H se separa en un gas de cabeza que contiene principal o exclusivamente metanol y un fluido de fondo que contiene principal o exclusivamente agua. También puede contener otros componentes más pesados. El gas de cabeza de la tercera columna de separación C3 se refrigera, se condensa y, una parte, alimenta la tercera columna de separación C3 como reflujo y, la otra parte, se devuelve al procedimiento 100 en forma del flujo de material I ya mencionado. Sin embargo, tal y como se ha mencionado, pero no se ha ilustrado explícitamente, en este caso, el flujo de material I en forma líquida puede presurizarse y evaporarse. El fluido de fondo de la tercera columna de separación C3 se evapora, en parte, en un evaporador de fondo y se devuelve en forma de gas a la tercera columna de separación C3, y se lleva a cabo, en parte, en forma de flujo de material K del procedimiento 100.
El gas de cabeza de la primera columna de separación C1, extraído del ya mencionado flujo de material E contiene principal o exclusivamente dimetil éter, dióxido de carbono y gases disueltos de punto de ebullición más bajo, en particular, hidrógeno y monóxido de carbono, sin embargo, es pobre en o está libre de agua y metanol. El flujo de material E se transfiere a una refrigeración gradual, donde tras cada etapa de refrigeración, los condensados se dividen respectivamente en separadores S1, S2 y S3 y se sustraen en forma de flujos de material L, M y N de los separadores S1, S2 y S3. Como se ha mencionado, en lugar de las etapas de refrigeración y condensación mostradas, también se pueden emplear más o menos etapas de refrigeración y condensación. A continuación, las proporciones que permanecen en forma de gas en los separadores S1 y S2 se refrigeran y se transfieren en forma de flujos de material O y P al siguiente separador respectivo S2 o S3. Una proporción que permanece en forma de gas también en el separador S3 se transfiere al procedimiento 100 como parte del flujo de material ya mencionado. El flujo de material Q se puede utilizar en un intercambiador de calor no específicamente representado para la recuperación de frío y se comprime para devolverlo a la síntesis directa de dimetil éter 30 a una presión adecuada.
Los fluidos proporcionados en forma de los flujos de material explicados G, L, M y N, ricos en dimetil éter, que además contienen dióxido de carbono y gases más ligeros que el dióxido de carbono y disueltos de punto de ebullición más bajo, en particular, hidrógeno y monóxido de carbono, y que en cambio son pobres en o están libres de agua y metanol se transfieren a una cuarta columna de separación C4 para la separación de DME. En la cuarta columna de separación C4, se forman un fluido de fondo que contiene principal o exclusivamente dimetil éter y un gas de cabeza que contiene principal o exclusivamente dióxido de carbono y gases de punto de ebullición más bajo, en particular, hidrógeno y monóxido de carbono. El gas de cabeza de la cuarta columna de separación C4 se refrigera y se condensa parcialmente. Una proporción condensada del gas de cabeza de la cuarta columna de separación C4 se devuelve, en parte, a la cuarta columna de separación C4 como reflujo y, en parte, en forma de una corriente de material R se alimenta una quinta columna de separación C5. Una proporción no condensada del gas de cabeza de la cuarta columna de separación C4 se transfiere al procedimiento 100 como parte del flujo de material Q ya mencionado. El fluido de fondo de la cuarta columna de separación C4 se evapora, en parte, en un evaporador de fondo y se retroalimenta en forma de gas a la cuarta columna de separación C4, y en parte se lleva a cabo en forma de flujo de material S como producto de dimetil éter del procedimiento 100. El producto de dimetil éter puede tener particularmente calidad de combustible.
El gas de cabeza de la cuarta columna de separación C4 condensado, en forma de flujo de material R, que alimenta la quinta columna de separación C5 se separa en la quinta columna de separación C5 en un fluido de fondo que contiene principal o exclusivamente dióxido de carbono y un gas de cabeza que contiene principal o exclusivamente los gases de un punto de ebullición más bajo, en particular, hidrógeno y monóxido de carbono. El gas de cabeza se puede retroalimentar al procedimiento 100 como parte del flujo de material Q. En particular, este se puede incorporar y comprimir con la proporción no condensada del gas de cabeza de la cuarta columna de separación C4, antes de su incorporación a la proporción que permanece en forma de gas en el separador S3. El fluido de fondo de la quinta columna de separación C5 se evapora, en parte, en un evaporador de fondo y se retroalimenta en forma de gas a la quinta columna de separación C5, y en parte se saca en forma de flujo de material T como producto de dióxido de carbono del procedimiento 100. La quinta columna de separación C5 puede estar diseñada de forma relativamente más sencilla y presentar solo un pequeño número de platos de separación. Se puede prescindir de un condensador de cabeza. No obstante, utilizando la quinta columna de separación C5, el producto de dióxido de carbono sacado en forma de flujo de material T se puede obtener con gran pureza y, por ejemplo, se puede proporcionar en calidad alimentaria como el llamado dióxido de carbono 4.5. Como se ha mencionado y, como alternativa al uso de una quinta columna de separación C5, que en la presente memoria también se denomina columna de separación de dióxido de carbono, también se puede realizar una purificación adecuada mediante una expansión con la posterior separación de fluido-gas.
Por lo tanto, eliminando el dióxido de carbono en la quinta columna de separación C5, se puede obtener la ventaja de una eliminación de dióxido de carbono completa o casi completa, proporcionando al mismo tiempo un producto de dióxido de carbono atractivo. Debido a que solo los gases de punto de ebullición más bajo, en particular, hidrógeno y monóxido de carbono, así como metanol se retroalimentan al procedimiento 100, es decir, a la síntesis de DME 30, es posible ajustar las condiciones de proceso mencionadas. En particular, empleando el flujo de material B purificado con las especificaciones arriba nombradas y la retroalimentación explicada es posible ajustar una relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono en el rango mencionado, especialmente, de aprox. 1,5 o aumentar a un tal valor.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Procedimiento (100) para la producción de dimetil éter, en el cual se forma una carga de reacción que contiene hidrógeno y monóxido de carbono, y dicha carga de reacción se somete a una síntesis directa de dimetil éter recibiendo un producto bruto que contiene dimetil éter, agua, metanol, dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno, donde el producto bruto o una parte de este como carga de separación se somete a una separación, en la que una mezcla intermedia que contiene dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno y que está libre de o es pobre en dimetil éter, agua y metanol se forma mediante la separación de al menos la proporción principal de dimetil éter, agua y metanol, así como de una menor proporción de monóxido de carbono y de hidrógeno de la carga de separación, donde la separación en la que se forma la mezcla intermedia se efectúa meramente por condensación o destilación, caracterizado por que la mezcla intermedia en la separación se proporciona de forma líquida, por que separando al menos la proporción principal de dióxido de carbono de la mezcla intermedia o de una parte de esta y recibiendo una fracción de dióxido de carbono que contiene principalmente o exclusivamente dióxido de carbono se forma una mezcla residual que contiene monóxido de carbono e hidrógeno, y que está libre de o es pobre en dióxido de carbono, por que, en la formación de la carga de reacción, se utiliza al menos la mezcla residual o una parte de esta y por que la carga de reacción está formada de tal manera que en la carga de reacción, la relación molar de hidrógeno a dióxido de carbono es menor que 2 y la carga de reacción presenta del 2 al 10 por ciento molar de dióxido de carbono.
  2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la mezcla intermedia se forma de tal manera que presenta un contenido en dióxido de carbono de más del 95 por ciento molar, un contenido en dimetil éter de menos del 1 por ciento molar y un contenido en agua y metanol de menos del 0,1 por ciento molar.
  3. 3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en la formación de la carga de reacción se utiliza además una carga fresca que contiene hidrógeno y monóxido de carbono, y que está libre de o es pobre en dióxido de carbono, donde en la carga fresca una relación molar de hidrógeno a monóxido de carbono es de 1,0 a 1,8.
  4. 4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que la carga fresca se proporciona mediante uno o más procesos de fundición (10).
  5. 5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde en la separación se forma una fracción de metanol que comprende principal o exclusivamente metanol y se utiliza en la formación de la carga de reacción.
  6. 6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fracción de dióxido de carbono se forma de tal manera que presenta al menos un 99 por ciento molar de dióxido de carbono.
  7. 7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la separación al menos de la proporción principal de dióxido de carbono de la mezcla intermedia o su proporción se lleva a cabo mediante el uso de una columna de separación de dióxido de carbono (C5) o expandiendo la mezcla intermedia o su proporción.
  8. 8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la columna de separación de dióxido de carbono (C5) opera con un evaporador de fondo y sin un condensador de cabeza y/o en el que se utiliza una columna de separación como columna de separación de dióxido de carbono (C5) que presenta 5 a 20 platos de separación teóricos.
  9. 9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la carga de separación se trata en la separación en una primera columna de separación (C1), en la que se forman un primer fluido de fondo enriquecido en dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno y que contiene agua y metanol, y un primer gas de cabeza empobrecido de dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno, y que está libre de o es pobre en agua y metanol.
  10. 10. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el primer fluido de fondo o una parte de este se trata en la separación en una segunda columna de separación (C2), en la que se forman un segundo fluido de fondo que contiene agua y metanol, y que es pobre en o está libre de dimetil éter, dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno; y un segundo gas de cabeza que contiene dimetil éter, dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno, y que es pobre en o está libre de agua y metanol.
  11. 11. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el segundo fluido de fondo o una parte de este se trata en la separación en una tercera columna de separación (C3), en la que se forman un tercer fluido de fondo que contiene principal o exclusivamente agua y un tercer gas de cabeza que contiene principal o exclusivamente metanol.
  12. 12. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que el primer gas de cabeza o una parte de este se somete a una refrigeración gradual formando condensados, donde un residuo o una parte de este que permanece en forma de gas en la refrigeración gradual del gas de cabeza o su proporción se utiliza aquí en la formación de la carga de reacción.
  13. 13. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, en el que los condensados o una proporción de estos y el segundo gas de cabeza o una proporción de este se tratan en una cuarta columna de separación (C4), en la que se forman un cuarto gas de cabeza que contiene dióxido de carbono, monóxido de carbono e hidrógeno y que es pobre en o está libre de dimetil éter, y un cuarto líquido de fondo que contiene principal o exclusivamente dimetil éter.
  14. 14. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que una parte del cuarto gas de cabeza se condensa y en parte se retroalimenta en la cuarta columna de separación, y en parte se utiliza como la mezcla intermedia (de la que se obtiene el producto de CO2), donde una parte no condensada del cuarto gas de cabeza o una parte de este se utiliza en la formación de la carga de reacción.
ES18020582T 2017-11-22 2018-11-07 Método para la obtención de dimetil éter y dióxido de carbono Active ES2856258T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017010788.2A DE102017010788A1 (de) 2017-11-22 2017-11-22 Verfahren und Anlage zur Gewinnung von Dimethylether und Kohlendioxid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2856258T3 true ES2856258T3 (es) 2021-09-27

Family

ID=64401953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES18020582T Active ES2856258T3 (es) 2017-11-22 2018-11-07 Método para la obtención de dimetil éter y dióxido de carbono

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3521267B1 (es)
CN (1) CN109809963A (es)
DE (1) DE102017010788A1 (es)
ES (1) ES2856258T3 (es)
RU (1) RU2018140857A (es)
ZA (1) ZA201807845B (es)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2022207712A1 (en) 2021-01-15 2023-07-06 Cri Hf Methanol synthesis reactor
EP4116285A1 (de) 2021-07-08 2023-01-11 Linde GmbH Verfahren und anlage zur herstellung von dimethylether
EP4276086A1 (de) 2022-05-10 2023-11-15 Linde GmbH Verfahren und anlage zur herstellung von dimethylether
EP4311824A1 (de) 2022-07-25 2024-01-31 Linde GmbH Verfahren und anlage zur herstellung von dimethylether

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1190405C (zh) * 2002-05-15 2005-02-23 中国科学院工程热物理研究所 精制二甲醚同时回收二氧化碳的分离工艺
MY183973A (en) * 2014-01-07 2021-03-17 Linde Ag Processing by a separation technique of a gas mixture formed from a product stream of a dimethyl reactor
TWI652257B (zh) 2014-01-07 2019-03-01 德商林德股份有限公司 藉由分離技術處理二甲醚反應器之產物流的方法
DE102014000507A1 (de) * 2014-01-16 2015-07-16 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Dimethylether
EP2898943B1 (de) * 2014-01-28 2016-11-16 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Anlage zur Gewinnung von Dimethylether aus Synthesegas

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017010788A1 (de) 2019-05-23
RU2018140857A (ru) 2020-05-20
EP3521267B1 (de) 2020-12-30
EP3521267A1 (de) 2019-08-07
ZA201807845B (en) 2019-08-28
CN109809963A (zh) 2019-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2856258T3 (es) Método para la obtención de dimetil éter y dióxido de carbono
JP7372282B2 (ja) 再生可能な有機原料に由来する高い生物起源含量を有する燃料及び燃料添加剤
AU2018364702B2 (en) Systems and methods for production and separation of hydrogen and carbon dioxide
US5295350A (en) Combined power cycle with liquefied natural gas (LNG) and synthesis or fuel gas
US8236072B2 (en) System and method for producing substitute natural gas from coal
US20080098654A1 (en) Synthetic fuel production methods and apparatuses
CN103316567B (zh) 用于从气流回收酸气的***
AU2007321504A1 (en) Process for obtaining carbon dioxide
JP2019537631A (ja) 部分酸化を使用した電力生産のためのシステムおよび方法
WO2013072320A1 (en) Thermally integrated process and apparatus for purification and separation of components of a synthesis gas
GB2457970A (en) Energy conversion process for sequestration of carbon dioxide
US20150203359A1 (en) System and Process for Producing Ammonia Using an Ion Transport Membrane, Gasifier, and Ammonia Synthesis Unit
EP1278700B1 (en) Hydrogen derived from methanol cracking is used as a clean fuel for power generation while reinjecting co-product carbon dioxide
US8475571B2 (en) System for gas purification and recovery with multiple solvents
US8784516B2 (en) Process for the production of hydrogen with intermediate-pressure purging
TW202219021A (zh) 用於製造二甲醚的方法與設備
EP2896598A1 (en) System and process for producing ammonia using an ion transport membrane, gasifier, and ammonia synthesis unit
US20120217148A1 (en) Method for operating a coke oven arrangement
KR20070067827A (ko) 제강 공정 부생가스를 이용한 수소 및 액체연료 생산 방법
Facilitates et al. Gas to Hydrogen Power Process