JP4043248B2 - ジメチルエーテルの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＤＭＥは燃料等に用いられるＬＰＧの代替として注目され、広範囲での利用が検討されている。
【０００３】
ところで、従来、ＤＭＥは図２に示す製造装置を用いて製造されている。すなわち、図２に示す製造装置おいて、反応塔１０１は内部に触媒充填部１０２を有し、外周囲に冷却流体、例えば水が循環する冷却チャンバ１０３が配設されている。水供給流路１０４は、前記冷却チャンバ１０３底部付近に接続されている。蒸気排出流路１０５は、前記冷却チャンバ１０３上部に接続されている。
【０００４】
原料供給流路１０６は、前記反応塔１０１の底部に接続されている。熱交換器１０７は、前記原料供給流路１０６に介装されている。
【０００５】
ＤＭＥ蒸留塔１０８は、前記反応塔１０１にこの反応塔１０１上部に接続された流路１０９を通して接続されている。前記流路１０９は、前記熱交換器１０７と交差接続されている。冷却器１１０は、前記流路１０９に介装されている。
【０００６】
次に、前述した図２に示す製造装置を参照してＤＭＥの製造方法を説明する。
【０００７】
まず、２４０〜３２０℃に加熱した原料、例えば１００体積％メタノールを原料供給流路１０６を通して反応塔１０１に供給することにより、その充填部１０２のアルミナ系触媒のようなＤＭＥ合成用触媒の存在下でＤＭＥが合成される。このとき、ＤＭＥの合成反応は発熱反応であるため、水を水供給流路１０４を通して冷却チャンバ１０３に供給することによって、蒸気排出流路１０５から温水や蒸気を得ることができる。
【０００８】
ＤＭＥを含む反応物は、流路１０９を通してＤＭＥ蒸留塔１０８に供給される。前記反応生成物は、前記流路１０９を流通する間、熱交換器１０７で原料供給流路１０６を流通する原料と熱交換され、反応生成物が冷却され、原料は加熱される。さらに、前記反応生成物は冷却器１１０で冷却されて前記蒸留塔１０８に供給される。この蒸留塔１０８に供給された反生成応物は、ＤＭＥとメタノールを含む水とに分離され、ＤＭＥは前記蒸留塔１０８の上部から排出されて回収され、メタノールを含む水はその底部から排出される。
【０００９】
しかしながら、前述した従来のＤＭＥの製造方法ではＤＭＥ蒸留塔１０８の底部から排出される水はメタノールを含むものの、そのメタノールが有効に利用されることなく廃棄されていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、メタノールを含む原料からＤＭＥに変換でき、かつ蒸留塔から分離、排出された水に含まれるメタノールを前記ＤＭＥの変換時における発熱を利用して水素と二酸化炭素に分解してそのメタノールを有効に利用すること可能なＤＭＥの製造方法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＤＭＥの製造方法は、ジメチルエーテル合成用触媒が充填された内側反応塔と、この反応塔の外側に配置され、メタノール分解用触媒が充填された外側反応塔と、これらの内側および外側の反応塔に接続された蒸留塔とを備えたジメチルエーテルの製造装置を用いて、ジメチルエーテルを製造するにあたり、
前記内側反応容器に加熱したメタノールを含む原料を供給して反応生成物を生成する工程と、
前記反応生成物を前記蒸留塔に供給してジメチルエーテルとメタノールを含む水とに分離する工程と、
前記メタノールを含む水を前記外側反応塔に供給して水素と二酸化炭素に分解する工程と
を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＤＭＥの製造方法を図１を参照して詳細に説明する。
【００１３】
筒状の内側反応塔１は、内部にアルミナ系触媒のようなＤＭＥ合成用触媒の充填部２を有し、外周囲に銅系触媒のようなメタノール分解用触媒の充填部３を有する環状の外側反応塔４が配設されている。
【００１４】
原料供給流路５は、前記内側反応塔１の底部に接続されている。第１、第２の熱交換器６，７は、前記原料供給流路５に介装されている。
【００１５】
ＤＭＥ蒸留塔８は、前記内側反応塔１にこの内側反応塔１上部に接続された流路９1を通して接続されている。前記流路９1は、前記第１熱交換器６と交差接続されている。冷却器１０は、前記流路９1に介装されている。前記蒸留塔８は、その底部が流路９2を通して前記外側反応塔２４に接続されている。ポンプ１１は、前記蒸留塔８近傍の前記流路９2に設けられている。また、前記流路９2は前記第２熱交換器７と交差接続されている。
【００１６】
分岐原料供給流路１２は、前記原料供給流路５から分岐され、前記流路９2に接続されている。冷却器１３が介装された排出流路１４は、前記外側反応塔４に接続されている。
【００１７】
次に、前述した図１に示す製造装置を参照してＤＭＥの製造方法を説明する。
【００１８】
まず、２４０〜３２０℃に加熱した原料、例えば１００体積％のメタノールを原料供給流路５を通して筒状の内側反応塔１に供給することにより、その充填部２のアルミナ系触媒のようなＤＭＥ合成用触媒の存在下でＤＭＥが合成される。このＤＭＥの合成反応は、発熱反応である。
【００１９】
ＤＭＥを含む反応生成物は、流路９1を通してＤＭＥ蒸留塔８に供給される。前記反応生成物は、前記流路９1を流通する間、第１熱交換器６で原料供給流路５を流通する原料と熱交換され、反応生成物が冷却され、原料は加熱される。さらに、前記反応生成物は冷却器１０で冷却されて前記蒸留塔８に供給される。この蒸留塔８に供給された反応生成物は、ＤＭＥとメタノールを含む水とに分離され、ＤＭＥは前記蒸留塔８の上部から排出されて回収される。
【００２０】
一方、メタノールを含む水はポンプ１１の駆動により前記蒸留塔８の底部から流路９2を通して環状の外側反応塔４に供給される。前記メタノールを含む水は、前記流路９2を流通する間、第２熱交換器７で原料供給流路５を流通する原料と熱交換され、その水が加熱され、原料は冷却される。前記外側反応塔４に供給された前記メタノールを含む水は、その充填部３のメタノール分解用触媒の存在下で含有されたメタノールが分解されて水素、二酸化炭素を生成する。このメタノール分解反応は、吸熱反応であり、前記ＤＭＥの合成反応が発熱反応で、これら反応時の熱バランスが均衡するため、熱を有効に利用することが可能になる。
【００２１】
このようなメタノールの分解反応において、前記蒸留塔８底部のメタノール量が少ない場合には原料であるメタノールを前記原料供給流路５から分岐原料供給流路１２を通して前記メタノールを含む水が流通する流路９2に導入する。
【００２２】
前記外側反応塔４で生成された水素、二酸化炭素は、冷却器１３が介装された排出流路１４を通して排気され、回収される。
【００２３】
以上、前述した実施形態によればメタノールを含む原料を内側反応塔１でＤＭＥに変換できるとともに、この内側反応塔２１周囲の環状の外側反応塔４に蒸留塔８から分離されたメタノールを含む水を供給し、前記内側反応塔１で発生する熱（発熱反応熱）とその外側反応塔４に充填されたメタノール分解用触媒を利用して分解することにより、主に水素を得ることができる。
【００２４】
したがって、メタノールを含む原料をＤＭＥに変換でき、さらに蒸留塔８から分離、排出された水に含まれるメタノールを有効に利用することができる。
【００２５】
また、前記メタノールの分解反応において原料であるメタノールを前記原料供給流路５から分岐原料供給流路１２を通して前記メタノールを含む水が流通する流路９2に導入することによって、前記蒸留塔８底部のメタノール量が少ない場合でも適切なメタノールの分解を行うことができ、安定的に水素を得ることができる。
【００２６】
なお、前述した実施形態においてジメチルエーテル合成用触媒が充填された反応塔を内側、メタノール分解用触媒が充填された反応塔を外側に配置したが、これら反応塔を逆に配置してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、メタノールを含む原料からＤＭＥに変換でき、かつ蒸留塔から分離、排出された水に含まれるメタノールをＤＭＥの変換時の熱を利用して主に水素に変換して有効に利用すること可能なＤＭＥの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＤＭＥを製造するための製造装置の一形態を示す概略図。
【図２】従来のＤＭＥを製造するための製造装置を示す概略図。
【符号の説明】
１…内側反応塔、
４…外側反応塔、
８…ＤＭＥ蒸留塔。
Claims (2)
- ジメチルエーテル合成用触媒が充填された内側反応塔と、この反応塔の外側に配置され、メタノール分解用触媒が充填された外側反応塔と、これらの内側および外側の反応塔に接続された蒸留塔とを備えたジメチルエーテルの製造装置を用いて、ジメチルエーテルを製造するにあたり、
前記内側反応容器に加熱したメタノールを含む原料を供給して反応生成物を生成する工程と、
前記反応生成物を前記蒸留塔に供給してジメチルエーテルとメタノールを含む水とに分離する工程と、
前記メタノールを含む水を前記外側反応塔に供給して水素と二酸化炭素に分解する工程と
を含むことを特徴とするジメチルエーテルの製造方法。 - 前記メタノールを含む水に所望量のメタノールを添加することを特徴とする請求項１記載のジメチルエーテルの製造方法。
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