專利名稱：一種漿態(tài)床合成氣制二甲醚反應工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬碳一化學技術領域，具體涉及一種漿態(tài)床合成氣制二甲醚反應工藝及其相應設備。
背景技術：
合成氣制二甲醚反應發(fā)生三個相對獨立的反應一氧化碳加氫合成甲醇反應、甲醇脫水生成二甲醚反應和水氣變換反應。總反應速度與漿態(tài)床反應器的液相成分特性、反應熱力學、催化劑體系、反應條件均有關系。漿態(tài)床反應工藝已有人應用于合成氣制二甲醚，例如美國專利US5218003，US5389689，US5753716，日本專利JP3-181435，他們都采用漿態(tài)床合成氣制二甲醚技術。從目前研究水平看，通常能使合成氣單程轉化率達到30％～50％，二甲醚選擇性達到50％～80％。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種通過優(yōu)化操作條件而提高單程轉化率和二甲醚選擇性的漿態(tài)床合成氣制二甲醚反應工藝和設備。
本發(fā)明漿態(tài)床合成氣制二甲醚反應工藝，采用漿態(tài)床反應器，它將雙功能催化劑懸浮于惰性液體介質中，合成氣首先溶入惰性介質，而后擴散到銅基催化劑表面進行反應生成甲醇，再在甲醇脫水催化劑表面進一步反應生成二甲醚。因此，漿態(tài)床合成氣制二甲醚過程既包括化學過程，又包括溶解、擴散、吸附、解吸等物理過程。特別是通過選用惰性溶劑，研制雙功能催化劑，控制反應溫度，反應壓力，合成氣空速，使整個反應體系有利于二甲醚合成，達到抑制副反應的目的。上述的惰性溶劑為液體石蠟、礦物油、芳烴及其衍生物。上述的雙功能催化劑由甲醇合成催化劑和甲醇脫水催化劑組成，雙功能催化劑平均粒徑50～300目，雙功能催化劑密度0.7～1.5g/cm3。所述的反應溫度200～300℃，所述的反應壓力3.0～7.0MPa。
本發(fā)明所述的溶劑，在反應操作條件下，合成氣溶解度較高，在合成甲醇和二甲醚過程中不影響雙功能催化劑的活性和選擇性，與反應產物互溶性較小，在反應體系中呈液相。該溶劑可以是苯、苯甲醚、聯(lián)苯醚、液體石蠟、礦物油。
本發(fā)明所確定的雙功能催化劑采用金屬鹽與酸性組成共沉淀沉積而成，催化劑中金屬氧化物為氧化銅、氧化鋅、氧化鉻、氧化鈰中的一種或幾種的混合物，酸性組分為分子篩、氧化鋁、磷酸鋁中的一種或幾種的混合物，金屬氧化物在雙功能催化劑中重量百分含量為30％～70％，酸性組分在雙功能催化劑中重量百分含量為25％～65％。酸性組分為自制的或商品假勃姆石在溫度500～600℃條件下恒溫焙燒不少于2h，制得γ-Al2O3，其中金屬氧化物重量CuO為20％～40％，ZnO為15％～30％。
本發(fā)明所確定的反應溫度范圍為200～350℃，最佳反應溫度為230～300℃，漿態(tài)床合成氣制二甲醚反應工藝，有效降低雙功能催化劑脫水組分的活性溫度。假如單獨使用γ-Al2O3作為甲醇脫水制二甲醚的催化劑，其活性溫度要在290℃以上，最佳的脫水活性溫度為300～350℃，在反應溫度為260℃時，γ-Al2O3脫水催化活性幾乎沒有。本發(fā)明解決了雙功能催化劑中甲醇合成組分和甲醇脫水組分之間活性溫度不匹配的問題。
本發(fā)明所確定的反應操作壓力范圍為2.0～10.0MPa，最佳操作壓力為3.0～7.0MPa，合成氣空速為500～5000h-1。
本發(fā)明新型漿態(tài)床制二甲醚反應工藝，由于優(yōu)化了多種操作條件，有效地提高了CO單程轉化率和二甲醚選擇性。


附圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖。附圖1中，R-反應器；E-換熱器；F-氣液分離器；D-定壓器；G-中間罐體；C-循環(huán)壓縮機；H-初冷器；T1-脫CO2塔；T2-二甲醚精餾塔；T3-甲醇精餾塔。
具體實施例方式下面結合實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例一將粒度100～200目的DME-98型雙功能催化劑，與液體石蠟混合均勻后裝入反應器，用N2-H2混合氣還原后，切換成合成氣，合成氣體積組成為(H2/CO＝2.83，CO2 0.64％)，在反應溫度為256℃，反應壓力為4.0MPa，空速為1200h-1的條件下，CO轉化率為67.93％，二甲醚選擇性為94.26％。
實施例二將粒度為100～200目的DME-98型雙功能催化劑，與液體石蠟混合均勻后裝入反應器，用N2-H2混合氣還原后，切換成合成氣，合成氣體積組成為(H2/CO＝2.83，CO20.64％)，在反應溫度為265℃，反應壓力為4.0MPa，空速為1200h-1的條件下，CO轉化率為72.45％，二甲醚選擇性為95.26％。
本發(fā)明漿態(tài)床合成氣制二甲醚反應工藝所用設備包括漿態(tài)床反應器、初冷器、冷凝分離器、循環(huán)壓縮機、CO2脫除器、二甲醚精餾塔以及甲醇精餾塔等設備。漿態(tài)床合成氣制二甲醚反應工藝流程見附圖1，合成氣①進入漿態(tài)床反應器R，以實施例2的操作條件進行合成氣制二甲醚反應，從反應器頂部引出的混合物主要有未反應掉的H2、CO、CO2，生成物二甲醚、甲醇、水以及夾帶出來的溶劑和催化劑。這一混合物首先在初冷器內冷卻，溫度降到約100℃，壓力基本保持不變。初冷器中液相為溶劑、部分甲醇、水以及含有少量夾帶的催化劑，它們在重力作用下返回反應器；氣相混合物進入水冷卻器E3冷凝后，由氣液分離器F進行氣液分離，氣相混合物⑥一部分作為尾氣 放空，其余部分⑦經由循環(huán)壓縮機C增壓后，與新鮮氣⑨混和，作為合成氣①重新進入反應器R。
冷凝液⑩經定壓器D1和換熱器E4進入脫CO2塔T1，脫除CO2后的液相產物，經定壓器D2，中間貯罐G1和換熱器E6后，由二甲醚精餾塔T2分離出合格的二甲醚產品，其余液 由甲醇精餾塔T3分離出甲醇和水。
權利要求
1.一種漿態(tài)床合成氣制二甲醚的反應工藝，其特征是反應工藝主要包括三相漿態(tài)床反應器、初冷器、冷凝分離器、循環(huán)壓縮機、二氧化碳脫除塔、二甲醚精餾塔以及甲醇精餾塔；反應器中引入惰性溶劑，通過控制反應溫度200-350℃、反應壓力2.0-10.0MPa、合成氣空速500-5000h-1，與合成氣、雙功能催化劑形成氣-液-固三相狀態(tài)；雙功能催化劑是銅基催化劑加上γ-Al2O3，其制造方法可以是甲醇合成催化劑與γ-Al2O3機械混合，也可以是共沉淀沉積法，其質量組成配方為CuO 20％-40％，ZnO 15％-30％，Al2O325％-65％。
2.一種如權利要求1所述的漿態(tài)床合成氣制二甲醚的反應工藝，其特征在于所述的惰性溶劑為液體石蠟、礦物油、芳烴及其衍生物。
3.一種如權利要求1所述的漿態(tài)床合成氣制二甲醚的反應工藝，其特征在于控制反應溫度為230-300℃。
4.一種如權利要求1所述的漿態(tài)床合成氣制二甲醚的反應工藝，其特征在于控制反應壓力為3.0-7.0Mpa。
5.一種如權利要求1所述的漿態(tài)床合成氣制二甲醚的反應工藝，其特征在于控制合成氣空速為1000-1400h-1。
全文摘要
一種漿態(tài)床合成氣制二甲醚反應工藝,屬于碳一化學領域。特別是通過選用惰性溶劑,研制雙功能催化劑,控制反應溫度,控制反應壓力,控制合成氣空速,使整個反應體系有利于二甲醚合成,抑制副反應的目的。在反應溫度200－350℃,反應壓力2.0－10.0MPa,合成氣空速500－5000h
文檔編號C07C41/00GK1382676SQ0113410
公開日2002年12月4日 申請日期2001年10月30日 優(yōu)先權日2001年10月30日
發(fā)明者俞提升, 趙思遠, 金漢強, 陳永平, 范超賢, 孫雪玲 申請人:南化集團研究院