專利名稱：用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法中，中國專利公告號CN1073979C是比較具有代表性的一篇二甲醚生產(chǎn)方法加熱到一定溫度的甲醇原料首先進入反應(yīng)器進行脫水反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻、冷凝后進入二甲醚精餾塔分離，根據(jù)調(diào)整二甲醚精餾塔的回流比，塔頂?shù)玫讲煌兌鹊亩酌旬a(chǎn)品，含甲醇和水的塔釜液進入甲醇回收塔進行進一步分離，分離出的塔頂甲醇回收作為原料，廢水從塔釜排出系統(tǒng)。在該方法中，冷熱能量已經(jīng)得到了一定程度的利用。原料甲醇需加熱到一定的溫度進行反應(yīng)，此過程需要外界提供熱量，同時放熱反應(yīng)得到的高溫產(chǎn)物又需要降溫進行精餾脫除二甲醚和回收甲醇，此過程中的高溫產(chǎn)物用于和原料甲醇換熱，將甲醇加熱到反應(yīng)所需溫度。然而，反應(yīng)產(chǎn)物中的熱量并沒有完全得到有效的利用，和甲醇原料換過熱的反應(yīng)產(chǎn)物中的熱量由于其品級較低，不能繼續(xù)用于加熱流程中其他換熱器，如二甲醚精餾塔再沸器。根據(jù)此傳統(tǒng)工藝方法，年產(chǎn)60萬噸的二甲醚裝置，其所需熱量為60. 0MW，所需冷量為 60. 5MW。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的運行能耗大的問題，提供一種新的工業(yè)甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚的方法，該方法具有運行能耗低的優(yōu)點。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法，包括以下步驟①原料甲醇1與甲醇回收塔16分離出的循環(huán)甲醇2混合后進入甲醇預熱器3進行預熱，得到物料4;②物料4與反應(yīng)器7出口的脫水反應(yīng)產(chǎn)物8在反應(yīng)進出料換熱器5中換熱并經(jīng)汽化后得到物料6 ；③物料6進入反應(yīng)器7中與催化劑接觸，發(fā)生脫水反應(yīng)；④脫水反應(yīng)產(chǎn)物8與物料4換熱后得到物料9作為甲醇回收塔再沸器10的熱源；⑤甲醇回收塔再沸器10的出口物料11在甲醇預熱器3中換熱后得到物料12 ；⑥物料12經(jīng)二甲醚精餾塔13分離后，得到二甲醚產(chǎn)品14以及甲醇和水的混合物物流15 ；⑦物料15經(jīng)甲醇回收塔16分離后得到甲醇產(chǎn)品2循環(huán)再用，廢水17排往廢水處理。在上述技術(shù)方案中，原料甲醇可以是工業(yè)甲醇或是粗甲醇；甲醇預熱器3冷側(cè)的出口溫度為50 145 °C ；反應(yīng)進出料換熱器5冷側(cè)的出口溫度為230 500 °C ；反應(yīng)器7形式為固定床或流化床，脫水催化劑為氧化鋁、分子篩催化劑，反應(yīng)器操作溫度為230 500°C，操作壓力為0. 5 3. OMPaG ；二甲醚精餾塔13采用填料塔或板式塔，進料從中部進入塔內(nèi)， 理論塔板數(shù)為5 40塊，二甲醚從塔頂蒸出，而甲醇和水的混合從塔釜排出；塔的塔頂操作壓力為1. 0 3. OMPa，操作溫度為45 210°C ；甲醇回收塔16采用填料塔或板式塔，進料從中下部進入塔內(nèi)，理論塔板數(shù)為10 40塊，甲醇從塔頂蒸出，而廢水從塔底排出；塔的塔頂操作壓力為0. 05 1. OMPa，操作溫度為70 190°C。本發(fā)明中脫水反應(yīng)的產(chǎn)物溫度比進口溫度高出100 200°C，生產(chǎn)燃料級反應(yīng)熱可替代較高品位蒸汽首先用于預熱較高溫的反應(yīng)器進料，然后用于甲醇回收塔塔釜再沸器加熱，最后用于預熱較低溫的反應(yīng)器進料，使高品位、中品味和低品位的熱量得到了充分利用。使用本發(fā)明的方法，通過充分回收反應(yīng)熱，年產(chǎn)60萬噸的二甲醚裝置，其所需熱量為 50. 0MW，所需冷量為50. 5MW。和傳統(tǒng)工藝相比較，消耗熱量降低了 16. 7%，消耗冷量降低了 16. 5%，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的工藝流程。圖1中，1為新鮮甲醇，2為循環(huán)甲醇，3為甲醇預熱器，4為液相或氣相甲醇，5為反應(yīng)進出料換熱器，6為氣相甲醇進料，7為反應(yīng)器，8為反應(yīng)出料，9為經(jīng)反應(yīng)進出料換熱器冷卻后的反應(yīng)出料，10為甲醇回收塔再沸器，11為經(jīng)過甲醇回收塔再沸器之后的反應(yīng)出料， 12為經(jīng)甲醇預熱器冷卻后的反應(yīng)出料，13為二甲醚精餾塔，14為二甲醚，15為甲醇和水的混合物，16為甲醇回收塔，17為廢水。圖1中，來自罐區(qū)的新鮮甲醇1經(jīng)流量控制后和循環(huán)甲醇2混合進入甲醇預熱器 3，經(jīng)預熱后的甲醇液體或氣體4進入反應(yīng)進出料換熱器5中，與反應(yīng)后的高溫氣體8換熱， 經(jīng)換熱后的甲醇氣體6被加熱到反應(yīng)所需溫度，然后進入反應(yīng)器7中，在催化劑作用下脫水生成二甲醚。反應(yīng)產(chǎn)物8為二甲醚、甲醇和水的混合物，其依次通過反應(yīng)進出料換熱器5、甲醇回收塔再沸器10和甲醇預熱器3冷卻后，得到的混合物12作為原料進入二甲醚精餾塔13 分離，從塔頂?shù)玫蕉酌旬a(chǎn)品14，二甲醚精餾塔13釜液15送往甲醇回收塔16進行甲醇和水的分離。從塔頂餾出的甲醇2經(jīng)回收再次參與反應(yīng)。甲醇回收塔16釜液17直接排到廢水處理裝置。塔釜再沸器10所需熱量由經(jīng)反應(yīng)進出料換熱器5冷卻后的混合物9提供。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步闡述。
具體實施例方式實施例1按圖1所示，反應(yīng)進料為99. 7wt%的甲醇，經(jīng)過甲醇預熱器后的溫度為145°C，然后經(jīng)過反應(yīng)進出料換熱器加熱到340°C后進入反應(yīng)器，反應(yīng)壓力為1. 2MPaG，脫水催化劑為氧化鋁；反應(yīng)產(chǎn)物進入二甲醚精餾塔中部以實現(xiàn)二甲醚和甲醇的分離，在精餾塔的塔頂?shù)玫綒忪F劑級二甲醚產(chǎn)品，在塔釜得到含有甲醇、水等的釜液。釜液進入甲醇回收塔中下部進行精餾，塔頂?shù)玫降幕厥占状佳h(huán)至反應(yīng)器入口，塔釜的廢水已達到國家排放標準，可直接送至界外。二甲醚精餾塔是加壓條件下操作的分餾塔，采用浮閥塔盤，理論塔板數(shù)為20塊， 塔頂操作壓力為1. OMPaG，操作溫度為49 160°C。甲醇回收塔采用浮閥塔，理論塔板數(shù)為30塊，塔頂操作壓力為0. 05MPaG，操作溫度為75 119°C。此流程所需熱量為50. 0MW，冷量為 50. 5MW。實施例2按實施例1的條件及步驟，保持反應(yīng)器和換熱器的操作條件不變，改變二甲醚精餾塔的塔頂操作壓力為3. OMPaG,同時改變甲醇回收塔的塔頂操作壓力為1. OMPaG。隨著塔頂操作壓力的變化，二甲醚精餾塔和甲醇回收塔的操作溫度分別為97 202°C和140 1860C。此流程所需熱量為80. 0MW,冷量為67. 0MW。實施例3按實施例1的條件及步驟，保持二甲醚精餾塔、甲醇回收塔和甲醇預熱器的操作條件不變，改變反應(yīng)器的操作溫度為500°C，操作壓力為3. OMPaG,即反應(yīng)進出料換熱器冷側(cè)的出口溫度為500°C。此流程所需熱量為50. 9MW，冷量為51. 4MW。實施例4按實施例1的條件及步驟，保持二甲醚精餾塔、甲醇回收塔和甲醇預熱器的操作條件不變，改變反應(yīng)器的操作溫度為230°C，操作壓力為0. 50MPaG，即反應(yīng)進出料換熱器冷側(cè)的出口溫度為230°C。此流程所需熱量為50. 7MW，冷量為51. 2MW。實施例5按實施例1的條件及步驟，保持反應(yīng)器、二甲醚精餾塔和甲醇回收塔的操作條件不變，改變甲醇預熱器冷側(cè)的出口溫度為50°C。此流程所需熱量為65. 1MW,冷量為65. 6MW。比較例1按實施例1的條件及步驟，保持反應(yīng)系統(tǒng)、二甲醚精餾塔和甲醇回收塔的操作條件不變，從反應(yīng)器出來的粗產(chǎn)物與反應(yīng)進出料換熱器5和甲醇預熱器3換熱，其中，甲醇回收塔再沸器的熱量由外界提供，此流程所需熱量為60. 0MW，所需冷量為60. 5MW。蒸汽消耗量增加20. 0%，冷卻水消耗量增加19. 8%。
權(quán)利要求
1.一種用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法，包括以下步驟①原料甲醇⑴與甲醇回收塔(16)分離出的循環(huán)甲醇(2)混合后進入甲醇預熱器(3) 進行預熱，得到物料；②物料(4)與反應(yīng)器(7)出口的脫水反應(yīng)產(chǎn)物(8)在反應(yīng)進出料換熱器(5)中換熱并經(jīng)汽化后得到物料(6)；③物料(6)進入反應(yīng)器(7)中與催化劑接觸，發(fā)生脫水反應(yīng)；④脫水反應(yīng)產(chǎn)物(8)與物料(4)換熱后得到物料(9)作為甲醇回收塔再沸器(10)的熱源；⑤甲醇回收塔再沸器(10)的出口物料(11)在甲醇預熱器(3)中換熱后得到物料 (12)；⑥物料(1 經(jīng)二甲醚精餾塔(1 分離后，得到二甲醚產(chǎn)品(14)以及甲醇和水的混合物物流(15)；⑦物料(1 經(jīng)甲醇回收塔(16)分離后得到甲醇產(chǎn)品( 循環(huán)再用，廢水(17)排往廢水處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法，其特征在于原料甲醇可以是工業(yè)甲醇或是粗甲醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法，其特征在于甲醇預熱器⑶冷側(cè)的出口溫度為50 145°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法，其特征在于反應(yīng)進出料換熱器(5)冷側(cè)的出口溫度為230 500°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法，其特征在于反應(yīng)器 (7)形式為固定床或流化床。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法，其特征在于脫水催化劑為氧化鋁、分子篩催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法，其特征在于反應(yīng)器操作溫度為230 500°C，操作壓力為0. 5 3. OMPaG。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法，其特征在于二甲醚精餾塔(1 采用填料塔或板式塔，進料從中部進入塔內(nèi)，理論塔板數(shù)為5 40塊，二甲醚從塔頂蒸出，而甲醇和水的混合從塔釜排出；塔的塔頂操作壓力為1. 0 3. OMPa，操作溫度為 45 210°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法，其特征在于甲醇回收塔(16)采用填料塔或板式塔，進料從中下部進入塔內(nèi)，理論塔板數(shù)為10 40塊甲醇從塔頂蒸出，而廢水從塔底排出；塔的塔頂操作壓力為0. 05 1. OMPa，操作溫度為70 190 "C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)甲醇氣相脫水制二甲醚的方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的運行能耗大的問題。本發(fā)明通過采用逐級回收甲醇脫水產(chǎn)物中熱量用于反應(yīng)進料加熱的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于工業(yè)甲醇制二甲醚的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號C07C43/04GK102464575SQ201010552060
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者劉軍, 朱瑛, 沈偉 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院