專利名稱：一種甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的設(shè)備，屬于化學(xué)工業(yè)二甲醚生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
。[0002]目前，背景技術(shù)的甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的工藝為甲醇?xì)怏w經(jīng)加熱后進入反應(yīng)器，從反應(yīng)器出來的反應(yīng)產(chǎn)物為混合物，含有反應(yīng)生成物二甲醚、水以及未反應(yīng)的甲醇等，反應(yīng)后的混合物經(jīng)回收熱量后送入二甲醚精餾塔進行精餾分離，精餾塔釜液中含有反應(yīng)水和未反應(yīng)的甲醇再返回系統(tǒng)將甲醇回收，精餾塔頂為成品二甲醚；如中國專利號 200410022020. 5和200810054951. I所述，有的采用多段反應(yīng)器或在反應(yīng)器催化劑內(nèi)設(shè)置換熱管將反應(yīng)熱導(dǎo)出，如中國專利號200820063170. 4和200620097885. 2所述。[0003]甲醇脫水生成二甲醚的化學(xué)反應(yīng)其特點是，每生成I個分子的二甲醚就會生成I 個分子的水，水是反應(yīng)產(chǎn)物，水分進入反應(yīng)器催化劑床層使得反應(yīng)速度降低，同時也降低了甲醇脫水反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率；進入反應(yīng)器甲醇?xì)怏w中的甲醇含量很難達到100%，一般含有一定的水分，因此反應(yīng)生成物中的水分摩爾百分含量要大于二甲醚的摩爾百分含量；催化劑上部或上段發(fā)生甲醇脫水反應(yīng)生成的反應(yīng)水以氣體的形式存在，占據(jù)了大量的空間，水汽的分壓大于二甲醚的分壓，使得未反應(yīng)的甲醇?xì)怏w的分壓大幅度降低，反應(yīng)氣進入催化劑下部或下段后使得甲醇脫水反應(yīng)無法深度進行，反應(yīng)器下部或后段催化劑的作用得不到有效發(fā)揮，同時因水的分子量小，水分在反應(yīng)氣中占的摩爾百分比很高，需要占據(jù)較大的空間，反應(yīng)產(chǎn)物中的二甲醚含量較低、水分及甲醇含量較高，進行精餾分離以及精餾釜液進行甲醇回收需要的能耗也較高。[0004]背景技術(shù)甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的工藝及設(shè)備主要存在的以下幾個方面的問題一是受化學(xué)平衡的影響，只能獲得較低的甲醇轉(zhuǎn)化率，一般為70-80% ;二是反應(yīng)器上部或上段進行甲醇脫水反應(yīng)生成的反應(yīng)產(chǎn)物中水分含量高，一般摩爾百分比為40-45%， 脫水反應(yīng)無法深度進行，使反應(yīng)器下部或后段催化劑的作用得不到有效發(fā)揮，造成催化劑的大量浪費；三是因反應(yīng)水在反應(yīng)器中為氣態(tài)，占據(jù)的空間較大，反應(yīng)器設(shè)備及輸送管路龐大；四是反應(yīng)產(chǎn)物中較低的二甲醚含量以及較高的水分含量使得精餾分離及精餾釜液回收的能耗增加；五是生產(chǎn)過程中反應(yīng)水的冷凝熱浪費嚴(yán)重，沒有得到較好的回收利用。[0005]反應(yīng)器下部或下段，以下統(tǒng)稱為反應(yīng)器下段或下段；反應(yīng)器上部或上段，以下統(tǒng)稱為反應(yīng)器上段或上段。實用新型內(nèi)容[0006]本實用新型的目的是提供一種甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的設(shè)備，將反應(yīng)器上段催化劑床層甲醇?xì)庀嗝撍磻?yīng)產(chǎn)物中的反應(yīng)水分離，并引入新鮮甲醇，再進入下段催化劑床層，使進入下段催化劑床層的氣體中的水汽含量降低、甲醇含量提高，在下段催化劑床層繼續(xù)進行脫水反應(yīng)，進而提高甲醇轉(zhuǎn)化率，解決背景技術(shù)中存在的上述問題。[0007]本實用新型的技術(shù)方案為一種甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的設(shè)備，包含反應(yīng)器、反應(yīng)水分離精餾塔、反應(yīng)器前換熱器和反應(yīng)器下段前換熱器；反應(yīng)器前換熱器的出口連接反應(yīng)器的頂部，反應(yīng)器與反應(yīng)器下段前換熱器連接，反應(yīng)器下段前換熱器連接反應(yīng)水分離精餾塔，反應(yīng)水分離精餾塔設(shè)有新鮮甲醇入口 ；所述的反應(yīng)器包含反應(yīng)器上段和反應(yīng)器下段；氣體甲醇經(jīng)反應(yīng)器前換熱器溫度提升進入反應(yīng)器上段催化劑床層進行催化脫水反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)反應(yīng)器下段前換熱器換熱后進入反應(yīng)水分離精餾塔將其中的水精餾分離，同時向反應(yīng)水分離精餾塔補充新鮮甲醇；甲醇?xì)饣箅S分離水后的反應(yīng)產(chǎn)物進入反應(yīng)器下段催化劑床層繼續(xù)進行催化脫水反應(yīng)，分離出的水從反應(yīng)水分離精餾塔底部排出，進行回收處理；反應(yīng)器下段催化劑床層出口的反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)反應(yīng)器前換熱器降溫后送入后工序。在反應(yīng)水分離精餾塔下部設(shè)置再沸器，熱源為外來補充熱源，蒸汽和導(dǎo)熱油均可， 以便于生產(chǎn)調(diào)節(jié)和控制塔釜溫度；反應(yīng)器上段催化劑床層甲醇催化脫水反應(yīng)產(chǎn)物從塔的中部或中下部進料，為氣相或氣液混合進料。所述反應(yīng)器為兩段或多段結(jié)構(gòu)，反應(yīng)水分離精餾塔設(shè)置一臺或多臺與反應(yīng)器配套。本實用新型在反應(yīng)器上段、下段催化劑床層之間或多段反應(yīng)器之間設(shè)置反應(yīng)器下段前換熱器和反應(yīng)水分離精餾塔，充分利用反應(yīng)產(chǎn)物的熱量將其中的反應(yīng)水分離出去，并補充新鮮甲醇后再進入下段催化劑床層繼續(xù)進行甲醇催化脫水反應(yīng)。本實用新型的反應(yīng)水分離精餾塔理論上屬于反應(yīng)器的一部分，利用精餾的原理將反應(yīng)器上段催化劑床層甲醇催化脫水產(chǎn)物中的水與甲醇、二甲醚分離，二甲醚、甲醇為氣態(tài)由塔頂部排出經(jīng)換熱提溫后進入下段催化劑床層繼續(xù)進行甲醇催化脫水反應(yīng)；新鮮甲醇從反應(yīng)水分離精餾塔上部或頂部加入，相當(dāng)于精餾的回流，以保證塔頂采出的二甲醚、甲醇混合氣體中較低的水汽含量，進而保證甲醇在反應(yīng)器下段催化劑床層進行的脫水反應(yīng)具有較高的轉(zhuǎn)化率，同時將反應(yīng)器上段反應(yīng)產(chǎn)物的顯熱及反應(yīng)產(chǎn)物中反應(yīng)水的冷凝熱用于反應(yīng)水分離精餾塔的熱源，來實現(xiàn)反應(yīng)水的分離及甲醇的汽化。在反應(yīng)器上段和下段之間設(shè)置反應(yīng)水分離精餾塔；在反應(yīng)器上段和下段之間設(shè)置反應(yīng)器下段前換熱器。在反應(yīng)水分離精餾塔設(shè)置再沸器，熱源為外來補充熱源，蒸汽和導(dǎo)熱油均可，以便于生產(chǎn)調(diào)節(jié)和控制塔釜溫度；反應(yīng)器上段催化劑床層甲醇催化脫水反應(yīng)產(chǎn)物從塔的中部或中下部進料，為氣相或氣液混合進料。所述反應(yīng)器可以設(shè)置兩段或多段，反應(yīng)水分離精餾塔可以設(shè)置一臺或多臺與反應(yīng)器配套。反應(yīng)水分離精餾塔塔頂氣體為二甲醚、甲醇、水混合氣體，水分的摩爾百分比(20%,以彡5%為最佳；塔釜為液體水和少量甲醇，甲醇的摩爾百分比彡20%,以彡5%為最佳。本實用新型的原理是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡的原理，在一定條件下達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，體系中各反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化；反應(yīng)生成物為兩種，當(dāng)一種反應(yīng)生成物的量減少時，化學(xué)反應(yīng)將向正方向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率將提高；甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的反應(yīng)，反應(yīng)速度很快，在很短的時間內(nèi)即達到化學(xué)平衡，達到化學(xué)平衡時，反應(yīng)物甲醇、生成物二甲醚和水的量將維持一定的平衡濃度，當(dāng)反應(yīng)生成物中的水減少、反應(yīng)物甲醇增加時，將打破化學(xué)反應(yīng)平衡，使甲醇脫氫反應(yīng)繼續(xù)進行。[0017]本實用新型的積極效果是針對現(xiàn)有甲醇?xì)庀嗝撍a(chǎn)二甲醚工藝及設(shè)備存在的問題；在反應(yīng)器上、下部催化劑床層之間或多段反應(yīng)器之間設(shè)置反應(yīng)水分離精餾塔，將反應(yīng)產(chǎn)物中的水全部或部分分離，利用反應(yīng)產(chǎn)物的顯熱及反應(yīng)水的冷凝熱熱汽化甲醇、分離反應(yīng)水，補充新鮮甲醇后的混合氣體再進入下部或下段催化劑床層繼續(xù)進行甲醇催化脫水反應(yīng)，解決甲醇轉(zhuǎn)化率低的問題，進而降低二甲醚生產(chǎn)過程的能耗。[0018]本實用新型甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的工藝及設(shè)備，與背景技術(shù)所述相 t匕，甲醇轉(zhuǎn)化率由70-80%提高到85-95%，二甲醚精餾塔釜液甲醇含量由35-45%提高到 45%-65%;利用反應(yīng)器上部或上段反應(yīng)氣顯熱及反應(yīng)水冷凝熱汽化甲醇的量占甲醇原料總量的20-40%，在反應(yīng)器下部或下段催化劑床層進行脫水反應(yīng)的甲醇的量占總量的20-40%， 二甲醚整個生產(chǎn)過程能耗下降5-20%，反應(yīng)器及配套管路的截面積可降低10-20%。[0019]本實用新型可以在O. 6-1. 6MPa壓力下甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚精餾裝置上使用，特別適用于甲醇?xì)庀嗝撍a(chǎn)醇醚燃料及高純含量的二甲醚。


附圖I是背景技術(shù)示意圖[0021]附圖2是本實用新型實施例示意圖；[0022]圖中反應(yīng)器上段I、反應(yīng)器下段2、反應(yīng)水分離精餾塔3、反應(yīng)器前換熱器4、反應(yīng)器后換熱器5、再沸器6、甲醇?xì)怏w進口 7、反應(yīng)氣出口 14 ;塔底釜液(分離水出口)15，液體甲醇進口 18。
具體實施方式
[0023]
以下結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型做進一步說明。[0024]附圖I為背景技術(shù)工藝流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括反應(yīng)器前換熱器、反應(yīng)器上段、反應(yīng)器下段；流程簡要說明如下甲醇?xì)怏w原料經(jīng)反應(yīng)器前換熱器換熱提溫，進入反應(yīng)器上段進行脫水反應(yīng)，出口高溫反應(yīng)氣含有生成物二甲醚、水和未反應(yīng)的甲醇，與少量溫度較低的甲醇?xì)怏w混合后進入反應(yīng)器下段，下段出口反應(yīng)氣進入反應(yīng)器進口換熱器與低溫甲醇?xì)怏w換熱降溫后進入后工序；因甲醇在反應(yīng)器上段進行的脫水反應(yīng)已達到或接近化學(xué)平衡，下段進口補充的低溫甲醇?xì)怏w的量一般為甲醇原料總量的0-5%，甲醇脫水反應(yīng)總轉(zhuǎn)化率為70-80%，若增大下段進口低溫甲醇?xì)怏w的量，甲醇總的轉(zhuǎn)化率會明顯降低。[0025]附圖2為本實用新型實施例設(shè)備構(gòu)成及工藝流程示意圖，包括反應(yīng)器上段I、反應(yīng)器下段2、反應(yīng)水分離精餾塔3、反應(yīng)器前換熱器4、反應(yīng)器下段前換熱器5、再沸器6。流程簡要說明如下甲醇?xì)怏w原料經(jīng)反應(yīng)器前換熱器4換熱提溫，進入反應(yīng)器上段I進行脫水反應(yīng)，出口高溫反應(yīng)氣含有生成物二甲醚、水和未反應(yīng)的甲醇，進入反應(yīng)器下段2的反應(yīng)器下段前換熱器5降溫后由中部或中下部進入反應(yīng)水分離精餾塔3，與上部來的液體甲醇進行傳質(zhì)、傳熱、精餾分離，水進入塔底由塔底排出回收處理，二甲醚及甲醇?xì)怏w由塔頂排出經(jīng)反應(yīng)器下段前換熱器加熱提溫后進入反應(yīng)器下段催化劑床層進行脫水反應(yīng)，反應(yīng)脫水產(chǎn)物進入反應(yīng)器前換熱器與低溫甲醇?xì)怏w換熱降溫后進入后工序；反應(yīng)器上段脫水反應(yīng)產(chǎn)物中的水分在反應(yīng)水分離精餾塔內(nèi)全部或部分脫除，同時利用反應(yīng)產(chǎn)物的顯熱和反應(yīng)水的冷凝熱汽化甲醇，進入反應(yīng)器下段催化劑床層氣體中的水分含量低、甲醇含量高，脫水反應(yīng)的動力增加，可以充分發(fā)揮下段催化劑的作用，提高甲醇脫水反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，甲醇總的轉(zhuǎn)化率為85-95%。參照附圖2，操作壓力為O. 8MPa(G)，采用脫水反應(yīng)溫度250_400°C催化劑、兩段反應(yīng)器以精甲醇為原料對本實用新型做進一步說明如下a.甲醇含量98%、流量13265kg/h、溫度130°C的甲醇?xì)怏w7，進入反應(yīng)器前換熱器4，溫度升高到270°C的甲醇?xì)怏w8進入反應(yīng)器上段I的催化劑床層進行脫水反應(yīng)；組成(wt%) 二甲醚56. 35%、水24. 05%、甲醇19. 60%，流量13265kg/h、溫度為360°C的反應(yīng)產(chǎn)物9進入反應(yīng)器下段前換熱器5，溫度下降為160°C的反應(yīng)產(chǎn)物10進入反應(yīng)水分離精餾塔3的中下部；b.反應(yīng)水分離精餾塔3理論塔盤數(shù)為4 O層，組成(wt%) 二甲醚56. 35%、水 24. 05%、甲醇19. 60%，流量13265kg/h、溫度為160°C的反應(yīng)產(chǎn)物10進入反應(yīng)水分離精餾塔3的第13層塔盤(自下往上數(shù))；甲醇含量為99%、流量5050Kg / h、溫度為35°C的液體甲醇18，進入反應(yīng)水分離精餾塔3的頂部入口第一層塔盤；反應(yīng)水分離精餾塔3塔頂出口的二甲醚、甲醇、水混合氣體11，組分含量(wt%)為二甲醚47. 21%、甲醇47. 36%、水5. 43%，流量15835Kg/h、溫度120-125°C的氣體11進入反應(yīng)器后換熱器5，溫度提升到290°C的混合氣12進入反應(yīng)器下段2的催化劑床層進行脫水反應(yīng)；反應(yīng)水分離精餾塔3塔底釜液15，組分含量(wt%)為水95. 97%、甲醇4. 03%，流量2480kg/h、溫度150_160°C，排出回收處理。當(dāng)控制塔釜溫度為168-170°C時，塔底釜液15中的甲醇含量(wt%)可降到彡O. 1% ；c.反應(yīng)器下段2出口反應(yīng)產(chǎn)物13，組分含量(wt%)為二甲醚71. 03%、甲醇14. 21%、水14. 76%，流量15835Kg/h、溫度315°C，進入反應(yīng)器前換熱器4 ;溫度下降為200°C的反應(yīng)氣14，其組分含量與13相同，送入后工序；d.流量800_1000kg/h、壓力O. 9MPa (G)飽和蒸汽16進入分離精餾塔再沸加熱器6，控制塔釜溫度150-160°C，排出的溫度為150-160°C的冷凝水17，回收處理。
權(quán)利要求1.一種甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的設(shè)備，包含反應(yīng)器、反應(yīng)水分離精餾塔(3)、反應(yīng)器前換熱器(4)和反應(yīng)器下段前換熱器(5);反應(yīng)器前換熱器的出口連接反應(yīng)器的頂部，反應(yīng)器與反應(yīng)器下段前換熱器連接，反應(yīng)器下段前換熱器連接反應(yīng)水分離精餾塔，反應(yīng)水分離精餾塔設(shè)有新鮮甲醇入口 ；所述的反應(yīng)器包含反應(yīng)器上段(I)和反應(yīng)器下段(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述之一種甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的設(shè)備，其特征在于在反應(yīng)器上段和下段之間設(shè)置反應(yīng)水分離精餾塔(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述之一種甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的設(shè)備，其特征在于在反應(yīng)器上段和下段之間設(shè)置反應(yīng)器下段前換熱器(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述之一種甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的設(shè)備，其特征在于在反應(yīng)水分離精餾塔下部設(shè)置再沸器(6 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述之一種甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的設(shè)備，其特征在于所述反應(yīng)器為兩段或多段結(jié)構(gòu)，反應(yīng)水分離精餾塔設(shè)置一臺或多臺與反應(yīng)器配套。
專利摘要本實用新型涉及一種甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚的設(shè)備，屬于化學(xué)工業(yè)二甲醚生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是設(shè)備包含反應(yīng)器、反應(yīng)水分離精餾塔(3)、反應(yīng)器前換熱器(4)和反應(yīng)器下段前換熱器(5)；在反應(yīng)器上段、下段催化劑床層之間或多段反應(yīng)器之間設(shè)置反應(yīng)器下段前換熱器和反應(yīng)水分離精餾塔，充分利用反應(yīng)產(chǎn)物的熱量將其中的反應(yīng)水分離出去，并補充新鮮甲醇后再進入下段催化劑床層繼續(xù)進行甲醇催化脫水反應(yīng)。本實用新型解決甲醇轉(zhuǎn)化率低的問題，進而降低二甲醚生產(chǎn)過程的能耗。本實用新型可以在0.6-1.6MPa壓力下甲醇?xì)庀啻呋撍a(chǎn)二甲醚精餾裝置上使用，特別適用于甲醇?xì)庀嗝撍a(chǎn)醇醚燃料及高純含量的二甲醚。
文檔編號C07C41/42GK202786061SQ20122049159
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者景玉國, 張維, 肖躍進, 盧文軍, 賈志學(xué), 宋紅英, 張鵬飛 申請人:文安縣天瀾新能源有限公司