用于生產(chǎn)甲醇和二甲醚的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于生產(chǎn)甲醇和二甲醚的方法和裝置
[0001 ]本申請是申請?zhí)枮?01080029441.4的發(fā)明專利申請的分案申請，原申請的申請日為2010年6月12日，發(fā)明名稱為:用于生產(chǎn)甲醇和二甲醚的方法和裝置。
[0002]本發(fā)明涉及由粗甲醇生產(chǎn)純化甲醇(MeOH)和/或二甲醚(DME)的方法和用于進行該方法的裝置。
[0003]二甲醚(C2H60，DME)是具有兩個甲基作為有機殘基的醚。高純度DME廣泛用作燃料氣體。由于55-60的十六烷值，二甲醚也可在柴油機中用作柴油燃料的替代品。如果它由生物質(zhì)制備，則它被認(rèn)為是生物燃料，且最終應(yīng)代替液化氣。因此，DME在近年來已獲得相當(dāng)?shù)刂匾浴?br>[0004]二甲醚的生產(chǎn)可通過甲醇的酸催化縮合，同時消除水而進行:
[0005]2CH30H^CH3-0-CH3+H20
[0006]用于由甲醇制備二甲醚的該方法例如描述于“U1 Imann ’ s Encyclopedia ofChemistry，第6版，1998Electronic Release”中。在該方法中，甲醇蒸氣經(jīng)過填充有脫水催化劑的反應(yīng)器，其后是兩級蒸餾。在第一蒸餾階段中，二甲醚作為頂部產(chǎn)物被回收，而底部產(chǎn)物主要含有未反應(yīng)的甲醇并產(chǎn)生水。將該底部產(chǎn)物在第二蒸餾階段中分離，其中將甲醇作為頂部產(chǎn)物取出。將作為底部產(chǎn)物得到的水拋棄或用于另外的方法中。
[0007]由于實踐原因，二甲醚在工業(yè)規(guī)模上的生產(chǎn)通常直接在回收甲醇的方法之后提供。
[0008]為此，WO 96/28408 Al教導(dǎo)了通過甲醇脫水生產(chǎn)和回收二甲醚的方法。蒸餾中的能量消耗應(yīng)降低，因為由第一蒸餾階段得到的底部產(chǎn)物經(jīng)過汽提器，在其中進行水和甲醇的粗略分離。然后將預(yù)純化甲醇料流供入甲醇供應(yīng)管中并轉(zhuǎn)移至在二甲基反應(yīng)器上游提供的蒸餾塔中。因此，加工供入反應(yīng)器中的整個甲醇料流并縮短在DME反應(yīng)器以后底部產(chǎn)物的純化。
[0009]以類似方式，JP2004/161673 A也設(shè)法將產(chǎn)物DME與未反應(yīng)甲醇的分離與甲醇再循環(huán)連接。為此，將整個粗甲醇在蒸餾塔中純化，隨后在DME反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化成二甲醚。使在下游蒸餾中得到的底部產(chǎn)物再循環(huán)至粗甲醇蒸汽中并連同它一起再循環(huán)至蒸餾預(yù)純化中。
[0010]所述裝置的共同點是它們不是設(shè)計用于同時生產(chǎn)甲醇和二甲醚，而是將全部粗甲醇轉(zhuǎn)化成二甲醚。然而，這導(dǎo)致以下事實:裝置的產(chǎn)量不能根據(jù)生產(chǎn)能力對市場需求靈活反應(yīng)。
[0011]因此，本發(fā)明的目的是提供一種可并行地生產(chǎn)純化甲醇和二甲醚的方法，其中所得兩種產(chǎn)物的量應(yīng)可靈活調(diào)整。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，該目的用權(quán)利要求1的特征解決，即在至少一個預(yù)純化階段中加工粗甲醇料流，將因此預(yù)純化的甲醇分離并供入最后甲醇純化以及二甲醚生產(chǎn)中。在反應(yīng)器后面，將來自二甲醚生產(chǎn)的未反應(yīng)甲醇從至少一個純化階段中取出并供入最后甲醇純化中。這容許可變地將預(yù)純化甲醇料流分離到最后甲醇純化和二甲醚生產(chǎn)上，由此使整個方法更加靈活且可適于當(dāng)前的市場需求。另外，裝置段可通過結(jié)合蒸餾而節(jié)省下來。
[0013]由于本發(fā)明方法提供100%甲醇生產(chǎn)與100 %DME生產(chǎn)之間的靈活轉(zhuǎn)換，根據(jù)本發(fā)明分別供入最后甲醇純化和供入DME生產(chǎn)中的分料流各自應(yīng)當(dāng)理解為0-100 %的任何量。
[0014]有利地，甲醇的預(yù)純化和/或最后純化通過蒸餾進行，因為與其它分離方法相比，這樣不必將其它物質(zhì)如吸附劑或溶劑引入方法中。
[0015]在特別優(yōu)選的實施方案中，最后純化期間的甲醇蒸餾在具有升高的壓力的塔中和/或在大氣壓力下的塔中進行。這樣，可影響待分離混合物的相應(yīng)沸點。在兩個塔，S卩加壓塔和常壓塔串聯(lián)連接的情況下，可通過熱分離使純度適于物質(zhì)混合物的組成。
[0016]此外，存在優(yōu)選的方法構(gòu)型，其中將在二甲醚純化階段中取出的至少一部分甲醇料流引入加壓塔和/或常壓塔中。這樣，甲醇量同樣可以以價值提高的方式加工。
[0017]優(yōu)選，二甲醚的純化通過蒸餾進行，以利用熱分離方法的優(yōu)點，特別是在添加劑不存在情況下。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，穩(wěn)定化甲醇料流的分料流用于在DME塔以后回收未冷凝二甲醚。優(yōu)選，穩(wěn)定化的進料甲醇用作洗滌劑以將DME與低沸點物分離。
[0019]在本方法的另一優(yōu)選構(gòu)型中，將甲醇的至少一種分料流在一個最后純化階段以后供入預(yù)期用于轉(zhuǎn)化成二甲醚的預(yù)純化甲醇料流中。該供給可在另一純化階段以前和以后進行，因此甚至以低甲醇需求提供最后甲醇純化的充分利用。
[0020]此外，粗甲醇的另外預(yù)純化是可能的，即將預(yù)純化甲醇料流分離為最后甲醇純化且二甲醚生產(chǎn)僅在另一純化階段如加壓塔以后進行。因此，預(yù)純化甲醇具有較高純度，這減少了脫水反應(yīng)和下游純化階段。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，其中擴大裝置段的綜合，將加壓塔的氣體頂部產(chǎn)物供入DME反應(yīng)器中，其中甲醇料流可在進入DME反應(yīng)器中以前另外冷凝。
[0022]此外，本發(fā)明包括一種用于由粗甲醇生產(chǎn)純化甲醇和二甲醚的裝置，其適于進行上述方法且包括至少一個用于加工粗甲醇的預(yù)純化段，其后經(jīng)由合適的導(dǎo)管系統(tǒng)將至少一個用于甲醇進一步純化的最后純化段和至少一個用于將預(yù)純化甲醇轉(zhuǎn)化成二甲醚的二甲基反應(yīng)器相互平行地連接使得兩種方法可同時進行。由此實現(xiàn)裝置在純化甲醇和二甲醚的生產(chǎn)能力方面的靈活性。
[0023]本發(fā)明的一個方面提供純化段在二甲醚反應(yīng)器下游提供，其中將未反應(yīng)的甲醇與醚分離。然后將該甲醇通過導(dǎo)管供入至少一個用于最后甲醇純化的裝置中。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)展，甲醇的預(yù)純化和甲醇的最后純化由至少一個蒸餾塔組成。這用于加工甲醇而不將其它物質(zhì)引入裝置中。
[0025]還優(yōu)選一種最后甲醇純化的構(gòu)型，其包括兩個塔，其中一個在升高的壓力下操作，且一個在大氣壓力下操作，以確保甲醇和水的最佳分離。為使能量消耗最小化，兩個塔可以在能量方面聯(lián)合。優(yōu)選使用換熱器使得塔同時用作加壓塔的冷凝器和常壓塔的蒸發(fā)器，由此將一個塔的頂部產(chǎn)物的熱以在能量方面有利的方式轉(zhuǎn)移至另一塔的底部產(chǎn)物。然而，用于常壓塔的第二蒸發(fā)器也是可能的。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)管從DME純化塔頂部通向純化裝置，以回收未冷凝的DME。作為洗滌塔的該純化段的構(gòu)型導(dǎo)致在該加工步驟中相當(dāng)?shù)偷哪芰啃枨?，但其它分離裝置同樣是可能的。
[0027]由于將至少一個用于最后甲醇純化的裝置與二甲醚反應(yīng)器連接的供應(yīng)管，可另外將甲醇加工成DME，而最后甲醇純化仍在其最小負(fù)載以上操作。
[0028]本發(fā)明的其它發(fā)展、優(yōu)點和可能的應(yīng)用也可由以下實施方案和圖的描述取得。所有所述特征本身或以任何組合形成本發(fā)明的主題，還不依賴于權(quán)利要求書中它們的內(nèi)含物或它們的反向引用。
[0029]在圖中:
[0030]圖1示意性地顯示一種根據(jù)第一實施方案生產(chǎn)純化甲醇(MeOH)和/或二甲醚(DME)的裝置，
[0031]圖2示意性地顯示一種根據(jù)第二實施方案生產(chǎn)純化甲醇(MeOH)和/或二甲醚(DME)的裝置，
[0032]圖3示意性地顯示一種根據(jù)第三實施方案生產(chǎn)純化甲醇(MeOH)和/或二甲醚(DME)的裝置，和
[0033]圖4示意性地顯示一種根據(jù)第四實施方案生產(chǎn)純化甲醇(MeOH)和/或二甲醚(DME)的裝置。
[0034]圖1示意性地顯示一種進行本發(fā)明方法的裝置。經(jīng)由導(dǎo)管I直接由生產(chǎn)或還由合適的儲存裝置提供粗甲醇(具有殘留水含量的甲醇)并在蒸餾塔2中預(yù)純化和穩(wěn)定化，在塔的頂部將蒸氣經(jīng)由導(dǎo)管7從其中取出并在冷凝器8中至少部分再次液化。冷凝物經(jīng)由導(dǎo)管9再循環(huán)至塔2中，而由低沸物組成的餾出物經(jīng)由導(dǎo)管10從該方