[发明专利]一种甲醇脱水制备二甲醚的工艺及其专用设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇脱水制备二甲醚的工艺及其专用设备。

背景技术

二甲醚(简称DME)是一种无色、无毒基本无味的产品，腐蚀性小，常温下蒸汽压为0.5Mpa，具有与液化石油气(LPG)相似的物理性质，对大气臭氧层无损害，在大气对流层中具有可降解性。其具有广泛用途，可用于化妆品、制药、染料、气雾推进剂、制冷剂等行业，也可用做燃料，还可用做化工原料。由于氯氟烃对大气臭氧层有破坏性影响，世界各地均限制氯氟烃的使用。近几年来，二甲醚作为氟里昂的替代物，在气雾剂和制冷剂行业的使用量迅速增加。同时随着石油连年涨价和车用、民用燃料环保问题的提出，以煤为原料生产的二甲醚作为洁净环保燃料，日益引起各界关注。二甲醚可作为民用液化气的代用燃料，既可以与液化气混合掺烧，也可以单独作燃料进行燃烧。二甲醚还可作为车用的代用燃料，从环保的角度看，其尾气排放的一氧化碳、碳氢化物、氮氧化物含量明显低于目前的优质汽油。又由于二甲醚十六烷值高，燃烧性能好，与柴油相比，其用于发动机时，爆发力大，机械性能好。因此，近年来许多国家和跨国公司均认为二甲醚是极好的柴油和液化石油气的替代燃料。

目前国内外二甲醚生产方法主要有两类：合成气一步法和甲醇法。其中，甲醇法即为俗称的两步法，两步法是先合成甲醇，然后甲醇在催化剂作用下脱水生产二甲醚，此步骤又可分为液相法和气相法。液相法早期采用浓硫酸为脱水剂，反应温度较低(130～160℃)，甲醇单程转化率高，可达80％以上。但该方法对设备腐蚀性极强，中间产物硫酸氰甲酯剧毒，排放存在稀酸污染。国内新上装置已改用硫磷混合酸催化剂，情况有所改善。而气相法是在氧化铝或分子筛催化剂的作用下，使甲醇在气固相催化反应器中脱水生成二甲醚，其中，甲醇转化率在75％～85％，二甲醚选择性大于99％，工艺成熟简单，对设备材质无特殊要求，基本上无三废及腐蚀问题，装置易于大型化，是目前国内外生产二甲醚的主要方法。

国内外均已成功研究出成熟的两步法二甲醚生产技术并工业化。国际上以德国鲁奇公司的技术具有代表性，目前单套装置规模已达到100万吨/年以上。国内技术以西南化工研究院的自主开发技术为代表。

西南化工研究院从1985年开始进行两步法合成二甲醚的技术研究。1991年，该院100吨/年甲醇气相脱水制二甲醚中试研究项目被原国家科委列为“八五”攻关项目，该项目1997年通过了原国家科委组织的验收。从1994年采用该技术建成第一套1万吨/年工业化装置投产，到2006年6月，该技术在国内已转让20余套。目前，该技术经不断完善已达到国际先进水平，主要特点有：一是反应器采用多段激冷式固定床(专利9513028.5)。二是新型的汽化塔和分离工艺，不设置用于回收未反应甲醇的提浓塔(专利2004100202.5)。三是以二甲醚精馏塔塔釜排出的甲醇水溶液做反应尾气洗涤塔的吸收剂，减少了外排尾气中的甲醇含量，降低了甲醇消耗。

但是总的来说，现有的两步法生产二甲醚的工艺技术的能耗均较大，迄今尚没有一种既降低能耗，又改进相应操作的工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是本发明克服了现有两步法生产二甲醚的工艺技术能耗均较大的缺陷，在国内现有普遍采用成熟的两步法二甲醚生产工艺技术基础上，提供了一种能耗更低、投资更少的甲醇脱水制二甲醚工艺，并优化了生产工艺操作条件。本发明还提供了本发明的甲醇脱水制备二甲醚的工艺所使用的专用设备。

本发明的甲醇脱水制备二甲醚的工艺，其步骤如下：将液态甲醇汽化，然后进热交换器预热，然后再进行脱水反应，得二甲醚气体粗品，再将二甲醚气体粗品进热交换器换热后，然后将其与二甲醚精馏塔的塔釜盘管加热器和/或甲醇回收塔的塔釜盘管加热器进行换热再次热能回收，然后冷凝分离，得粗品二甲醚和不凝气体，之后将粗品二甲醚送入精馏塔精馏，侧线出料或塔顶气体冷凝分离得冷凝液，即为产品二甲醚；同时二甲醚精馏塔塔釜的甲醇粗品送至甲醇回收塔精馏，从塔顶得到气体，再经冷凝分离，冷凝液即为回收的甲醇，作为原料再回收利用。

其中，所述的将二甲醚气体粗品先在热交换器与汽化的甲醇换热后，对将其与二甲醚精馏塔和/或甲醇回收塔的塔釜盘管加热器进行换热再次热能回收，是进行了两次热能回收，这样既达到了二甲醚粗品换热降温又为二甲醚精馏塔和甲醇回收塔的塔釜提供了热源。

本发明中，所述的液态甲醇汽化之前较佳的进行预热；所述的预热较佳地为将二甲醚精馏塔塔釜再沸器的蒸汽冷凝液与液态甲醇热能交换，从而预热液态甲醇，预热甲醇后，排入废水管网。