用甲醇生产二甲醚的方法 技术领域：
本发明与以甲醇为原料，用气相催化脱水法生产二甲醚的方法有关。
背景技术：
现有的甲醇气相催化脱水制二甲醚的生产工艺(如申请号为88101729.9的中国专利和申请号为95113028.5的中国专利等)的生产过程是：原料甲醇经汽化器或汽化塔加热后全部汽化送甲醇气相脱水反应系统进行反应，从脱水反应系统出来的反应产物(含反应生成物二甲醚、水，未反应的甲醇等)送二甲醚精馏塔进行精馏分离，从二甲醚精馏塔上部或塔顶得到二甲醚产品；而从塔釜排出的甲醇与水等组分的混合液靠自压送甲醇回收塔进行精馏分离，从甲醇回收塔塔顶得到的甲醇再返回做原料。而从甲醇回收塔塔釜得到的水排出系统。
现有方法的特点之一是设有甲醇回收塔，以用精馏的方法将二甲醚精馏塔塔釜地甲醇与水等组分的混合液中的甲醇分离提纯，提纯后的甲醇再返回做原料。而水分(这些水分来源于原料甲醇带来的水分和脱水反应产生的水)则从甲醇回收塔塔釜排出系统。因为回收的甲醇是从甲醇回收塔塔顶(蒸发后冷凝)得到的，而且需要一定的回流比，因此需要消耗大量的热能。而所回收的甲醇为液相，返回做原料还需要加热汽化。
现有方法的特点之二是作为原料的甲醇(包括甲醇回收塔回收的甲醇)，不管含水量多少，均在汽化器或汽化塔全部汽化，其中的水分也就全部汽化进入气相脱水反应系统，这样不但增加了水汽化所需热能，而且由于水是脱水反应的产物，水分进入反应系统既使反应速度降低，同时也降低了反应的平衡转化率。
发明的内容：
本发明的目的是提供一种投资少，能耗低的用甲醇生产二甲醚的方法。
本发明是这样实现的：
本发明用甲醇生产二甲醚的方法，包括如下步骤：
a.甲醇含量为70-99.99％(Wt)，杂质以水为主的原料甲醇和从二甲醚精馏塔塔釜采出的以甲醇和水为主要成份的混合液在汽化提馏塔中汽化分离，从塔顶出来的甲醇蒸汽送入甲醇脱水反应系统，从汽化提馏塔塔釜釜液连续排出系统。
b.脱水反应系统的以二甲醚、甲醇和水为主的反应产物从中、下部进入二甲醚精馏塔，从二甲醚精馏塔塔顶或塔上部侧线采出口采出纯度为80-99.99％(wt％)的二甲醚产品，二甲醚精馏塔塔釜中的混合液送入汽化提馏塔进行汽化分离。
从步骤b得到的二甲醚送入精二甲醚精馏塔的下部，从塔上部侧线采出口采出纯度为99.5-99.999％(wt/％)的精二甲醚产品，从塔釜引出的物料与二甲醚精馏塔采出的二甲醚混合后作为较低纯度的二甲醚产品。
从二甲醚精馏塔塔顶采出的蒸气经二甲醚冷却器冷凝后一部分或全部从塔顶回流口回流入塔内，未回流部分作为二甲醚产品采出，也可以从塔上部侧线采出全部二甲醚产品回流量∶采出量为(0.2-4)∶1，重量比。
原料甲醇从汽化提馏塔顶部，来自二甲醚精馏塔塔釜的甲醇和水为主的混合液在汽化提馏塔的中部进料口进入塔内，中部进料口的上部和下部都设有具有分离能力的塔节。
压力为0.2-0.5Mpa(G)的水蒸气直接进入汽化提馏塔塔釜与其中的物料混合加热，或者用水蒸气或其它热载体通过再沸器间接加热汽化提馏塔塔釜内的物料，塔釜排出液中甲醇含量为0.01-0.2％(wt％)。
汽化提馏塔和二甲醚精馏塔为填料塔或板式塔，其工作压力为0.1-1.8Mpa(G)。
精二甲醚精馏塔为填料塔或板式塔，工作压力为0.2-2.0Mpa(G)。
从二甲醚精馏塔的回流口或产品引出口与中部的进料口之间设有沸点介于甲醇和二甲醚之间的中间组分引出口。
如上所述，本发明采用兼有汽化原料甲醇、以及分离回收二甲醚精馏塔塔釜混合液中的甲醇双重功能的汽化提馏塔，不但省去甲醇回收塔及其配套设备的投资，还使回收二甲醚精馏塔塔釜混合液中的甲醇的能耗大幅度降低。
汽化提馏塔是两段进料的提馏塔。原料甲醇由汽化提馏塔1顶部11进料，从二甲醚精馏塔3塔釜得到混合液由汽化提馏塔中部12(指该位置上下均有有分离作用的塔节，不是正中间)进料。原料带来的水和从二甲醚精馏塔3塔釜得到混合液中的水均从汽化提馏塔1的塔釜14连续排出。而汽化后的甲醇蒸汽则从汽化提馏塔1塔顶排出做为气相脱水反应的原料。
由于汽化提馏塔1不需要将塔顶甲醇蒸汽冷凝回流，而且一般情况下塔顶汽化的甲醇的纯度比原料甲醇11的纯度高(如实施例一、实施例三)，所以在汽化提馏塔1分离回收二甲醚精馏塔3的塔釜混合液12中的甲醇所需热能只是汽化甲醇所需热能。显然，本发明用汽化提馏塔1来分离回收二甲醚精馏塔3塔釜混合液中的甲醇的能耗，与设有甲醇回收塔的现有方法相比大幅度降低。原料甲醇11纯度为70.0％-99.99％(Wt％)，杂质以水为主要组分时，每吨产品二甲醚所消耗的水蒸气可减少0.3-0.6吨。
本发明的汽化提馏塔1用水蒸气与塔釜液体直接混合加热，既可省去再沸器的投资，又可以降低水蒸气的消耗。因为水蒸气与塔釜液体直接混合，加热水蒸气的冷凝温度等于塔釜温度，水蒸气的热利用率高(水蒸气的冷凝温度越低，水蒸气的冷凝潜热越大，且水蒸气的显热也全部被利用了)，所以降低了水蒸气的消耗。加热水蒸气冷凝后随汽化提馏塔1塔釜釜液排出系统。
汽化提馏塔塔釜釜液应送废水处理系统处理，达到环境保护及卫生要求后才能排放。当废水处理费用和锅炉给水费用较高时，设置汽化提馏塔再沸器7用水蒸气等热载体间接加热，以减少锅炉给水和废水处理量。
在原料甲醇中，往往会带有沸点介于甲醇(沸点64.7℃)和二甲醚(沸点-24.9℃)之间的中间组分(如甲酸甲酯、甲胺、硫醇等)，这是由甲醇生产工艺决定的。而在甲醇脱水反应器中，也有可能由于副反应产生沸点介于甲醇和二甲醚之间的中间组分。这些中间组分随脱水反应产物进入二甲醚精馏塔3。本发明在二甲醚精馏塔3的进料口与塔顶回流口之间(当二甲醚侧线采出时与二甲醚采出口之间)设中间组分采出口采出这些中间组分，既保证了二甲醚的产品质量，又避免了这些中间组分在系统中循环、积累。
当装置需要同时生产两种不同规格、不同纯度的二甲醚产品时，本发明的方法是：如图2所示，用二甲醚精馏塔3塔顶18(或塔上部侧线19)采出的二甲醚做原料，设置精二甲醚精馏塔5，从精二甲醚精馏塔5上部侧线24采出纯度高的精二甲醚，从塔釜采出的物料与从二甲醚精馏塔3塔顶(或塔上部侧线)采出的二甲醚混合，仍可做二甲醚产品。该方法的特点是精二甲醚精馏塔5进料中二甲醚浓度高，回流比小(一般为0.1∶1-0.5∶1)，塔釜温度低(一般不大于50℃)，故能耗也低。两种二甲醚产品的比例可以人为调整。一般情况下，纯度为80％-99.99％(wt％)的二甲醚产品与纯度更高的精二甲醚产品的比例为1∶0-1∶4。即精二甲醚产品量占总二甲醚产品量的比例为0-80％(Wt％)。
由于一些领域如做燃料对二甲醚产品的纯度及不凝性气体等轻组分含量要求不高，所以用于这些领域的二甲醚产品可从二甲醚精馏塔3的塔顶(冷凝液)18采出，这样可以降低二甲醚精馏塔的高度，节省投资。
本发明的优点还在于，不管原料甲醇中甲醇纯度如何，由于汽化提纯塔1结构独特、汽化提纯塔1釜液连续排出，从汽化提纯塔1塔顶获得的蒸汽中的甲醇纯度一般情况下总比原料甲醇的甲醇纯度略高(即原料中的水分只有部分汽化)，既减少原料汽化所需能量，又提高了脱水反应的速度和平衡转化率。当原料甲醇的甲醇纯度小于93％(Wt％)时，本发明的优越性更加显著。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图之一。
图2为本发明的工艺流程图之二。
具体实施方式：
本发明生产单一规格二甲醚产品的流程示意图见图一；生产两种规格二甲醚产品的流程示意图见图二。
以下是本发明生产过程的叙述：
(1)以纯度为70％-99.99％(Wt％)的甲醇为原料生产纯度为80％-99.99％(Wt％)的二甲醚产品的生产过程的叙述
如图一所示，原料甲醇从塔顶11进入汽化提馏塔1，二甲醚精馏塔3塔釜的混合液从中部12进入汽化提馏塔1，这两股进料中的甲醇均经汽化分离后从汽化提馏塔1塔顶13排出进入甲醇脱水反应系统。
汽化提馏塔1塔釜用水蒸气直接与塔釜物料混合加热，水蒸气冷凝后的水随塔釜物料排出汽化提馏塔1塔釜经14送废水处理系统。汽化提馏塔1也可用水蒸汽和其他热载体通过再沸器7间接加热。
来自甲醇脱水反应系统2的脱水反应产物从二甲醚精馏塔中下部15进入二甲醚精馏塔3。二甲醚精馏塔3塔顶蒸汽经二甲醚冷凝器4冷凝后一部分从塔顶回流入塔，一部分经18得到纯度为80％-99.95％二甲醚产品。二甲醚精馏塔3塔釜混合液则靠自压或用泵送汽化提馏塔1中部12进料。
当生产纯度在99.5％(Wt％)以上的二甲醚产品时，由于产品二甲醚纯度高，为减少产品二甲醚中的不凝性气体等轻组分(沸点比二甲醚低的组分)的含量，产品二甲醚可从二甲醚精馏塔3的上部侧线19采出，而不是从塔顶冷凝液18采出。二甲醚冷凝器4的冷凝液经17全部回流入塔。
沸点介于甲醇(沸点64.7℃)和二甲醚(沸点-24.9℃)之间的中间组分(如甲酸甲酯、甲胺、硫醇等)从设在二甲醚精馏塔的二甲醚回流口17与进料口15之间(当二甲醚侧线采出时与二甲醚采出口之间)的侧线20采出。
(2)以纯度为70％-99.99％(Wt％)的甲醇为原料生产纯度为85％-99.99％(Wt％)二甲醚产品并同时生产纯度为99.5％-99.999％(Wt％)的精二甲醚产品的生产过程的叙述：
得到纯度为80％-99.99％(Wt％)的二甲醚产品与过程叙述(1)相同。如图二所示，二甲醚精馏塔3塔顶18或19出来的纯度为80％-99.99％(Wt％)的二甲醚的部分或全部经21送精二甲醚精馏塔5下部(进料口以上的理论塔板数比进料口以下的理论塔板数多)做为进料。精二甲醚精馏塔5塔顶蒸汽24经精二甲醚冷凝器6冷凝后从塔顶25回流入塔。从精二甲醚精馏塔5上部侧线26采出纯度为99.5％-99.999％(Wt％)精二甲醚产品，从精二甲醚精馏塔5塔釜得到的物料23与二甲醚精馏塔3塔顶出来的二甲醚22混合后，仍可做二甲醚产品，只是二甲醚纯度略低。
实施例一
汽化提馏塔1理论塔板数为24，操作压力0.6Mpa(G)。原料甲醇2000kg/h，其中甲醇1600kg/h，水400kg/h，甲醇含量80％(Wt％)。二甲醚精馏塔为板式塔；操作压力为1.8Mpa(G)。
原料甲醇11从汽化提馏塔1塔顶进料。二甲醚精馏塔塔釜釜液12中甲醇313.3kg/h，水645.6kg/h，进料位置在汽化提馏塔1塔顶数起第9块理论板处。塔顶排出蒸汽13送脱水反应系统，其中甲醇1913kg/h，水239.4kg/h，甲醇含量88.88％(Wt％)。塔釜排出的水14中甲醇含量0.05％(Wt％)。
实施例二
二甲醚精馏塔3操作压力0.9Mpa(G)，塔顶温度45℃，全塔理论板数为26块，进料15中甲醇409.5kg/h，水840.5kg/h，二甲醚1051.3kg/h。进料板在塔顶数起第15块理论板处。塔顶冷凝液全部从塔顶17回流入塔，回流比0.7∶1。塔上部侧线塔顶数起第4块理论板处19采出二甲醚产品1054.8kg/h，纯度为99.67％(Wt％)。二甲醚精馏塔3塔釜排出的混合液12中甲醇407.3kg/h，水839.3kg/h，送汽化提馏塔1做原料。汽化提馏塔1为填料塔，工作压力为1.6Mpa(G)。
实施例三
汽化提馏塔1理论塔板数为30，操作压力0.8Mpa(G)。原料甲醇2000kg/h，其中甲醇1960kg/h，水40kg/h，甲醇含量98％(Wt％)。
原料甲醇11从汽化提馏塔1塔顶进料。二甲醚精馏塔塔釜釜液12中甲醇417.1kg/h，水555.1kg/h，进料位置在汽化提馏塔1塔顶数起第21块理论板处。塔顶排出蒸汽13送脱水反应系统2，其中甲醇2376.9kg/h，水47.77kg/h，甲醇含量98.03％(Wt％)。塔釜排出的水14中甲醇含量0.1％(Wt％)。二甲醚精馏塔为填料塔，操作压力为0.3Mpa(G)。
实施例四
二甲醚精馏塔3操作压力0.8Mpa(G)，塔顶温度40℃，全塔理论板数为22块，进料15中甲醇542.73kg/h，水721.85kg/h，二甲醚1308.9kg/h.。进料板在塔顶数起第11块理论板处。塔顶冷凝液一部分从塔顶17回流入塔，一部分18采出做二甲醚，回流比4∶1。产品1303.2kg/h，纯度为99.00％(Wt％)。
二甲醚精馏塔3塔釜排出的混合液12中甲醇542.27kg/h，水721.59kg/h，送汽化提馏塔1做原料。汽化提馏塔为板式塔，操作压力为0.2Mpa(G)。
实施例五
同时生产两种不同规格的二甲醚产品。
如图2所示，得到纯度为99.0％(Wt％)的二甲醚产品与实施例四相同。精二甲醚精馏塔理论板数25，操作压力0.8MPa(G)。从实施例四二甲醚精馏塔3塔顶18出来的纯度为99.0％(Wt％)的二甲醚经23送精二甲醚精馏塔5下部做为精二甲醚精馏塔进料。进料位置在塔顶数起第19块理论板处，进料量1000kg/h。塔顶蒸汽24经精二甲醚冷凝器6冷凝后从塔顶25回流入塔，回流比0.3∶1。从塔上部侧线26塔顶数起第4块理论板处采出纯度为99.995％(Wt％)精二甲醚产品398.2kg/h，从精二甲醚精馏塔5塔釜得到的物料23与二甲醚精馏塔5塔顶出来的二甲醚22混合后二甲醚纯度为98.57％(Wt％)，共918.0kg/h，做为另一规格的二甲醚产品。