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1、(10)申请公布号 CN 102850192 A (43)申请公布日 2013.01.02 CN 102850192 A *CN102850192A* (21)申请号 201210384222.9 (22)申请日 2012.10.11 C07C 43/04(2006.01) C07C 41/09(2006.01) C07C 41/42(2006.01) (71)申请人 中国天辰工程有限公司 地址 300400 天津市北辰区京津路 1 号 申请人 天津天辰绿色能源工程技术研发有 限公司 (72)发明人 崔健 李小旭 曹立英 陆峰 林彬彬 (74)专利代理机构 天津滨海科纬知识产权代理 有限公司 。
2、12211 代理人 韩敏 (54) 发明名称 甲醇气相脱水生产二甲醚的方法 (57) 摘要 本发明涉及甲醇气相脱水生产二甲醚的方 法， 包括甲醇气相脱水合成反应、 二甲醚精馏和甲 醇精馏三个步骤， 本方法考虑到甲醇气相脱水反 应的选择性较高， 副产的不凝气较少， 无需单独设 置洗涤塔， 在甲醇缓冲罐的上部设置了洗涤段， 回 收二甲醚， 减少了设备投资， 也使流程简洁。本方 法考虑到热集成， 尽量减少设备数量以减少设备 投资和流程简洁实用。本方法的二甲醚精馏塔和 甲醇精馏塔均为板式、 填料复合式塔， 二甲醚精馏 塔上方设置塔板， 在第二块塔板采出二甲醚产品， 防止轻馏分污染产品 ； 甲醇精馏塔中。
3、上部设置塔 板便于杂醇油的采出。 本方法易于操作和控制， 优 化换热网络， 有效利用系统内热量， 达到节能降耗 目的。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 甲醇气相脱水生产二甲醚的方法， 包括甲醇气相脱水合成反应、 二甲醚精馏和甲醇 精馏三个步骤， 其特征在于 ： （1） 甲醇气相脱水合成反应 ： 进料甲醇通过泵分成两股进入甲醇缓冲罐， 一股进入甲醇缓冲罐上部的填料段上方， 另一股进入甲醇缓冲罐下部 ； 罐底的甲醇液一股预热后。
4、作为甲醇精馏塔的塔顶回流液进入 到塔的第一块塔板上， 另一股预热后进入甲醇气化罐， 使用中压蒸汽通过甲醇气化器进行 甲醇液的气化 ； 气化的甲醇气与甲醇精馏塔塔顶回收的甲醇气混合后， 一股经与二甲醚反 应器出口气换热后进入反应器， 另一股进入二甲醚反应器二段床层入口 ； （2） 二甲醚精馏 ： 二甲醚反应器出口气经换热器换热冷却后， 进入二甲醚塔进料罐， 进 料罐分离出来的气相和液相进入二甲醚精馏塔的二、 三段填料间 ； 二甲醚精馏塔上方第二 块塔板采出二甲醚产品 ； 之后进入二甲醚罐， 罐底通过泵加压送至二甲醚产品罐 ； 二甲醚 精馏塔塔顶气体经冷却后， 在二甲醚塔回流罐分离出不凝气， 进入。
5、甲醇缓冲罐的填料段下 方， 二甲醚塔回流罐分离出的液体由泵加压送至二甲醚精馏塔的第一块塔板上， 二甲醚精 馏塔塔釜得到甲醇和水的混合液， 加压换热后进入甲醇精馏塔的三、 四段填料间 ； （3） 甲醇精馏 ： 甲醇精馏塔塔顶的甲醇气进入甲醇气化罐， 塔一、 二段填料间的塔板上 采出杂醇油， 经冷却送至杂醇油缓冲罐， 塔釜废水经换热后送至污水处理。 2.根据权利要求1所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法， 其特征在于 ： 步骤 （1） 甲醇 气相脱水合成反应中， 甲醇缓冲罐的罐顶压力 0.150.20MPa， 温度 4050。 3.根据权利要求1所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法， 其特征在于 ： 。
6、步骤 （1） 甲醇 气相脱水合成反应中， 甲醇气化罐压力 1.21.4MPa， 温度 140150。 4.根据权利要求1所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 二甲 醚精馏中， 二甲醚反应器的出口气经换热器换热冷却至 6070， 进入二甲醚塔进料罐进行 气液分离 ； 二甲醚精馏塔塔顶压力 0.91.0MPa， 温度 4045。 5.根据权利要求1所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法， 其特征在于 ： 步骤 （3） 甲醇 精馏中， 甲醇精馏塔的进料温度为 160170， 塔顶压力 1.31.5MPa， 温度 145160。 6. 根据权利要求 1 所述的甲醇气相脱水生产。
7、二甲醚的方法， 其特征在于 ： 所述二甲醚 反应器采用二段绝热段间冷激式固定床反应器， 段间设置混合室， 通过原料气直接冷激来 降低二段床层温度。 7. 根据权利要求 1 所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法， 其特征在于 ： 所述二甲醚 精馏塔和甲醇精馏塔均为板式、 填料复合式塔。 8. 根据权利要求 7 所述的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法， 其特征在于 ： 所述板式、 填 料复合式塔塔板选用筛板， 填料选用高效规整填料。 权 利 要 求 书 CN 102850192 A 2 1/4 页 3 甲醇气相脱水生产二甲醚的方法 技术领域 0001 本发明属于二甲醚生产技术领域， 尤其涉及甲醇气相脱水。
8、生产二甲醚的方法。 背景技术 0002 二甲醚的生产方法有一步法和二步法。 一步法是由天然气转化或煤气化生成合成 气后， 合成气在反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水反应。 二步法是由合成气合成甲醇， 再脱水制取二甲醚。 二步法是目前国内外二甲醚生产的主要工艺， 其工艺成熟， 装置适用性 广， 可直接建在甲醇生产厂。 0003 国内二甲醚装置趋于大型化发展， 现有工艺存在的问题有 ： 反应器结构复杂， 体积 过大， 温度控制不灵敏， 容易超温等， 不利于大型化二甲醚装置采用 ； 甲醇精馏塔回收液相 甲醇， 再经气化， 从而增加了甲醇由气相冷凝再气化的能耗。 0004 中国专利 （专利申请号 20。
9、1010287747.1） 公开了 “一种由甲醇生产二甲醚的方法” ， 其特征是 ： 原料甲醇经预热、 闪蒸后， 液相进入甲醇汽化塔气化。 同时， 甲醇汽化塔用于二甲 醚精馏塔塔釜甲醇水溶液的分离。 气化甲醇和闪蒸甲醇混合并加热后， 进入反应器反应， 产 物精馏分离得到二甲醚产品。中国专利 （专利申请号 201110127054.0） 公开了 “一种由甲醇 脱水制取二甲醚的方法” ， 其特征是 ： 流程经历原料甲醇加热-反应-冷却-分离的过程， 反 应器采用三段绝热段间冷激式反应器， 甲醇回收系统回收液相甲醇。以上两种方法在节能 上仍存在优化空间。 发明内容 0005 本发明的目的在于针对二甲。
10、醚装置节能优化， 提供一种更为节能和适用于规模大 型化的甲醇气相脱水生产二甲醚的方法。 0006 本发明的目的通过如下技术方案实现 ： 0007 甲醇气相脱水生产二甲醚的方法， 包括甲醇气相脱水合成反应、 二甲醚精馏和甲 醇精馏三个步骤， 具体如下 ： 0008 （1） 甲醇气相脱水合成反应 ： 0009 进料甲醇通过泵分成两股进入甲醇缓冲罐， 一股进入甲醇缓冲罐上部的填料段上 方， 另一股进入甲醇缓冲罐下部 ； 罐底的甲醇一股预热后作为甲醇精馏塔的塔顶回流液进 入到塔的第一块塔板上， 省去了甲醇精馏塔的塔顶冷凝器， 另一股预热后进入甲醇气化罐， 使用中压蒸汽通过甲醇气化器进行甲醇液的气化 ；。
11、 气化的甲醇气与甲醇精馏塔塔顶回收的 甲醇气混合后， 一股经与二甲醚反应器出口气换热后进入反应器， 另一股进入二甲醚反应 器二段床层入口。 0010 （2） 二甲醚精馏 ： 二甲醚反应器出口气经换热器换热冷却后， 进入二甲醚塔进料 罐， 进料罐分离出来的气相和液相进入二甲醚精馏塔的二、 三段填料间 ； 二甲醚精馏塔上方 第二块塔板采出二甲醚产品， 可以防止塔顶轻馏分污染产品 ； 之后进入二甲醚罐， 罐底通过 泵加压送至二甲醚产品罐 ； 二甲醚精馏塔塔顶气体经冷却后， 在二甲醚塔回流罐分离出不 说 明 书 CN 102850192 A 3 2/4 页 4 凝气， 进入甲醇缓冲罐的填料段下方， 二。
12、甲醚塔回流罐分离出的液体由泵加压送至二甲醚 精馏塔的第一块塔板上， 二甲醚精馏塔塔釜得到甲醇和水的混合液， 加压换热后进入甲醇 精馏塔的三、 四段填料间。 0011 （3） 甲醇精馏 ： 甲醇精馏塔塔顶的甲醇气进入甲醇气化罐， 塔一、 二段填料间的塔 板上采出杂醇油， 经冷却送至杂醇油缓冲罐， 塔釜废水经换热后送至污水处理。 0012 更具体的 ： 0013 （1） 甲醇气相脱水合成反应 ： 0014 甲醇缓冲罐的罐顶压力 0.150.20MPa， 温度 4050 ； 0015 缓冲罐底的甲醇液一股预热后作为甲醇精馏塔的塔顶回流液， 另一股预热至 140150左右， 进入甲醇气化罐， 使用中压。
13、蒸汽通过甲醇气化器进行甲醇液的气化， 甲醇 气化罐压力 1.21.4MPa， 温度 140150 ； 0016 甲醇气分成两股进入二甲醚反应器， 一股经与反应器出口气换热至 260左右， 进 入反应器 ； 另一股作为段间冷激气， 由反应器段间进入， 与反应器一段出口气混合后进入二 段床层 ； 反应器出口气温度 340360 ； 0017 （2） 二甲醚精馏 ： 0018 反应器的出口气经换热器换热冷却至 6070， 进入二甲醚塔进料罐进行气液分 离 ； 二甲醚精馏塔塔顶压力 0.91.0MPa， 温度 4045。 0019 （3） 甲醇精馏 ： 0020 甲醇精馏塔的进料温度为 160170，。
14、 塔顶压力 1.31.5MPa， 温度 145160。 0021 本方法中的二甲醚反应器采用二段绝热段间冷激式固定床反应器。 段间设置混合 室， 通过原料气直接冷激来降低二段床层温度， 实现催化剂床层温度控制， 降低了反应器的 超温概率。 该反应器具有体积小、 结构简单、 加工难度小， 以及便于装卸催化剂等优点， 适应 了二甲醚装置大型化发展的要求。 0022 进一步， 本方法中的二甲醚精馏塔和甲醇精馏塔均为板式、 填料复合式塔。 塔板选 用筛板， 填料选用高效规整填料， 以提高分离效率。 0023 本发明所具有的有益效果 ： 0024 （1） 本方法考虑到甲醇气相脱水反应的选择性较高， 副产。
15、的不凝气较少。 无需单独 设置洗涤塔， 在甲醇缓冲罐的上部设置了洗涤段， 回收二甲醚， 减少了设备投资， 也使流程 简洁。 0025 （2） 本方法考虑到热集成， 在此基础上尽量减少设备数量以减少设备投资和流程 简洁实用。 0026 （3） 本方法的二甲醚精馏塔和甲醇精馏塔均为板式、 填料复合式塔， 二甲醚精馏塔 上方设置塔板， 在第二块塔板采出二甲醚产品， 其防止轻馏分污染产品 ； 甲醇精馏塔中上部 设置塔板便于杂醇油的采出。 0027 （4） 本方法使用甲醇缓冲罐和甲醇气化器， 更易于操作和控制。 0028 （5） 本方法对换热网络匹配换热优化， 有效利用系统内热量， 达到节能降耗目的。 。
16、附图说明 0029 图 1 是本发明的二甲醚流程示意图 ； 说 明 书 CN 102850192 A 4 3/4 页 5 0030 图中 ： 0031 二甲醚反应器1， 二甲醚精馏塔2， 甲醇精馏塔3， 甲醇缓冲罐4， 甲醇气化罐5， 二甲 醚塔进料罐 6， 二甲醚罐 7， 二甲醚塔回流罐 8， 杂醇油缓冲罐 9。 具体实施方式 0032 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述， 本发明并不限于此。 0033 如图 1 所示， 进料甲醇通过泵分成两股进入甲醇缓冲罐 4， 一股进入甲醇缓冲罐 4 上部的填料段上方， 另一股进入甲醇缓冲罐4下部 ； 甲醇缓冲罐4顶部的不凝气去火炬或燃 料气管。
17、网， 罐底的甲醇液通过泵加压， 一股预热后作为甲醇精馏塔 3 的塔顶回流液进入到 塔的第一块塔板上， 另一股预热后进入甲醇气化罐 5， 使用中压蒸汽通过甲醇气化器进行甲 醇液的气化 ； 气化的甲醇气与甲醇精馏塔 3 塔顶回收的甲醇气混合后， 一股经与二甲醚反 应器 1 出口气换热后进入反应器， 另一股进入二甲醚反应器 1 二段床层入口。 0034 二甲醚反应器 1 出口气与图 1 所示的多个换热器换热后， 冷却至 6070进入二 甲醚塔进料罐 6， 二甲醚塔进料罐 6 分离出来的气相和液相进入二甲醚精馏塔 2 的二、 三段 填料间 ； 二甲醚精馏塔 2 上方第二块塔板采出二甲醚产品， 进入二甲。
18、醚罐 7， 罐底通过泵加 压送至二甲醚产品罐 ； 二甲醚精馏塔 2 塔顶气体经冷却后在二甲醚塔回流罐 8 分离出不凝 气， 进入甲醇缓冲罐4的填料段下方， 二甲醚塔回流罐8分离出的液体由泵加压送至二甲醚 精馏塔2的第一块塔板上， 二甲醚精馏塔2塔釜得到甲醇和水的混合液， 加压换热后进入甲 醇精馏塔 3 的三、 四段填料间。 0035 甲醇精馏塔 3 塔顶的甲醇气进入甲醇气化罐 5， 塔一、 二段填料间的塔板上采出杂 醇油， 经冷却送至杂醇油缓冲罐 9， 塔釜废水经换热后送至污水处理。 0036 实施例 1 ： 0037 如图 1 所示， 原料甲醇流量 206672kg/h， 其中甲醇缓冲罐上方。
19、洗涤甲醇流量 9613kg/h， 甲醇缓冲罐的罐顶压力 0.16MPa， 温度 47.1 ； 洗涤后的不凝气流量 3012kg/h， 直接送入火炬或燃料气管网。甲醇缓冲罐出来的甲醇液一股用于甲醇精馏塔的塔顶进料， 另一股经多级换热后并气化后送至反应器， 先预热至 148左右， 进入甲醇气化罐， 使用中 压蒸汽通过甲醇气化器进行甲醇液的气化， 甲醇气化罐压力 1.33MPa， 温度 148.2 ； 其中 一段进料流量 153015kg/h， 经与反应器出口气换热至 260左右， 进入反应器， 段间冷激 气流量 95790kg/h。合成的反应产物经多级冷却后送至二甲醚精馏塔 ； 反应器出口气温度 。
20、340350。 0038 反应器的出口气多级冷却至 70左右， 进入二甲醚塔进料罐进行气液分离 ； 二甲 醚精馏塔理论塔板数 20， 塔顶压力 0.94MPa， 温度 41.8。二甲醚采出量 139332kg/h， 纯度 可达到燃料级或气雾级二甲醚产品标准。塔釜甲醇水溶液送至甲醇精馏塔。 0039 甲醇精馏塔理论塔板数 30， 进料温度为 169.4， 塔顶压力 1.38MPa， 温度 150。 塔顶甲醇气流量 163206kg/h， 侧线杂醇油为间歇采出， 塔釜废水流量 55566kg/h。废水换热 到指定温度去后续污水处理工序。 0040 整个系统冷却水 （t=10） 消耗为 7025t/h， 蒸汽 （2.5MPaG） 消耗为 135t/h。 0041 以上对本发明的实施例进行了详细说明， 但所述内容仅为本发明的较佳实施例， 不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等， 说 明 书 CN 102850192 A 5 4/4 页 6 均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。 说 明 书 CN 102850192 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102850192 A 7 。