CN101270034B - 一种二甲醚生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用甲醇气相脱水生产二甲醚的方法，该方法通过气提塔和热交换器的巧妙组合工艺，将热交换器回收的反应余热全部用于汽化和提浓原料甲醇；独特的甲醇回收工艺，在回收未反应甲醇的同时，控制甲醇回收塔和蒸发冷凝器的压差，将甲醇回收塔回流甲醇的冷凝热全部用于原料甲醇的蒸发，同时可有效提高原料粗甲醇和回收的未反应甲醇的浓度，改善了反应转化率；采用比传统工艺更高的操作压力，一方面可提高设备处理能力，减少装置总造价，另一方面可使反应产物冷凝温度提高，在设置的废热回收器，将冷凝余热用于副产蒸汽。使吨产品蒸汽消耗由目前的1.4～1.5吨降低到0.85～1.1吨；循环水消耗由100～130吨降低到50～90吨；并可副产蒸汽约300～400Kg，大幅度节省了能源，降低了生产成本。

Description

一种二甲醚生产工艺

技术领域

本发明涉及二甲醚生产工艺，尤其涉及一种以甲醇为原料，用气相催化脱水法制备二甲醚的生产工艺。

技术背景

甲醇工业生产主要采取气相催化法工艺，正如申请号为88101729.9和申请号为95113028.5即“生产纯二甲醚的方法”、“由甲醇生产二甲醚的方法”等的中国专利所公开的生产过程中所包括的工艺过程：原料甲醇经汽化器或汽化塔加热后全部送入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、未反应的甲醇、水等)送二甲醚精馏塔进行分离，从二甲醚精馏塔上部或塔顶得到二甲醚产品；而从塔釜排除的甲醇和水等组分的混合物靠自身压力送甲醇回收塔进行精馏分离，从甲醇回收塔塔顶回收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。这种方法的特点之一是设有甲醇回收塔，用精馏的方法将二甲醚精馏塔的甲醇与水等组分的混合物分离提纯，提纯后的甲醇再返回做原料，而来源于原料甲醇中的水和脱水反应产生的水分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能源，而回收的甲醇为液相，返回系统做原料还需要加热汽化。此方法的另一特点是作为原料的甲醇(包括甲醇回收塔回收的甲醇)，不论含水量多少，均在汽化器或汽化塔全部汽化，其中的水分也全部汽化进入气相脱水系统，这样不但增加了水汽化所需热能，而且由于水是脱水产物，水分进入反应系统后使得反应速度降低，同时也降低了反应的平衡转化率。另外如申请号为200410022020.5公开的“甲醇生产二甲醚的方法”所涉及的生产过程是：原料甲醇进入汽化提馏塔的顶部，来自二甲醚精馏塔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，用水蒸汽直接进入汽化提馏塔塔釜或通过再沸器间接加热汽化提馏塔塔釜内的物料，塔顶的蒸汽去反应系统反应。此方法的特点是设有汽化提馏塔，此塔汽化原料甲醇和兼有回收二甲醚精馏塔塔釜液中的甲醇的功能。因为原料甲醇从塔顶进入作为回流液，因此汽化提馏塔塔顶的甲醇蒸汽的浓度受到原料甲醇的纯度限制。此外，此方法将原料甲醇全部送入汽化精馏塔顶部，作为汽化提留塔回收由二甲醚精馏塔塔釜液中的甲醇的回流液，原料甲醇的量远远超过需要回流液的回流量。这些进入汽化提馏塔的超出所需回流量的原料甲醇蒸发所需热量全部由加热塔釜液的蒸汽提供，需要消耗大量的能源。

发明内容

本发明提供一种能耗低，投资省的以甲醇为原料生产二甲醚的方法，以克服现有技术弊端。

为实现本发明目的，这种二甲醚生产工艺其特征包括以下步骤：

a.经预热后的液体甲醇原料一部分入气提塔，汽化的甲醇蒸汽进入二甲醚反应系统，未汽化的甲醇液经由气提塔底部进入甲醇回收塔中上部入口；

b.经预热后的另一部分液体甲醇原料入蒸发冷凝器部分汽化，汽化的甲醇蒸汽出蒸发冷凝器顶部出口，未汽化的甲醇液经由蒸发冷凝器底部出口入甲醇回收塔中上部入口；

c.出甲醇回收塔塔顶出口的甲醇蒸汽分为两路，一路进入蒸发冷凝器冷凝，冷凝液入甲醇回收塔的顶部入口；另一路甲醇蒸汽与b步骤中的出蒸发冷凝器顶部出口的甲醇蒸汽混合后进入热交换器；

d.出热交换器的一部分甲醇蒸汽通经气提塔气提原料甲醇后与另一部分甲醇蒸汽混合入二甲醚反应系统；

e.出二甲醚反应系统的含二甲醚混合气体分别通经热交换器换热和再沸器后经预热原料甲醇、预热粗二甲醚、水冷却，然后入二甲醚精馏塔精馏，塔釜液经由塔底出口入甲醇回收塔中部入口，甲醇回收塔塔底残液排至污水处理系统。

当采用比传统工艺更高的操作压力，所述通经热交换器和再沸器后的二甲醚混合气体可先入废热回收器回收热量以副产蒸汽，然后经预热原料甲醇、预热粗二甲醚、水冷后入二甲醚精馏塔精馏。

所述甲醇回收塔塔釜液的加热蒸汽压力为0.5～2.5MPa，蒸汽直接进入甲醇回收塔塔釜加热其中物料，或采用热源通过再沸器间接加热塔釜物料，残夜从塔釜排出。

所述甲醇回收塔内的压力高于蒸发冷凝器内蒸发侧的压力，控制蒸发冷凝器和甲醇回收塔的压差，将甲醇回收塔塔顶部分甲醇蒸汽冷凝的冷凝热，用于部分原料甲醇液的蒸发；在蒸发冷凝器中未汽化的甲醇液，加压后送入甲醇回收塔的中上部；同时在气提塔内未汽化的甲醇进入甲醇回收塔的中上部；同时还有由二甲醚精馏塔来的塔釜液进入甲醇回收塔的中部，利用蒸发冷凝器中冷凝的甲醇液做回流，对进入甲醇回收塔物料中的甲醇液进行提浓回收。甲醇回收塔内设置具有分离能力的塔盘或填料。

本发明取得的技术进步：

(1).由于采用兼有回收反应余热汽化和提纯原料甲醇双重作用的气提塔，有效地使热交换器回收的高于进反应系统温度的余热用于甲醇原料蒸发，且蒸发的甲醇汽的纯度高于原料甲醇，起到了提纯原料的作用。

(2).由于甲醇回收塔塔顶甲醇蒸汽冷凝的冷凝热全部用于甲醇原料的蒸发，甲醇回收塔塔底提供的热量全部用于甲醇的蒸发。显然，甲醇回收塔回收二甲醚塔釜液中的甲醇和提浓未汽化的原料甲醇，得到的甲醇蒸汽较其它方法纯度高的情况下，比现有的其它工艺节省了能源。

(3).不论原料甲醇的纯度如何，由于气提塔和蒸发器冷凝器的气体中甲醇含量总是高于原料甲醇全部蒸发时的甲醇汽浓度，气提塔和蒸发冷凝器剩余的略低于原料甲醇浓度的甲醇液，进入到甲醇回收塔的中上部，利用冷凝器冷凝的甲醇液作为回流液，提浓了在气提塔3中未蒸发的甲醇液10、蒸发冷凝器2剩余的甲醇液14和二甲醚精馏塔7来的塔釜液23；出甲醇回收塔的甲醇汽的浓度，可用蒸发冷凝器2中原料甲醇的蒸发量调节甲醇回收塔塔顶回流液16的量来控制，使甲醇回收塔1塔顶的甲醇蒸汽的浓度远远高于甲醇原料甲醇的浓度，从而有利于提高反应的转化率。

(4).利用出反应系统的热混合气体经二甲醚精馏塔再沸器6、热交换器4并联回收余热，最大限度地回收了反应物的余热。

(5).本发明采用比传统工艺更高的操作压力，一方面可提高设备处理能力，减少装置总造价，另一方面可使反应产物冷凝温度提高，设置的废热回收器可将冷凝余热用于副产蒸汽。

(6).采用本发明工艺吨产品二甲醚蒸汽消耗可由目前传统工艺的1.4～1.5吨降低到0.85～1.1吨；循环水消耗由100～130吨降低到50～90吨；并可副产蒸汽300～400Kg，大幅度节省了能源，降低了生产成本。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1为本发明工艺流程示意图。

图2为本发明另一种实施方式示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，本实施例为不带有废热回收器的流程。

a.经预热后的液体甲醇原料一部分9入气提塔3气提，其温度为135℃，流量304Kg/h，甲醇含量93％(wt％)，气提塔3理论塔盘数4层，操作压力0.64MPA(G)。汽化的甲醇蒸汽出气提塔3顶部，出气提塔3塔顶气体26温度为126.9℃，流量1043Kg/h，甲醇含量95.8％(wt％)。未汽化的甲醇液经由气提塔3底部进入甲醇回收塔1中上部入口第10层塔盘，出气提塔3下部液体10流量96Kg/h，甲醇含量92％(wt％)；

b.经预热后的另一部分液体甲醇原料13入蒸发冷凝器2的管内，其压力0.65MPA(G)，温度为135℃，流量1215Kg/h，甲醇含量93％(wt％)，汽化的甲醇蒸汽17出蒸发冷凝器2顶部出口，其流量为617Kg/h，甲醇含量95.1％(wt％)，未汽化的甲醇液14经由蒸发冷凝器2底部出口入甲醇回收塔1中上部入口第10块塔盘，其流量598Kg/h，甲醇含量91％(wt％)。

c.甲醇回收塔1理论塔盘数为40层，操作压力0.8MPA(G)，出甲醇回收塔1塔顶出口的甲醇蒸汽分为两路，一路15进入蒸发冷凝器2的壳程冷凝，冷凝液入甲醇回收塔1的顶部入口第一层塔盘，其流量596Kg/h；流量为1009Kg/h、甲醇含量为97.3％(wt％)；另一路甲醇蒸汽18与b步骤中的出蒸发冷凝器2顶部出口的甲醇蒸汽混合后进入热交换器4。

d.出热交换器4的一部分甲醇蒸汽11进入气提塔3最底层塔盘下部，其温度为251℃，流量935Kg/h，气提甲醇后与另一部分甲醇蒸汽混合，用以调节进反应系统5的甲醇蒸汽12的温度，调节后的甲醇蒸汽12的温度为176℃，流量为1833Kg/h，然后入二甲醚反应系统5。

e.出二甲醚反应系统5温度为305℃、流量为1833Kg/h的含二甲醚混合气体20分别通经热交换器4换热和再沸器6回收热量后，经预热原料甲醇、预热粗二甲醚、水冷后入二甲醚精馏塔7精馏，塔釜液23经由塔底出口入甲醇回收塔1中部自上至下的第15块塔盘，其流量816Kg/h，甲醇含量42.6％(wt％)。甲醇回收塔1塔底残液24排至污水处理系统，其流量502Kg/h，甲醇含量0.08％(wt％)。

实施例2：如图2所示，本实施例与实施例1不同之处是：

a.经预热后的液体甲醇原料一部分9入气提塔3，其温度为165℃，流量760Kg/h，甲醇含量93％(wt％)，气提塔3理论塔盘数4层，操作压力1.34MPA(G)。汽化的甲醇蒸汽出气提塔3顶部，出气提塔3塔顶气体26温度为153.1℃，流量1374Kg/h，，甲醇含量95.4％(wt％)。未汽化的甲醇液经由气提塔3底部进入甲醇回收塔1中上部入口第10层塔盘，出气提塔3下部液体10流量467Kg/h，甲醇含量91％(wt％)；

b.经预热后的另一部分液体甲醇原料13入蒸发冷凝器2的管内，其压力1.35MPa(G)，温度为153.3℃，流量760Kg/h，甲醇含量93％(wt％)，汽化的甲醇蒸汽17出蒸发冷凝器2顶部出口，流量383Kg/h，甲醇含量95％(wt％)，未汽化的甲醇液14经由蒸发冷凝器2底部出口入甲醇回收塔1中上部入口第10块塔盘，其流量377Kg/h，甲醇含量90％(wt％)。

c.甲醇回收塔1理论塔盘数为40层，操作压力1.6MPa(G)，出甲醇回收塔1塔顶出口的甲醇蒸汽分为两路，一路15进入蒸发冷凝器2的壳程冷凝，冷凝液入甲醇回收塔1的顶部入口第一层塔盘，其流量353Kg/h；流量1171Kg/h、甲醇含量为95.3％(wt％)；另一路甲醇蒸汽18与b步骤中的出蒸发冷凝器2顶部出口的甲醇蒸汽混合后进入热交换器4。

d.出热交换器4的一部分甲醇蒸汽11进入气提塔3最底层塔盘下部，其温度为266℃，流量1081Kg/h，气提甲醇后与另一部分甲醇蒸汽混合，用以调节进反应系统5的甲醇蒸汽的温度，调节后甲醇蒸汽12的温度为183℃，流量1847Kg/h，然后入二甲醚反应系统5。

e.出二甲醚反应系统5的含二甲醚混合气体20的温度为305℃，其流量1847Kg/h，该混合气体分别通经热交换器4换热和再沸器6回收热量后入废热回收器8的管程回收热量，入口温度为180℃，出口温度为140℃，经预热后的75℃热水进入废热回收器8的壳程副产蒸汽，蒸汽压力为0.2MPa(G)，流量382Kg/h。出废热回收器8的二甲醚混合气体经预热原料甲醇、预热粗二甲醚、水冷后入二甲醚精馏塔7精馏，塔釜液23经由塔底出口入甲醇回收塔1中部自上至下的第15块塔盘，其流量830Kg/h，甲醇含量42％(wt％)。甲醇回收塔1塔底连续排出残液24排至污水处理系统，其流量502Kg/h，甲醇含量0.03％(wt％)。

Claims (5)

1.一种二甲醚生产工艺，其特征包括以下步骤：

a.经预热后的液体原料甲醇一部分入气提塔(3)气提，汽化的甲醇蒸汽进入二甲醚反应系统(5)，未汽化的甲醇液经由气提塔(3)底部进入甲醇回收塔(1)中上部入口；

b.经预热后的另一部分液体甲醇原料入蒸发冷凝器(2)，汽化的甲醇蒸汽出蒸发冷凝器(2)顶部出口，未汽化的甲醇液经由蒸发冷凝器(2)底部出口入甲醇回收塔(1)中上部入口；

c.出甲醇回收塔(1)塔顶出口的甲醇蒸汽分为两路，一路进入蒸发冷凝器(2)冷凝，冷凝液入甲醇回收塔(1)的顶部入口；另一路甲醇蒸汽与b步骤中的出蒸发冷凝器(2)顶部出口的甲醇蒸汽混合后进入热交换器(4)；

d.出热交换器(4)的一部分甲醇蒸汽通经气提塔(3)气提原料甲醇后与另一部分甲醇蒸汽混合入二甲醚反应系统(5)；

e.出二甲醚反应系统(5)的含二甲醚混合气体(20)分别通经热交换器(4)换热和再沸器(6)后经预热原料甲醇、预热粗二甲醚、水冷却，然后入二甲醚精馏塔(7)精馏，塔釜液(23)经由塔底出口入甲醇回收塔(1)中部入口，甲醇回收塔(1)塔底残液(24)排至污水处理系统。

2.根据权利要求1所述的二甲醚生产工艺，其特征在于所述通经热交换器(4)和再沸器(6)后的二甲醚混合气体入废热回收器(8)，然后经预热原料甲醇、预热粗二甲醚、水冷却后入二甲醚精馏塔(7)精馏。

3.根据权利要求1或2所述的二甲醚生产工艺，其特征在于所述甲醇回收塔塔釜液的加热蒸汽压力为0.5～2.5MPa。

4.根据权利要求3所述的二甲醚生产工艺，其特征在于所述甲醇回收塔(1)内的压力高于蒸发冷凝器(2)内的压力。

5.根据权利要求4所述的二甲醚生产工艺，其特征在于所述甲醇回收塔(1)内设置具有分离能力的塔盘或填料。

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