[发明专利]一种固体酸催化甲醇脱水反应生产二甲醚的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由甲醇生产二甲醚的方法，特别是涉及一种采用固体酸催化剂，甲醇气相脱水连续生产二甲醚的方法。

背景技术

二甲醚是一种用途广泛的化工产品和燃料替代品。二甲醚最早采用甲醇脱水法生产，反应在液相中进行，主要缺点是设备腐蚀严重、操作条件恶劣，而且对环境污染严重。目前，工业上采用固体酸催化剂的甲醇脱水生产二甲醚工艺是主要方法和今后发展趋势。

在美国专利USP6740783公开了一种由甲醇生产二甲醚的分子筛催化剂，分子筛催化剂上的质子被金属或胺替代，甲醇蒸气在分子筛催化剂上进行脱水反应，

中国专利CN 1036199A公开了一种由甲醇生产二甲醚的方法，甲醇蒸气在含有少量二氧化硅的γ-氧化铝催化剂上进行脱水反应，脱水产物送入精馏塔进行精馏，纯二甲醚和杂质分别在该塔某一塔板上作为侧线产品采出。

中国专利CN 1125216公开了一种由甲醇生产二甲醚的方法，含量72～99.9％的甲醇经气化分离塔除去高沸物及杂质后，在多段激冷式反应器内进行气相催化脱水反应，采用含有γ-氧化铝和铝硅酸盐结晶的复合固体酸催化剂，反应温度190～380℃，甲醇转化率～78％。

中国专利授权公告号CN 1073979C公开了一种从甲醇生产和回收二甲醚的方法，即将未反应的甲醇与水精馏分离以循环反应时，循环物料中水与甲醇的摩尔比为0.8～1，可以显著降低回收未反应甲醇蒸馏过程的负荷，新鲜甲醇原料中也可含有3～10％(重量)的水，同时保持76％以上的甲醇转化率。

甲醇气相脱水制二甲醚可以得到纯度达99.9％的二甲醚，但反应温度较高，一般为220～380℃；而且反应过程对甲醇原料的纯度也有一定要求，甲醇反应原料含水量较高时不可避免地会导致单程转化率下降，而且较高的反应温度对催化剂的稳定性不利。

中国实用新型专利ZL 94222811.1中，提出了一种气固相多端冷激式方法，该方法是通过向反应器催化剂床层注射冷气来控制催化剂床层温度，由于甲醇脱水反应器是强放热反应，冷气不足以降低催化剂床层温度，因此，在反应温度条件下，通过该方法很难来控制床层温度。

由于甲醇气相脱水反应是一强放热过程，绝热床反应器的催化剂床层温升可达到多达100℃，甚至更高。以上所述发明在工业实施中一般采用以下形式的固定床反应器：(1)绝热反应器，(2)内换热反应器，(3)列管式反应器，(4)气相冷激的反应器，(5)气相急冷反应器。在工业生产中，存在催化剂床层温度难于控制或温度分布不均等问题，因此难于大型化工业生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体酸催化甲醇脱水反应生产二甲醚的方法。

为实现上述目的，本发明提供的固体酸催化甲醇脱水反应生产二甲醚的方法，采用甲醇分段进料控制或调节脱水反应器内的床层温度分布；

固体酸催化剂为阳离子交换树脂、ZSM-5分子筛、ZSM-35分子筛、MCM-22分子筛、γ-氧化铝或其上述任意催化剂的混合；

反应器操作条件：反应压力为0.2～4.0MPa，反应温度为120～400℃，进料空速为0.5～20h^-1；优选的反应器操作条件：反应压力为0.5～1.5MPa，反应温度为150～300℃，进料空速为2.0～8.0h^-1。

所述的方法，其中，甲醇分段进料入口在催化剂床层。

所述的方法，其中，甲醇分段进料入口在两个催化剂床层之间。

所述的方法，其中，甲醇分段进料入口数为2～20个。

所述的方法，其中，甲醇分段进料入口数为2～6个。

展开说，本发明的特点在于通过调节不同催化剂床层的甲醇进料量来控制甲醇脱水催化剂床层温度的分布。在适当的反应温度条件下进行脱水反应，由于可以控制催化剂床层温度，从而可以减少副反应发生，延长催化剂寿命的目的。