[发明专利]合成气生产二甲醚的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用合成气生产二甲醚的方法和设备，属化学工程领域。

背景技术

用合成气直接生产二甲醚的一步法，比用合成气先生产甲醇，再由液相甲醇气化脱水生产的二步法可节省投资和生产成本。一步法制二甲醚国内外有多项公开专利，如美国专利US4375424，中国专利CN1233527A，CN1356163A，CN1090222A，均采用甲醇合成和氧化铝甲醇脱水双功能催化剂均匀混合装在一个反应器中直接生产二甲醚，上述技术中由于甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化剂要求的反应工艺条件不同，二种催化剂不能很好匹配，二种活性中心相互干扰，甲醇催化剂活性中心易被甲醇脱水反应产物水蒸气中毒失活而使效果差、寿命短。同时用甲醇合成、脱水和变换均为放热反应，反应热大，采用固定床反应器难于移走大量热量，而易使催化剂过热失活，为此需采用加大循环比，降低进塔气中CO和反应气中二甲醚含量，为此需增加设备投资和合成、分离费用。

发明内容

本发明要解决上述一步法制二甲醚中固定床反应器中催化剂不匹配、循环比大、产物浓度低的问题，一是采用将甲醇合成和甲醇脱水前后分开，解决二个反应的反应温度等工艺条件不匹配和避免催化剂活化中心干扰的问题；二是采用设有多组可独立调节汽化压力和温度的换热水管组的甲醇合成塔，实现在甲醇合成的强反应热区用降低管内水的汽化温度和压力来增加传热温差加热移热，使反应热较小区维持较小传热温差而不致温度过低。

本发明提供一种合成气生产二甲醚的方法，主要是加压合成气先在第一段至少有二个块区由各自可独立调节汽化压力和温度的换热管组的组合反应设备中401中催化合成甲醇，再在甲醇催化脱水反应器402中甲醇脱水反应生成二甲醚，气体经换热分离二甲醚、甲醇和水后，除少量弛放外的循环气体与原料合成气汇合再进行甲醇二甲醚合成。上述循环气和原料合成气量的分子数比小于5，更优的是小于4，合成气合成甲醇和二甲醚的压力高于5MPa，出第一段甲醇合成催化剂的合成气中，甲醇体积含量大于7％，更优的是大于10％。

本发明提供一种合成气生产二甲醚的设备，主要是由甲醇合成反应器和甲醇脱水反应器串连组成，第一段甲醇合成反应器至少有二个换热管组区块的水冷组合反应器401，各换热管组91、92与各自可独立调节汽化压力的汽包71、72连结，构成不同汽化压力和冷却介质温度的循环回路，用调节不同换热管组91、92的汽化温度，降低甲醇合成催化剂床层温差，串连在后的第二段甲醇脱水采用气冷冷管型固定床反应器402，连续用进塔气通过换热管将甲醇脱水反应热换热，缩小脱水反应催化剂温差。

本发明提供一种合成气生产二甲醚的设备，主要是由甲醇合成反应器和甲醇脱水反应器串连组成，第一段甲醇合成反应器至少有二个换热管组区块的水冷组合反应器401，各换热管组91、92与各自可独立调节汽化压力的汽包71、72连结，构成不同汽化压力和冷却介质温度的循环回路，用调节不同换热管组91、92的汽化温度，降低甲醇合成催化剂床层温差，串连在后的第二段甲醇脱水反应器采用水冷管水冷反应器402，用调节换热水冷管组93相连的汽包73汽化压力，通过水管中的水吸热汽化移去催化剂层反应热，缩小脱水反应催化剂床层温差。

在本发明的一个较好实例中，所述设备是甲醇合成和甲醇脱水催化剂在同一壳体的反应器中，组合反应器壳体1内至少有三个换热管组91、92、93的催化反应区块81、82、83组成水冷组合反应区，由同一反应器壳体1内的上部反应区块81、82内有甲醇合成催化剂和下部反应区块83甲醇脱水催化剂层组成。

在本发明的一个较好实例中，所述设备的第一段甲醇合成塔401和第二段甲醇脱水反应器402，两者前后串连组合，甲醇合成塔和甲醇脱水反应器之间串连脱水反应器进塔和出塔气的气-气换热器202。

在本发明的一个较好实例中，所述方法是出甲醇脱水反应器的气体经回收热量和水冷器冷却到室温，在气液分离器403中分离液相产物甲醇、二甲醚和水后，气体到吸收塔404用水或甲醇吸收二甲醚和甲醇。

在本发明的一个较好实例中，所述方法是气液分离器403和吸收塔404为上下组成同一壳体的分离塔，上部为吸收塔，下部为气液分离塔，气体先进下部气液分离塔经机械分离液相甲醇二甲醚产物，再到上部吸收塔用水或甲醇吸收气相中的甲醇和二甲醚。

附图说明

图1是甲醇合成一甲醇脱水反应合在一个反应器的示意图。

图2是甲醇合成塔和甲醇脱水塔串联组合的示意图。

图3是合成气一步法合成二甲醚的流程示意图。

具体实施方式