[发明专利]一种节能型的二甲醚生产流程及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种以甲醇为原料，用气相催化脱水法生产二甲醚的新型工艺及装置。

背景技术

目前二甲醚主要作为气溶胶工业的喷雾剂载体使用，近年来二甲醚的用途不断得以开发，如可用作医用气雾抛射剂、混合制冷剂，也可以作为汽、柴油发动机替代燃料以及直接替代石油液化气作民用燃料；另外，二甲醚还可以作为生产低碳烯烃的原料。在石油资源越来越紧张的状况下，用二甲醚作为清洁燃料和用于生产低碳烯烃，其潜在市场无疑是十分巨大的。

二甲醚(DME)的制备工艺及装置一般包括反应系统、二甲醚精馏以及甲醇的回收等工序组成。现有的甲醇气相催化脱水生产二甲醚的生产过程(如专利：CN1036199A、CN1043343C、CN1513825A、CN1830934A、CN1125216A等)一般是：原料甲醇以及未反应完全的甲醇经全部汽化后送甲醇气相脱水反应系统，反应系统出来的混合产物(含反应生成物二甲醚、水以及未反应的甲醇等)送入二甲醚精馏塔，在二甲醚精馏塔顶部精馏分离得到二甲醚产品，而从塔底排出的甲醇与水等组分的混合液经甲醇回收塔进行精馏分离，从其塔顶得到的液相甲醇经气化后返回并作为反应系统原料，水由塔底排出系统。上述专利中也提出通过不同热状态的工艺及装置物流相互交换热量，以节能降耗。

上述专利技术的特点之一是设有甲醇回收塔，从二甲醚精馏塔塔底的甲醇、水混合液中将甲醇分离出来，经气化后返回并作为反应系统原料。因为回收的甲醇是从甲醇回收塔塔顶(蒸发后冷凝)得到的，而返回反应系统做原料之前还需要加热气化，因此需要消耗大量的热能。特点之二是含有杂质水的甲醇原料，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，而且作为脱水反应的产物，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。

针对上述专利技术的缺点，四川天一科技股份有限公司提出了一种用甲醇生产二甲醚的新型工艺专利技术(CN1562927A)。该发明将甲醇回收塔与原料甲醇气化器集成在一个气化提馏塔中，该塔兼有气化原料甲醇及分离回收二甲醚精馏塔塔底混合液中的甲醇双重功能，另外，其塔底可以用再沸器加热，也可以用一定压力的饱和水蒸气直接通入塔底提供气相回流。由于该专利技术的上述特点，它可以省去一部分设备投资，大幅度地降低了能耗；另外，由于气化提馏塔的分离作用，可以提高反应系统进料中甲醇的浓度，以提高反应转化率及反应速率。但是在该专利技术中，由于反应产物及未反应物的分离采用直接常规精馏塔序，即按照系统中各组分相对挥发度由大而小依次分离，在二甲醚精馏塔内由上而下甲醇含量先增大后减小，中间组分甲醇发生了再混合现象，降低了分离过程的热力学效率；而且，在气化提馏塔中，由二甲醚精馏塔塔底而来的液相物流所含的水与甲醇再次被加热气化，从而浪费了大量能量，不利于提高经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种能耗低，投资少的甲醇合成二甲醚的新型工艺及装置。该新型工艺及装置将二甲醚精馏塔、甲醇回收塔、原料甲醇汽化器集成到同一个塔内，并可以直接得到高纯度的二甲醚产品及可用于反应系统进料的气相甲醇物流，从而简化了一般二甲醚生产流程，大幅度地降低了能耗和设备投资费用。

本发明为实现其目的所采用的装置主要由反应系统与隔壁精馏塔组成。隔壁精馏塔是在常规精馏塔内垂直设有一块隔板，隔板的两端与塔顶、塔底均不接触，即上不封顶、下部悬空，将塔内空间分隔为隔板左右两侧及上下两端4个区域，隔板为偏心或中心设置，隔板左右区域的横截面积比为8∶1～1∶2。塔内腔四个区域的功能分别是：隔板左侧区域作为预分馏塔将反应产物及未反应物进行初步分离；顶部区域除去少量的甲醇后在塔顶得到高纯度的二甲醚产品；隔板右侧区域一方面有分离的作用，将原料中的杂质水分离出去，另一方面兼有原料甲醇气化的作用；底部区域除去少量甲醇后在塔底得到水并排出系统。