專利名稱：合成氣一步法制二甲醚的分離方法
技術領域：
本發明主要涉及一步法制二甲醚的分離方法，尤其涉及合成氣一步法制二甲醚的分離方法。
背景技術：
二甲醚是符合當今環保要求的重要綠色工業產品，它的主要用途為清潔燃料、氣霧劑、致冷劑、發泡劑、有機合成的中間體等。二甲醚作為車用和一般的代用燃料，有天燃氣、甲醇、乙醇、氫氣不可比擬的綜合優勢。國內外大量研究結果表明，二甲醚液化后可直接替代柴油用作汽車燃料，其燃料效果比甲醇燃料好，除具有甲醇燃料所具有的優點外，還克服了其低溫起動性能和加速性能差的缺點。研究表明，大規模生產二甲醚的成本不會高于柴油，成本和污染都低于丙烷和壓縮天然氣等低污染替代燃料。因此，二甲醚作為汽車燃料發展前景極其誘人。制取二甲醚的工藝正從精細化工轉化為基礎化工。
現有技術的一步法制二甲醚(DME)的常規分離方法見圖1。反應后氣體6在冷凝器1中冷凝(40℃)，冷凝液為粗二甲醚溶液。未凝氣體16中含有不凝氣體H2、CO、CO2及少量二甲醚氣體進入吸收塔2，在2.0MPa和20-35℃下用水吸收，其底流產物為醚水溶液8，吸收尾氣15返回氣柜作燃料。醚水溶液8和粗二甲醚溶液7混合后進入精餾塔4。精餾操作條件為0.5-0.8MPa，塔頂溫度為20℃，產品為精二甲醚12。塔釜溫度為150℃，其底流產物為軟水13，返回吸收塔2作吸收劑。
該技術存在的主要問題是目前這一方法雖在國內千噸級試驗裝置中采用，但不能穩定運行，達不到設計指標，差距較大。雖然設計的計算方法由于沒有將實驗相平衡數據與方法模擬結合、使模擬數據與試驗數據取得一致而存在一定的問題，但主要原因是在合成氣一步法制二甲醚的合成反應中，由于合成原料不同，合成反應后的氣體與甲醇脫水后制二甲醚的氣體成份有較大差別。前者除了有H2、CO、DME、CH3OH外，還有大量的CO2存在。CO2和二甲醚(DME)的分離比較困難，用常規的分離方法不能使這兩種組分有效分離。
另外在冷凝或者是用水吸收的條件下，都有一部分CO2進入粗二甲醚溶液或水溶液中。而在精餾塔頂或者是塔頂側線，將有一部分CO2進入精醚中。為此產品的質量無法保證，難以連續生產。
同時吸收塔中，水對二甲醚的溶解度很低，在2.0Mpa和20℃的數據表明，水溶液中的二甲醚濃度不足2％。有一部分二甲醚隨尾氣進入氣柜，造成二甲醚的損失。因此，二甲醚的產品純度達不到98％，合成反應后的氣體中二甲醚的回收率達不到95％以上。
發明內容
本發明的目的在于避免現有技術的不足之處而提供一種合成氣一步法制二甲醚的分離方法。在試驗相平衡數據的基礎上，建立一個新的方法，使二甲醚的純度達到98％以上，合成反應后的粗甲醚溶液中二甲醚的回收率達到98％以上，并可以穩定運行。
本發明的目的可以通過采用以下技術方案來實現一種合成氣一步法制二甲醚的分離方法，包括有反應后的氣體(6)經冷凝器(1)冷凝，未凝氣體(16)進入吸收塔(2)下部，用軟水(13)吸收，吸收塔(2)的塔頂產物尾氣(15)進入氣柜，其主要特點在于冷凝器(1)的底流產物粗二甲醚溶液(7)和/或吸收塔(2)的底流產物醚水溶液(8)進入閃蒸罐(3)，閃蒸后氣體(9)送入吸收塔(2)底部；閃蒸罐(3)底流產物純醚溶液(10)，進入二甲醚精餾塔(4)，塔頂產物為精二甲醚(12)；底流產物為粗甲醇溶液(11)。
所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法的醚水溶液(8)進入閃蒸罐(3)的壓力為0.1-0.9MPa，閃蒸罐的溫度為40-100℃。閃蒸罐(3)底流產物純醚溶液(10)進入二甲醚精餾塔(4)的溫度為80-150℃。
所述的二甲醚精餾塔(4)的壓力為0.2-2.2MPa。塔頂溫度為20-90℃，塔釜溫度為150-220℃。
本發明的合成氣一步法制二甲醚的分離方法還包括有二甲醚精餾塔(4)的底流產物粗甲醇溶液(11)進入甲醇回收塔(5)，其底流產物為軟水(13)，塔側線產物為精甲醇(14)。
所述的甲醇回收塔(5)的壓力為0.1-0.8Mpa；塔釜溫度為80-150℃，塔頂溫度為40-90℃。底流產物粗甲醇溶液(11)進入甲醇回收塔(5)的溫度為80-150℃。
本發明還包括了吸收塔尾氣(15)去變壓吸附或膜分離提取有用成份CO和H2后，返回二甲醚合成單元做合成原料。
本發明的有益效果是
1.本發明使二甲醚的產品純度達到98％以上，合成反應后的粗二甲醚溶液中二甲醚的回收率達到98％以上(99％)。
2.適合于采用合成氣一步法的情況下，各種原料經合成氣制二甲醚的工藝過程，制取合成氣的原料不受限制。
3.合成氣中的H2和CO的比例不受限制，特別適合于氣體中含有CO2等氣體。合成反應器的種類不受限制。
圖1為現有技術的一步法制二甲醚的常規分離方法；圖2本發明合成氣一步法制二甲醚的分離方法。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步詳述，但本發明并不局限于實施例。
實施例附圖2為本發明合成氣一步法制二甲醚的分離方法的一種。反應后的氣體6在溫度為200-300℃，壓力為1.5-6.0Mpa，經冷凝器1冷凝(40℃)，大部分二甲醚蒸氣在此冷凝，甲醇蒸氣也被冷凝。含有不凝氣體H2、CO、CO2、少量惰性氣體CH4、N2及未冷凝的二甲醚氣體的未凝氣體16經減壓至0.6-4.8MPa，進入吸收塔2下部，在2.0MPa，20-35℃下用軟水13吸收，冷凝器1的底流產物粗二甲醚溶液7和吸收塔2的底流產物醚水溶液8進入閃蒸罐3，閃蒸罐的溫度為40-100℃。閃蒸后氣體9送入吸收塔2底部；閃蒸罐3底流產物純醚溶液10，進入二甲醚精餾塔4，塔頂產物為精二甲醚12；底流產物為粗甲醇溶液11。醚水溶液8進入閃蒸罐3的壓力為0.1-0.9MPa。閃蒸罐3底流產物純醚溶液10進入二甲醚精餾塔4的溫度為80-150℃。二甲醚精餾塔4的壓力為0.2-2.2MPa。塔頂溫度為20-90℃，塔釜溫度為150-220℃。二甲醚精餾塔4的底流產物粗甲醇溶液11進入甲醇回收塔5，其底流產物為軟水13，塔側線產物為精甲醇14。高級醇濃集于精餾塔底部塔板上側線采出。甲醇回收塔5的壓力為0.1-0.8Mpa；塔釜溫度為80-150℃，塔頂溫度為40-90℃。底流產物粗甲醇溶液11進入甲醇回收塔5的溫度為80-150℃。吸收塔尾氣15去變壓吸附或膜分離提取有用成份CO和H2后，返回二甲醚合成單元做合成原料。
實施例1表1為原料1分離過程中各物流產物的數據。
實施例2表2為原料2分離過程中各物流產物的數據。
上述兩表中物流12為二甲醚，分別達到99.16％、99.39％。
表1
表2
對比例對比例為圖1所示的一步法制二甲醚的常規分離方法。反應后氣體6在冷凝器1中冷凝(40℃)，冷凝液為粗二甲醚溶液。未凝氣體16中含有不凝氣體H2、CO、CO2及少量二甲醚氣體進入吸收塔2，在2.0MPa和20-35℃下用水吸收，其底流產物為醚水溶液8，吸收尾氣15返回氣柜作燃料。醚水溶液8和粗二甲醚溶液7混合后進入精餾塔4。精餾操作條件為0.5-0.8MPa，塔頂溫度為20℃，產品為精二甲醚12。塔釜溫度為150℃，其底流產物為軟水13，返回吸收塔2作吸收劑。該方法與實施例的不同點是在吸收塔2與精餾塔4之間不增設閃蒸罐3，為此醚水溶液8和粗二甲醚溶液7混合后直接進入精餾塔4，而不是進入閃蒸罐3，并缺少閃蒸后氣體9送入吸收塔2底部的方法。而實施例中的閃蒸罐3底流產物為純醚溶液10，經過閃蒸罐3，純醚溶液10的CO2等氣體減少，在進入二甲醚精餾塔4，二甲醚產品純度達到98％以上。合成反應后的粗二甲醚溶液中二甲醚的回收率達到98％以上(99％)。
表3為原料3分離過程中各物流產物的數據。
上述表中物流12為二甲醚，僅能達到90.26％、表4為實施例與對比例的效果對照。
表3
表4
權利要求
1.一種合成氣一步法制二甲醚的分離方法，包括有反應后的氣體(6)經冷凝器(1)冷凝，未凝氣體(16)進入吸收塔(2)下部，用軟水(13)吸收，吸收塔(2)塔頂產物尾氣(15)進入氣柜，其特征在于冷凝器(1)的底流產物粗二甲醚溶液(7)和/或吸收塔(2)的底流產物醚水溶液(8)進入閃蒸罐(3)，閃蒸后氣體(9)送入吸收塔(2)底部；閃蒸罐(3)底流產物純醚溶液(10)，進入二甲醚精餾塔(4)，塔頂產物為精二甲醚(12)；底流產物為粗甲醇溶液(11)。
2.如權利要求1所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是醚水溶液(8)進入閃蒸罐(3)的壓力為0.1-0.9MPa；閃蒸罐的溫度為40-100℃。
3.如權利要求1所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是閃蒸罐(3)底流產物純醚溶液(10)進入二甲醚精餾塔(4)的溫度為80-150℃。
4.如權利要求1所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是二甲醚精餾塔(4)的壓力為0.2-2.2MPa。
5.如權利要求1所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是二甲醚精餾塔(4)的塔頂溫度為20-90℃，塔釜溫度為150-220℃。
6.如權利要求1、2、3、4、5所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是還包括有二甲醚精餾塔(4)的底流產物粗甲醇溶液(11)進入甲醇回收塔(5)，其底流產物為軟水(13)，塔側線產物為精甲醇(14)。
7.如權利要求6所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是甲醇回收塔(5)的壓力為0.1-0.8Mpa；塔釜溫度為80-150℃，塔頂溫度為40-90℃。
8.如權利要求7所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是底流產物粗甲醇溶液(11)進入甲醇回收塔(5)的溫度為80-150℃。
9.如權利要求8所述的合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其特征是還包括有吸收塔尾氣(15)去變壓吸附或膜分離提取有用成份CO和H2后，返回二甲醚合成單元做合成原料。
全文摘要
本發明主要涉及一步法制二甲醚的分離方法，尤其涉及合成氣一步法制二甲醚的分離方法。一種合成氣一步法制二甲醚的分離方法，其方法包括有反應后的氣體經冷凝器冷凝，未凝氣體進入吸收塔下部，用軟水吸收，吸收塔的塔頂產物尾氣進入氣柜，其主要特點在于冷凝器的底流產物粗二甲醚溶液和/或吸收塔的底流產物醚水溶液進入閃蒸罐，閃蒸后氣體送入吸收塔底部；閃蒸罐底流產物純醚溶液，進入二甲醚精餾塔，塔頂產物為精二甲醚；底流產物為粗甲醇溶液。本發明使二甲醚的產品純度達到98％以上，合成反應后的粗二甲醚溶液中二甲醚的回收率達到98％以上(99％)。適合于采用合成氣一步法的情況下，各種原料經合成氣制二甲醚的工藝過程，制取合成氣的原料不受限制。合成氣中的H
文檔編號C07C43/04GK1548411SQ0313427
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月21日 優先權日2003年5月21日
發明者唐宏青, 房鼎業, 唐錦文, 鄭明峰, 蘇明 申請人:中國石油化工集團公司, 中國石化集團公司蘭州設計院