專利名稱：用于制備二甲醚的方法
用于制備二甲醚的方法本發明涉及由甲醇原料制備二甲醚的方法。特別是，本發明通過與冷卻氣體的間接熱交換，提供甲醇原料在氣冷式二甲醚反應器中的催化轉化，所述冷卻氣體沿與通過反應器的反應甲醇原料并流的流向傳遞。本發明通過使反應冷卻以減少或避免在催化劑上形成碳，用于解決在甲醇到二甲醚的脫水反應期間，在催化劑表面上有害的碳形成的問題。因此，本發明在其最廣泛的實施方案中為用于制備二甲醚的方法，其包含以下步驟 a)提供含有甲醇的原料；
b)將原料引入到氣冷式二甲醚反應器中的反應區，并傳遞原料通過反應區；
c)將冷卻氣流引入到氣冷式二甲醚反應器中的冷卻空間；
d)在反應區中，使原料在對甲醇脫水為二甲醚有效的催化劑存在下反應，得到包含二甲醚的反應器流出物；
e)傳遞冷卻氣流通過冷卻空間，與反應區中的原料為間接熱交換關系，其中冷卻氣流的流向與反應區中原料的流向為并流。用于本發明方法的有用反應器在常見殼體中包含多個催化劑管，這些催化劑管形成反應區。這些管間隔排列，以給冷卻空間留下余地。冷卻氣體則在冷卻空間中于催化劑管的殼側引入，并沿著殼側流動，與在催化劑管的管側的反應氣體為熱交換關系。從而使反應氣體冷卻低于臨界碳形成溫度。在本發明的又一個實施方案中，反應器中使用的冷卻氣流由甲醇原料形成，其在蒸發之后引入到反應器的冷卻空間。當采用原料作為冷卻氣流時，優選在已經冷卻脫水反應之后，將該流引入到反應區中，作為用于甲醇脫水反應的原料。在本發明的又一個實施方案中，在引入到反應區之前，甲醇原料通過與已經自冷卻空間取出的冷卻氣流間接熱交換來預熱，并將預熱的原料在引入到反應區之前用第二熱氣流進一步加熱。在后一實施方案中，優選第二熱氣流為來自用于將甲醇轉化為二甲醚的絕熱操作的催化反應器的反應器流出物。當采用絕熱操作的反應器時，至該反應器的原料優選為來自氣冷式二甲醚反應器的反應器流出物，所述流出物傳至絕熱二甲醚反應器，用于在對甲醇轉化為二甲醚有效的催化劑存在下，使流出物中未轉化的甲醇進一步絕熱反應，以得到經絕熱反應的二甲醚反應器流出物。適用于本發明的催化劑本身為本領域已知的，并且優選選自固體酸，包括氧化鋁、硅酸鋁或這些化合物的混合物。本發明通過參照附圖
得到更詳細的公開，其中
圖I顯示根據本發明的一個實施方案制備二甲醚的方法的簡化流程圖。在該實施方案中，液體甲醇原料流在管線2中傳遞至蒸發器4并蒸發為氣態形式。氣態甲醇原料然后在管線6中轉送至第一熱交換器8。在第一熱交換器中，如以下進一步描述的那樣，通過與已經用作氣冷式二甲醚反應器16中的冷卻氣體的熱甲醇氣流20的間接熱交換，氣態甲醇流預熱至220°C。預熱的甲醇流經管線10引入到第二熱交換器12中。在熱交換器12中，通過與以336°C離開絕熱操作的二甲醚反應器28的熱二甲醚產物流的間接熱交換，預熱的甲醇流進一步加熱至260°C。·因此加熱的甲醇原料隨后經在氣冷式反應器16頂部的管線14引入到冷卻空間18中。冷卻空間在反應器管24之間于這些管的殼側形成。當引入到冷卻空間時，氣態甲醇原料被用作冷卻氣體，并以與管線14中的反應甲醇原料并流的流向傳遞。氣體從而冷卻在管24中布置的催化劑上進行的甲醇脫水反應。已經通過間接熱交換冷卻反應，則氣態甲醇原料在320°C的溫度下經管線20自反應器16底部的冷卻空間18取出。已經用作冷卻氣體的原料隨后引入到熱交換器8中，以如以上描述地預熱來自管線6的原料，并從而冷卻至270°C。隨后，冷卻的原料在管線22中傳至反應器16，并在反應器的頂部引入到由多個催化劑管24形成的反應區中。在反應區中，原料中的甲醇催化脫水為富含二甲醚的氣體。反應原料以與管的殼側的冷卻氣體并流的流向傳遞，并從而通過與冷卻氣體的間接熱交換得到冷卻。富含二甲醚的反應器流出物在329°C下自反應器的底部取出，并經管線26傳至絕熱反應器28，任選在熱交換器(未顯示)中冷卻之后。反應器28提供有甲醇脫水催化劑30的固定床，并且來自反應器16的流出物中剩余量的甲醇被絕熱轉化為二甲醚。在經管線34收集富含二甲醚的產物之前，在336°C的溫度下自反應器28取出產物，并經管線32傳遞通過熱交換器12，用于如以上描述地加熱甲醇原料。
權利要求
1.用于制備二甲醚的方法，其包含以下步驟 a)提供含有甲醇的原料； b)將原料引入到氣冷式二甲醚反應器中的反應區，并傳遞原料通過反應區； c)將冷卻氣流引入到氣冷式二甲醚反應器中的冷卻空間； d)在反應區中，使原料在對甲醇脫水為二甲醚有效的催化劑存在下反應，得到包含二甲醚的反應器流出物； e)傳遞冷卻氣流通過冷卻空間，與反應區中的原料為間接熱交換關系，其中冷卻氣流的流向與反應區中原料的流向為并流。
2.權利要求I的方法，其中，在引入到冷卻空間之前，冷卻氣流通過蒸發甲醇原料而形成。
3.權利要求2的方法，其中冷卻氣流自冷卻空間取出，并作為原料引入到反應區中。
4.權利要求I的方法，其中，在引入到反應區之前，甲醇原料通過與已經自冷卻空間取出的冷卻氣流間接熱交換來進行預熱，并將預熱的原料在引入到反應區之前用第二熱氣流進一步加熱。
5.權利要求4的方法，其中所述第二熱氣流為來自用于將甲醇轉化為二甲醚的絕熱操作的催化反應器的反應器流出物。
6.權利要求I的方法，其中將步驟d)中得到的反應器流出物傳至絕熱二甲醚反應器，任選在冷卻之后，并在對甲醇轉化為二甲醚有效的催化劑存在下進行絕熱反應，以得到經絕熱反應的二甲醚反應器流出物。
7.前述權利要求中任何一項的方法，其中對甲醇轉化為二甲醚有效的催化劑包含氧化鋁和/或硅酸鋁。
全文摘要
用于制備二甲醚的方法，其包含以下步驟a)提供含有甲醇的原料；b)將原料引入到氣冷式二甲醚反應器中的反應區，并傳遞原料通過反應區；c)將冷卻氣流引入到氣冷式二甲醚反應器中的冷卻空間；d)在反應區中，使原料在對甲醇脫水為二甲醚有效的催化劑存在下反應，得到包含二甲醚的反應器流出物。
文檔編號C07C41/09GK102753510SQ201180008126
公開日2012年10月24日 申請日期2011年1月11日 優先權日2010年2月4日
發明者H.O.施塔爾, P.祖爾達爾 申請人:赫多特普索化工設備公司