專利名稱：二甲醚的生產(chǎn)方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)二甲醚(DME)的方法和設(shè)備。本文中提及的所有壓力均為絕對壓力。
背景技術(shù)：
甲醇通過使至少包含一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣與催化劑接觸制備。該合成氣在獨(dú)立容器內(nèi)轉(zhuǎn)化為甲醇。
DME可以通過直接方法或間接(兩步)方法制備。
所述直接方法將合成氣轉(zhuǎn)化為甲醇，然后在同一轉(zhuǎn)化器內(nèi)將甲醇轉(zhuǎn)化為DME。
所述兩步法包括傳統(tǒng)兩步法，其中甲醇在催化固定床容器內(nèi)脫水，對該容器的流出物進(jìn)行冷卻和蒸餾處理以產(chǎn)生DME和甲醇，其中甲醇再循環(huán)到轉(zhuǎn)化器中。
Lurgi Mega DME方法使用天然氣生產(chǎn)甲醇，然后在容器內(nèi)處理所生產(chǎn)的甲醇以產(chǎn)生DME、水和其他烴的混合物。然后蒸餾該混合物。
Haldor Topsoe DME方法將合成氣轉(zhuǎn)化為甲醇，然后在固定床容器內(nèi)將甲醇轉(zhuǎn)化為DME。
大多數(shù)這些方法都使用空氣分離單元(ASU)以高壓產(chǎn)生氧氣，將天然氣轉(zhuǎn)化為合成氣，所述合成氣或者被送入單一轉(zhuǎn)化器，以直接方法在其中轉(zhuǎn)化為甲醇，然后轉(zhuǎn)化為DME，或者以兩步法被送入第一轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為甲醇，然后甲醇轉(zhuǎn)化為DME。
如US-A-6117916所述，ASU以40巴的壓力產(chǎn)生氧氣，并且所述氧氣在部分氧化反應(yīng)器內(nèi)與蒸汽和天然氣反應(yīng)產(chǎn)生合成氣。然后將壓力40巴的合成氣壓縮到70巴并送入甲醇反應(yīng)器，從而以66巴壓力生產(chǎn)甲醇。
一般使用兩個并聯(lián)的合成氣壓縮機(jī)以避免維修的問題。這些壓縮機(jī)在資金投入和維修保養(yǎng)兩方面都是昂貴的。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個目的，在一種使用烴進(jìn)料通過使進(jìn)料與氧氣在反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以形成至少包含一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣并使該合成氣在轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行其中包含放熱反應(yīng)的轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生二甲醚的方法中，所述轉(zhuǎn)化器在操作壓力下工作，供給所述反應(yīng)器的氧氣的壓力為經(jīng)過至少一個空氣壓縮機(jī)壓縮的冷卻壓縮空氣分離后的氧氣壓力，該方法的改進(jìn)之處在于在一種壓力下生產(chǎn)所述合成氣，從而使得所述合成氣不經(jīng)過壓縮步驟從反應(yīng)器送入轉(zhuǎn)化器，并且空氣分離單元以高于反應(yīng)器操作壓力的氧氣壓力為反應(yīng)器提供氧氣。
所述合成氣的生產(chǎn)壓力比所述轉(zhuǎn)化器操作壓力高至少1巴、可至少3巴、甚至至少5巴。
所述烴進(jìn)料可以是天然氣。
甲醇、二氧化碳和未反應(yīng)的合成氣中的至少一種可能存在于所述轉(zhuǎn)化器的出口。
二甲醚，通過放熱反應(yīng)產(chǎn)生，可以通過直接方法或通過間接方法，即通過將合成氣轉(zhuǎn)化為甲醇，然后減甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚來生產(chǎn)。
例如，所述轉(zhuǎn)化器可以產(chǎn)生甲醇和二甲醚的混合物，分離該混合物以產(chǎn)生基本純的二甲醚和基本純的甲醇，并且將基本純的甲醇再循環(huán)到所述轉(zhuǎn)化器的入口。所述轉(zhuǎn)化器的出口也可能存在一些二氧化碳；在這種情況下，二氧化碳經(jīng)二氧化碳壓縮機(jī)壓縮后被再循環(huán)到反應(yīng)器的入口。另外，一些未反應(yīng)的合成氣存在于所述轉(zhuǎn)化器的出口，可以經(jīng)循環(huán)合成氣壓縮機(jī)壓縮后再循環(huán)到所述轉(zhuǎn)化器的入口。
可以將汽輪機(jī)與再循環(huán)合成氣壓縮機(jī)、二氧化碳壓縮機(jī)、空氣增壓器和空氣壓縮機(jī)中的至少一個連接。
所述反應(yīng)器可以是部分氧化反應(yīng)器或自熱反應(yīng)器。
所述空氣分離單元產(chǎn)生的氧氣的壓力高于反應(yīng)器操作壓力，所述氧氣壓力優(yōu)選比反應(yīng)器操作壓力高至少5巴，也可以比反應(yīng)器操作壓力高至少3巴，甚至可以比反應(yīng)器操作壓力高至少1巴。
根據(jù)本發(fā)明的另一方式，在一種使用烴進(jìn)料通過在反應(yīng)器內(nèi)使該進(jìn)料與氧氣反應(yīng)形成至少包含一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣的設(shè)備中；有反應(yīng)器，將所述進(jìn)料和氧氣送入反應(yīng)器的裝置，將合成氣從反應(yīng)器移出的裝置，使合成氣在轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行其中包含放熱反應(yīng)的轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生二甲醚的裝置，轉(zhuǎn)化器在操作壓力下工作，通過空氣分離后氧氣的壓力提供所述氧氣，該設(shè)備的改進(jìn)之處在于不存在用于壓縮由反應(yīng)器產(chǎn)生并送入轉(zhuǎn)化器的合成氣的合成氣壓縮機(jī)。
所述設(shè)備可以包含用于壓縮由轉(zhuǎn)化器送入該轉(zhuǎn)化器上游的再循環(huán)合成氣的循環(huán)合成氣壓縮機(jī)。
所述設(shè)備可以包含用于壓縮由轉(zhuǎn)化器送入反應(yīng)器上游的再循環(huán)二氧化碳的循環(huán)二氧化碳壓縮機(jī)。
可以將汽輪機(jī)與合成氣壓縮機(jī)、二氧化碳壓縮機(jī)中的至少一個、至少一個用于壓縮空氣以分離形成氧氣的空氣壓縮機(jī)和至少一個空氣增壓器連接。
附圖簡要說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的簡圖。
發(fā)明詳述現(xiàn)在，參照附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
在至少產(chǎn)生液體氧的ASU 3中分離空氣1?？梢允褂萌鏏rpentinier等人《The Technology of Catalytic Oxidations》，技術(shù)版(EditionsTechnip)，2001或Hausen Linde的《Tieftemperaturtechnik》所述的采用通過與供給空氣熱交換的汽化液氧步驟的任何設(shè)備。所述空氣在壓縮機(jī)5中壓縮到6巴，在吸附床(未顯示)純化，然后部分送入ASU的塔中。另一部分壓縮空氣在增壓器7中壓縮到壓力70巴。所述空氣膨脹，然后部分液化并且如所示全部送入中壓塔或至少部分送入低壓塔。為了簡化，常規(guī)的回流物流沒有顯示。熱交換器用來加熱來自所述塔的氣態(tài)物流(未顯示)以及至少一種液體物流9。所述液氧9被泵壓到61巴的壓力并通過與供給空氣的熱交換汽化。以60巴生產(chǎn)的氣態(tài)氧(經(jīng)歷熱交換器和管道中壓降后)被送入反應(yīng)器11，該反應(yīng)器可以是部分氧化反應(yīng)器或自熱反應(yīng)器，具有60巴的進(jìn)口壓力。天然氣10同樣以60巴供給反應(yīng)器11。
其中反應(yīng)器的操作壓力是P，氧氣在P+ΔP壓力下產(chǎn)生并送入反應(yīng)器，P優(yōu)選是至少49巴并且ΔP應(yīng)大于0。在其中反應(yīng)器操作壓力為49巴的情況下，氧氣可以在50-80巴之間、優(yōu)選高于60巴或甚至70巴的壓力下產(chǎn)生并以此壓力送入反應(yīng)器?？梢詫⑺鲅鯕庵苯颖脡旱?0-80巴的壓力，然后在該壓力下在熱交換主管道中汽化，或者將其泵壓到中等壓力，在中等壓力下在熱交換主管道中汽化，然后在氧氣壓縮機(jī)中將其壓縮到50-80巴的壓力。
合成氣在60巴壓力下產(chǎn)生并以此壓力通過導(dǎo)管13送入轉(zhuǎn)化器15。由于轉(zhuǎn)化器15在50巴的進(jìn)入壓力下工作，因此不存在壓縮所述合成氣的壓縮機(jī)。由于存在用于產(chǎn)生蒸汽的鍋爐和其他設(shè)備(未顯示)，反應(yīng)器11入口與轉(zhuǎn)化器15入口之間存在約1-10巴的壓降。
所述轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生DME作為最終產(chǎn)物19。在其中DME是最終產(chǎn)物或最終產(chǎn)物之一的情況下，所述轉(zhuǎn)化器可以按照上述單步法或兩步法工作。
在某些方法中，從通過轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生的DME中除去甲醇并再循環(huán)到轉(zhuǎn)化器的入口(例如Lurgi DME方法和NKK漿體相(slurry phaseprocess)方法)。未反應(yīng)的合成氣21可以經(jīng)壓縮機(jī)23壓縮后由轉(zhuǎn)化器15的出口再循環(huán)到轉(zhuǎn)化器15的入口。通常將二氧化碳27經(jīng)壓縮機(jī)29壓縮后由轉(zhuǎn)化器15的出口再循環(huán)到反應(yīng)器11的入口。優(yōu)選地，壓縮機(jī)5、增壓器7、二氧化碳循環(huán)壓縮機(jī)29和循環(huán)合成氣壓縮機(jī)23都由單一的汽輪機(jī)25驅(qū)動，其中所述蒸汽來源于放熱過程。
如果不是這樣，至少某些上述壓縮機(jī)通過汽輪機(jī)驅(qū)動。EP-A-1102953描述了一種用于驅(qū)動主空氣壓縮機(jī)和空氣增壓器的汽輪機(jī)。當(dāng)然可以由單獨(dú)汽輪機(jī)驅(qū)動循環(huán)合成氣壓縮機(jī)、二氧化碳循環(huán)壓縮機(jī)和一個或兩個空氣壓縮機(jī)。增壓器7不是空氣分離單元3的必要元件；正如EP-A-0504029所述，例如空氣壓縮機(jī)5可以將所有空氣壓縮到汽化氧氣需要的汽化壓力。由于轉(zhuǎn)化過程是高放熱的，因此該方法或所述合成氣可用來產(chǎn)生用于汽輪機(jī)25的蒸汽。
權(quán)利要求
1.一種使用烴進(jìn)料通過使進(jìn)料與氧氣在反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以形成至少包含一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣并使該合成氣在轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行其中包含放熱反應(yīng)的轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生二甲醚的方法中，所述轉(zhuǎn)化器在操作壓力下工作，供給所述反應(yīng)器的氧氣的壓力為經(jīng)過至少一個空氣壓縮機(jī)壓縮的冷卻壓縮空氣分離后的氧氣壓力，該方法的改進(jìn)之處在于在一種壓力下生產(chǎn)所述合成氣，從而使得所述合成氣不經(jīng)過壓縮步驟從反應(yīng)器送入轉(zhuǎn)化器，并且空氣分離單元以高于反應(yīng)器操作壓力的氧氣壓力為反應(yīng)器提供氧氣。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在比轉(zhuǎn)化器操作壓力高至少1巴的壓力下產(chǎn)生所述合成氣。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述烴進(jìn)料是天然氣。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中二甲醚以及甲醇、二氧化碳和未反應(yīng)合成氣中的至少一種存在于所述轉(zhuǎn)化器的出口。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述放熱反應(yīng)通過直接法產(chǎn)生二甲醚。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述放熱反應(yīng)通過間接法產(chǎn)生二甲醚，將合成氣轉(zhuǎn)化為甲醇，然后將甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生甲醇和二甲醚的混合物，分離該混合物以產(chǎn)生基本純的二甲醚和基本純的甲醇，并且將基本純的甲醇再循環(huán)到所述轉(zhuǎn)化器的入口。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中二氧化碳存在于所述轉(zhuǎn)化器的出口，由所述轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生的二氧化碳在經(jīng)過二氧化碳壓縮機(jī)壓縮后被再循環(huán)到反應(yīng)器的入口。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中二氧化碳壓縮機(jī)、空氣壓縮機(jī)和空氣增壓機(jī)中的至少一個與汽輪機(jī)連接。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其中未反應(yīng)的合成氣存在于所述轉(zhuǎn)化器的出口，由所述轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生的未反應(yīng)的合成氣在經(jīng)過循環(huán)合成氣壓縮機(jī)壓縮后被再循環(huán)到反應(yīng)器的入口。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中循環(huán)合成氣壓縮機(jī)、空氣壓縮機(jī)和空氣增壓機(jī)中的至少一個與汽輪機(jī)連接。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述烴進(jìn)料在部分氧化反應(yīng)器內(nèi)與氧氣反應(yīng)。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述烴進(jìn)料在自熱反應(yīng)器內(nèi)與氧氣反應(yīng)。
14.一種使用烴進(jìn)料通過在反應(yīng)器內(nèi)使該進(jìn)料與氧氣反應(yīng)形成至少包含一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣的設(shè)備，其中包含反應(yīng)器，將所述進(jìn)料送入反應(yīng)器的進(jìn)料導(dǎo)管，將所述氧氣送入反應(yīng)器的氧氣導(dǎo)管，將合成氣從反應(yīng)器移出的合成氣移出導(dǎo)管，所述合成氣移出導(dǎo)管與使合成氣在其中進(jìn)行包含放熱反應(yīng)的轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生二甲醚的轉(zhuǎn)化器連接，該轉(zhuǎn)化器在操作壓力下工作，通過空氣分離后氧氣的壓力提供所述氧氣，該設(shè)備的改進(jìn)之處在于不存在用于壓縮由反應(yīng)器產(chǎn)生并送入轉(zhuǎn)化器的合成氣的合成氣壓縮機(jī)。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中包含汽輪機(jī)和下述至少一種至少一個用于壓縮待分離的空氣以形成氧氣的空氣壓縮機(jī)，至少一個用于進(jìn)一步壓縮待分離的空氣以形成氧氣的空氣增壓機(jī)，用于壓縮由轉(zhuǎn)化器送入反應(yīng)器的二氧化碳的二氧化碳壓縮機(jī)和用于壓縮由轉(zhuǎn)化器送入轉(zhuǎn)化器上游的循環(huán)合成氣的循環(huán)合成氣壓縮機(jī)；所述汽輪機(jī)與所述循環(huán)合成氣壓縮機(jī)、二氧化碳壓縮機(jī)中的至少一個和至少一個空氣壓縮機(jī)和空氣增壓機(jī)連接。
全文摘要
一種使用烴進(jìn)料通過使進(jìn)料(10)與氧氣(9)在反應(yīng)器(11)內(nèi)反應(yīng)以形成至少包含一氧化碳、二氧化碳和氫氣的合成氣并使該合成氣進(jìn)行其中包含放熱反應(yīng)的轉(zhuǎn)化以在轉(zhuǎn)化器(15)內(nèi)產(chǎn)生二甲醚的方法，所述轉(zhuǎn)化器在操作壓力下工作，所述氧氣在氧氣壓力下供給所述反應(yīng)器，所述合成氣在高于轉(zhuǎn)化器操作壓力的壓力下產(chǎn)生。
文檔編號C07C41/01GK1751013SQ200480004632
公開日2006年3月22日 申請日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月5日
發(fā)明者A·吉亞爾, E·施密特 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具有監(jiān)督和管理委員會的有限公司