專利名稱：一種二甲醚的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二甲醚的制備方法，具體涉及一種由硫酸二甲酯經(jīng)熱處理制備二甲醚的 方法。
背景技術(shù)：
二甲醚又稱甲醚、木醚，是最簡(jiǎn)單的脂肪醚，重要的甲醇下游產(chǎn)品之一，其分子式為 C2H60，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為CH3 — 0—CH3，不含C一C鍵，其氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)為34. 8%，常溫常壓下為無色 氣體，具有輕微的醚香味。在空氣中長(zhǎng)期暴露不會(huì)形成過氧化物。能溶于水、甲醇和乙醇等 溶劑，但不會(huì)腐蝕金屬。二甲醚在制藥、燃料、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途，可代 替氟里昂用作氣溶膠噴射劑和致冷劑，減少對(duì)環(huán)境的污染。高濃度的二甲醚可用作麻醉劑， 在催化劑存在下可與苯胺發(fā)生烷基化反應(yīng)生成N， N—二甲基苯胺，與CO反應(yīng)生成乙酸甲酯， 同系化生成乙酸乙酯、乙酐；與C02反應(yīng)生成甲氧基乙酸；與發(fā)煙硫酸或三氧化硫反應(yīng)生成 硫酸二甲酯；與氰化氫反應(yīng)生成乙腈。二甲醚還可能作為城市煤氣和液化氣的代用品而日益 引起重視，它比甲醇替代汽車燃料優(yōu)越。此外，二甲醚還可用作發(fā)泡劑、偶聯(lián)劑，用于合成 低碳烯烴，制造高辛烷值汽油、芳烴和高分子量的氧化烴等。
目前國(guó)內(nèi)制備二甲醚的生產(chǎn)工藝主要有兩種 一種是通過合成氣生產(chǎn)甲醇，再經(jīng)由甲醇 脫水生成二甲醚的方法，即兩步法；另一種是采用合成氣直接合成二甲醚的生產(chǎn)工藝，稱為 一步法。由甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚工藝的優(yōu)點(diǎn)是工藝較為成熟，操作比較簡(jiǎn)單，能獲得純度高 達(dá)99.99%的二甲醚；缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本比較高，且受甲醇市場(chǎng)波動(dòng)的影響比較大。兩步法由生 產(chǎn)工藝可以看到，生產(chǎn)成本必定高于甲醇，因此目前許多研究者將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向通過合成氣 直接生產(chǎn)二甲醚。 一步法中合成氣在復(fù)合催化劑的作用下，合成氣生成甲醇和甲醇脫水生成 二甲醚的反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，甲醇脫出的水又被水煤氣變換反應(yīng)所利用，這就打破了單純一個(gè)反應(yīng) 所受到的化學(xué)平衡限制，從而大大增加了合成氣的單程轉(zhuǎn)化率。
上述兩種生產(chǎn)工藝中，均是以合成氣為原料生產(chǎn)二甲醚，而合成氣則是從煤轉(zhuǎn)化而來，因此必然消耗了大量的煤。
由于天然氣原料易得，目前很多科學(xué)家研究利用天然氣生產(chǎn)二甲醚。不過普遍具有產(chǎn)率 不高的缺陷，而且制備過程中產(chǎn)生大量的硫酸二甲酯。硫酸二甲酯經(jīng)提純后用于醫(yī)藥、農(nóng)藥 、染料及香料等化工、輕工產(chǎn)品的生產(chǎn)。由于硫酸二甲酯還需要純化步驟，因此增加了應(yīng)用 難度。目前還沒有見到將上述工藝中的副產(chǎn)物硫酸二甲酯直接用于制備二甲醚的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種二甲醚的制備方法，其具有制備工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，而且能充分 利用傳統(tǒng)的天然氣制備二甲醚產(chǎn)生的副產(chǎn)物硫酸二甲酯。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的發(fā)明人在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量的研究和創(chuàng)造性 的勞動(dòng)，研制出了一種由硫酸二甲酯經(jīng)熱處理制備二甲醚的方法，所述的方法為將硫酸二 甲酯溶液和催化劑置于反應(yīng)器內(nèi)，再通入反應(yīng)氣體至反應(yīng)器內(nèi)的初始?jí)毫閘一5MPa，在溫 度為190 — 230 條件下反應(yīng)2-8小時(shí)，冷卻，收集反應(yīng)器內(nèi)的氣體經(jīng)堿液洗滌，制得二甲醚； 所述的硫酸二甲酯溶液可以是所有含硫酸二甲酯的溶液。
所述催化劑為單質(zhì)碘或含碘化合物；所述反應(yīng)氣體為甲烷、沼氣、天然氣或煤層伴生氣
所述催化劑以碘計(jì)為硫酸二甲酯的0 — 2. Owt%，優(yōu)選為O. 05 — 1. 5wt%。 所述含碘化合物為碘化氫、碘甲烷、碘酸鈉、碘酸鉀中的一種或其中幾種的混合物。 所述反應(yīng)器內(nèi)的初始?jí)毫?yōu)選為l一3MPa，在溫度為190 — 21(TC條件下反應(yīng)3 — 6小時(shí)。 所述堿液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液和氨水溶液中的一種或其中幾 種的混合物。
為了將天然氣制備二甲醚的副產(chǎn)物硫酸二甲酯用于制備二甲醚，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了 多次試驗(yàn)。本發(fā)明提供的二甲醚的制備方法，其原料可以直接將天然氣制備二甲醚的副產(chǎn)物 硫酸二甲酯用于制備二甲醚，省卻了硫酸二甲酯的純化步驟，縮短了反應(yīng)周期，節(jié)約了成本 。而且本發(fā)明提供的方法所需壓力只有l(wèi)-5MPa，溫度只有190 — 23(TC，因此減輕了設(shè)備的承 受力。經(jīng)測(cè)定，本發(fā)明制備的二甲醚，其在反應(yīng)結(jié)束后的氣體中的體積比高于26.4%。因此 ，本發(fā)明在利用副產(chǎn)物硫酸二甲酯方面取得了很好的效果。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1-7中硫酸二甲酯的相對(duì)密度1.3322(2(TC/4'C);
實(shí)施例l
在不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)加入硫酸二甲酯溶液20mL，加入催化劑120. 3g，通入甲烷氣至不銹鋼 反應(yīng)釜內(nèi)的初始?jí)毫?MPa，在反應(yīng)溫度為20(TC條件下反應(yīng)5小時(shí)，冷卻至室溫，收集反應(yīng) 器內(nèi)的氣體經(jīng)氨水溶液洗滌，制得二甲醚。
經(jīng)測(cè)定，收集的氣體中二甲醚的體積含量為43%，釜底無殘液。
實(shí)施例2
在不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)加入硫酸二甲酯溶液20mL，加入催化劑l20.014g，通入甲烷氣至不銹 鋼反應(yīng)釜內(nèi)的初始?jí)毫?MPa，在反應(yīng)溫度為19(TC條件下反應(yīng)6小時(shí)，冷卻至室溫，收集反 應(yīng)器內(nèi)的氣體經(jīng)氫氧化鉀溶液洗滌，制得二甲醚。
經(jīng)測(cè)定，收集的氣體中二甲醚的體積含量為38%，釜底無殘液。
實(shí)施例3
在不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)加入硫酸二甲酯溶液20mL，加入催化劑l20.0267g，通入沼氣至不銹 鋼反應(yīng)釜內(nèi)的初始?jí)毫?MPa，在反應(yīng)溫度為21(TC條件下反應(yīng)2小時(shí)，冷卻至室溫，收集反 應(yīng)器內(nèi)的氣體經(jīng)氫氧化鈣溶液洗滌，制得二甲醚。
經(jīng)測(cè)定，收集的氣體中二甲醚的體積含量為38%，釜底殘液1.8mL。
實(shí)施例4
在不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)加入含有20ml硫酸二甲酯的水溶液22mL，加入催化劑I20.4g，通入甲 烷氣至不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)的初始?jí)毫?MPa，在反應(yīng)溫度為22(TC條件下反應(yīng)3小時(shí)，冷卻至室 溫，收集反應(yīng)器內(nèi)的氣體經(jīng)氫氧化鈉和氨水混合溶液洗滌，制得二甲醚。
經(jīng)測(cè)定，收集的氣體中二甲醚的體積含量為30%，釜底殘液4.5mL。
實(shí)施例5
在不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)加入含有20ml硫酸二甲酯的甲醇溶液21mL，加入催化劑碘化氫 0. 538g，通入天然氣至不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)的初始?jí)毫閘MPa，在反應(yīng)溫度為23(TC條件下反應(yīng)4 小時(shí)，冷卻至室溫，收集反應(yīng)器內(nèi)的氣體經(jīng)氨水溶液洗滌，制得二甲醚。
經(jīng)測(cè)定，收集的氣體中二甲醚的體積含量為32%，釜底殘液3.2mL。實(shí)施例6
在不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)加入含有20ml硫酸二甲酯的水溶液25mL，加入催化劑碘甲烷O. 003g， 通入煤層伴生氣至不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)的初始?jí)毫?MPa，在反應(yīng)溫度為20(TC條件下反應(yīng)8小時(shí) ，冷卻至室溫，收集反應(yīng)器內(nèi)的氣體經(jīng)氫氧化鈉溶液洗滌，制得二甲醚。
經(jīng)測(cè)定，收集的氣體中二甲醚的體積含量為28%，釜底殘液6.6mL。
實(shí)施例7
在不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)加入含有20ml硫酸二甲酯的水溶液23mL，加入催化劑碘酸鈉O. 013g， 通入甲烷氣至不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)的初始?jí)毫?MPa，在反應(yīng)溫度為20(TC條件下反應(yīng)4小時(shí)，冷 卻至室溫，收集反應(yīng)器內(nèi)的氣體經(jīng)氫氧化鉀溶液洗滌，制得二甲醚。
經(jīng)測(cè)定，收集的氣體中二甲醚的體積含量為30%，釜底殘液5.6mL。
實(shí)施例8
在不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)加入硫酸二甲酯溶液20mL，加入催化劑碘酸鉀O. 675g，通入甲烷氣至 不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)的初始?jí)毫?.5MPa，在反應(yīng)溫度為205。C條件下反應(yīng)7小時(shí)，冷卻至室溫， 收集反應(yīng)器內(nèi)的氣體經(jīng)氨水溶液洗滌，制得二甲醚。
經(jīng)測(cè)定，收集的氣體中二甲醚的體積含量為33%，釜底無殘液。
實(shí)施例9
在不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)加入硫酸二甲酯溶液20mL，通入甲烷氣至不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)的初始?jí)毫?為1.5MPa，在反應(yīng)溫度為20(TC條件下反應(yīng)5小時(shí)，冷卻至室溫，收集反應(yīng)器內(nèi)的氣體經(jīng)氫氧 化鈣和氨水混合溶液洗滌，制得二甲醚。
經(jīng)測(cè)定，收集的氣體中二甲醚的體積含量為26.4%，釜底殘液O. 5mL。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種二甲醚的制備方法，其特征在于所述的方法為將硫酸二甲酯溶液和催化劑置于反應(yīng)器內(nèi)，再通入反應(yīng)氣體至反應(yīng)器內(nèi)的初始?jí)毫?—5MPa，在溫度為190-230℃條件下反應(yīng)28小時(shí)，冷卻，收集反應(yīng)器內(nèi)的氣體經(jīng)堿液洗滌，制得二甲醚；所述催化劑為單質(zhì)碘或含碘化合物；所述反應(yīng)氣體為甲烷、沼氣、天然氣或煤層伴生氣。
2.按照權(quán)利要求l所述二甲醚的制備方法，其特征在于所述催化劑以 碘計(jì)為硫酸二甲酯的0 — 2. Owt%。
3.按照權(quán)利要求l所述二甲醚的制備方法，其特征在于所述催化劑以 碘計(jì)為硫酸二甲酯的O. 05 — 1. 5wt%。
4.按照權(quán)利要求1一3任一權(quán)利要求所述二甲醚的制備方法，其特征 在于所述含碘化合物為碘化氫、碘甲烷、碘酸鈉、碘酸鉀中的一種或其中幾種的混合物。
5.按照權(quán)利要求l所述二甲醚的制備方法，其特征在于所述反應(yīng)器內(nèi) 的初始?jí)毫? — 3MPa，在溫度為190 — 210°C條件下反應(yīng)3 — 6小時(shí)。
6.按照權(quán)利要求l所述二甲醚的制備方法，其特征在于所述堿液為氫 氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液和氨水溶液中的一種或其中幾種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二甲醚的制備方法，將硫酸二甲酯溶液和催化劑置于反應(yīng)器內(nèi)，再通入反應(yīng)氣體至反應(yīng)器內(nèi)的初始?jí)毫?-5MPa，在溫度為190-230℃條件下反應(yīng)2-8小時(shí)，冷卻，收集反應(yīng)器內(nèi)的氣體經(jīng)堿液洗滌，制得二甲醚。上述方法制備工藝簡(jiǎn)單，屬于二甲醚制備領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C07C43/00GK101429104SQ200710202409
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者侯曉峰, 波 李, 鋼 肖 申請(qǐng)人:漢能科技有限公司