專利名稱：催化蒸餾合成二甲醚工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是涉及硫酸法合成二甲醚的工藝方法，特別是關于二甲醚的催化蒸餾方法。
二甲醚是一種無毒、無味，具有良好水溶性、油溶性的低沸點(-24.8℃)脂肪族醚類。廣泛用于化工、日化、制藥、農藥和制冷等各個領域。二甲醚的生產(chǎn)方法主要是用固體酸作催化劑來合成的，這種方法是將催化反應與精餾部分割離開來的。用硫酸作催化劑，甲醇脫水生成二甲醚的方法，由于使用硫酸作脫水劑，會使反應器出口反應凝液的酸含量高達2～3%(重量)，該工藝除會產(chǎn)生大量含酸廢水造成環(huán)境污染外，還會給甲醇的回收系統(tǒng)帶來嚴重的腐蝕，另外硫酸液中有機物的碳化不但影響運轉周期，還產(chǎn)生大量的廢酸、廢渣，且在精餾系統(tǒng)中需消耗大量的能量，所以工業(yè)上一直沒有工業(yè)應用，也沒有文獻報道。為了克服上述方法的缺點我們發(fā)明了一種在甲醇脫水合成二甲醚的過程中，催化合成反應與產(chǎn)物二甲醚分離同時進行的新工藝。
本發(fā)明的目的是通過以下的技術方案實現(xiàn)的，反應蒸餾塔由反應釜(1)和精餾塔(4)組成;其特征在于反應器內催化反應與精餾過程同時進行，濃度為20～98%(重量)的催化劑硫酸(2)被封閉在反應區(qū)的反應釜(1)內，可供長期使用。原料甲醇在至多第5塊理論塔板數(shù)的位置(5)進料，在反應溫度60～180℃，較好為100～150℃，反應壓力為0～0.3MPa(絕壓)，較好為0.05～0.15MPa(絕壓)條件下，反應原料甲醇在硫酸的催化作用下，脫水生成二甲醚，并產(chǎn)生硫酸氫甲酯及硫酸二甲酯。硫酸氫甲酯、硫酸二甲酯等含酸物質在精餾塔中與二甲醚得以分離，精餾段理論塔板數(shù)為2～50塊，較好為5～30塊，精餾過程中重組份硫酸氫甲酯、硫酸二甲酯等重組份往塔下部富集，且在反應區(qū)的反應釜(1)內繼續(xù)與甲醇醚化反應形成化學平衡，輕組份二甲醚、未反應的甲醇及水往塔上部富集，達到原料和產(chǎn)物不斷分離，這樣就抑制了副產(chǎn)物硫酸氫甲酯和硫酸二甲酯的生成，提高了反應選擇性，塔頂組份經(jīng)冷凝器(7)冷凝，再經(jīng)汽液分離器(3)分離后，氣相的二甲醚與液相的甲醇及水得以分離，其中二甲醚產(chǎn)品中已不含酸性物質，未反應的甲醇及水形成的反應凝液中含酸量小于20ppm，反應凝液被部分回流，進入蒸餾塔。
在本發(fā)明中，由于采用反應蒸餾技術，使反應產(chǎn)物二甲醚不含酸性物質。反應凝液甲醇及水溶液幾乎不含酸性物質，工藝流程也變得簡單易行，免除了對設備防腐的特殊要求，消除了含酸廢水、含酸廢渣、廢酸三廢污染源，解決了以往技術中存在的缺點，簡化了反應工藝流程。


圖1中所示為反應釜(1)，催化劑硫酸(2)，汽液分離器(3)，精餾塔(4)，甲醇原料進料位置(5)，冷凝器(7)，反應凝液甲醇及水(8)，二甲醚產(chǎn)品(6)。
實施例1在直徑為40毫米的催化蒸餾塔內，反應區(qū)(1)高1500毫米，精餾段理論塔板數(shù)為8塊，反應區(qū)內的催化劑為42%(重量)濃度的硫酸(2);在第1塊理論塔板位置(5)加入甲醇，甲醇進料量為0.08mol/min，在反應溫度60℃，反應壓力0.005MPa(絕壓)條件下，反應生成二甲醚，其甲醇的單程轉化率為68.7%;二甲醚產(chǎn)品(6)選擇性為99.9%，產(chǎn)品二甲醚中含酸量為零，出口反應凝液(8)中含酸量為20ppm。
實施例2在直徑為40毫米的催化蒸餾塔內，反應區(qū)(1)高1500毫米，精餾段理論塔板數(shù)為40塊，反應區(qū)內的催化劑為69%(重量)濃度的硫酸(2);在第4塊理論塔板位置(5)加入甲醇，甲醇進料量為0.12mol/min，在反應溫度90℃，反應壓力0.018MPa(絕壓)條件下，反應生成二甲醚，其甲醇的單程轉化率為70%;二甲醚產(chǎn)品(6)選擇性為99.7%，產(chǎn)品二甲醚中含酸量為零，出口反應凝液(8)中含酸量為18ppm。
實施例3在直徑為40毫米的催化蒸餾塔內，反應區(qū)(1)高1500毫米，精餾段理論塔板數(shù)為15塊，反應區(qū)內的催化劑為75%(重量)濃度的硫酸(2);在第2塊理論塔板位置(5)加入甲醇，甲醇進料量為0.17mol/min，在反應溫度100℃，反應壓力0.022MPa(絕壓)條件下，反應生成二甲醚，其甲醇的單程轉化率為74%;二甲醚產(chǎn)品(6)選擇性為99.6%，產(chǎn)品二甲醚中含酸量為零，出口反應凝液(8)中含酸量為15ppm。
實施例4在直徑為40毫米的催化蒸餾塔內，反應區(qū)(1)高1500毫米，精餾段理論塔板數(shù)為50塊，反應區(qū)內的催化劑為50%(重量)濃度的硫酸(2);在第5塊理論塔板位置(5)加入甲醇，甲醇進料量為0.15mol/min，在反應溫度120℃，反應壓力0.1MPa(絕壓)條件下，反應生成二甲醚，其甲醇的單程轉化率為77.5%;二甲醚產(chǎn)品(6)選擇性為99.5%，產(chǎn)品二甲醚中含酸量為零，出口反應凝液(8)中含酸量為16ppm。
實施例5在直徑為40毫米的催化蒸餾塔內，反應區(qū)(1)高1500毫米，精餾段理論塔板數(shù)為3塊，反應區(qū)內的催化劑為96%(重量)濃度的硫酸(2);在第2塊理論塔板位置(5)加入甲醇，甲醇進料量為0.12mol/min，在反應溫度120℃，反應壓力0.1MPa(絕壓)條件下，反應生成二甲醚，其甲醇的單程轉化率為76%;二甲醚產(chǎn)品(6)選擇性為99.4%，產(chǎn)品二甲醚中含酸量為零，出口反應凝液(8)中含酸量為19ppm。
實施例6在直徑為40毫米的催化蒸餾塔內，反應區(qū)(1)高1500毫米，精餾段理論塔板數(shù)為20塊，反應區(qū)內的催化劑為21%(重量)濃度的硫酸(2);在第2塊理論塔板位置(5)加入甲醇，甲醇進料量為0.17mol/min，在反應溫度140℃，反應壓力0.15MPa(絕壓)條件下，反應生成二甲醚，其甲醇的單程轉化率為90%;二甲醚產(chǎn)品(6)選擇性為99%，產(chǎn)品二甲醚中含酸量為零，出口反應凝液(8)中含酸量為18ppm。
實施例7在直徑為40毫米的催化蒸餾塔內，反應區(qū)(1)高1500毫米，精餾段理論塔板數(shù)為30塊，反應區(qū)內的催化劑為21%(重量)濃度的硫酸(2);在第3塊理論塔板位置(5)加入甲醇，甲醇進料量為0.12mol/min，在反應溫度150℃，反應壓力0.2MPa(絕壓)條件下，反應生成二甲醚，其甲醇的單程轉化率為95%;二甲醚產(chǎn)品(6)選擇性為98.5%，產(chǎn)品二甲醚中含酸量為零，出口反應凝液(8)中含酸量為20ppm。
實施例8在直徑為40毫米的催化蒸餾塔內，反應區(qū)(1)高1500毫米，精餾段理論塔板數(shù)為35塊，反應區(qū)內的催化劑為50%(重量)濃度的硫酸(2);在第4塊理論塔板位置(5)加入甲醇，甲醇進料量為0.12mol/min，在反應溫度180℃，反應壓力0.3MPa(絕壓)條件下，反應生成二甲醚，其甲醇的單程轉化率為98%;二甲醚產(chǎn)品(6)選擇性為96%，產(chǎn)品二甲醚中含酸量為零，出口反應凝液(8)中含酸量為10ppm。
權利要求
1.一種用硫酸作催化劑，甲醇脫水生成二甲醚的方法，其特征在于在反應器內催化反應與精餾過程同時進行，甲醇發(fā)生催化反應的溫度為60～180℃，壓力為0～0.3MPa(絕壓)，催化劑硫酸的濃度為20～98%(重量)；精餾塔中的精餾段理論塔板數(shù)為2～50塊，塔頂組份部分回流。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于甲醇發(fā)生催化反應的溫度為100～150℃。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于甲醇發(fā)生催化反應的壓力為0.05～0.15MPa(絕壓)。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于精餾塔中的精餾段理論塔板數(shù)為5～30塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于甲醇的進料位置為至多第5塊理論塔板數(shù)的高度。
全文摘要
本發(fā)明是一種二甲醚合成催化蒸餾工藝方法，其特征在于在反應器內催化反應與精餾過程同時進行，出口反應產(chǎn)物不含酸性物質。甲醇物料進入到反應器中后，在反應溫度60～180℃；壓力0～0.3MPa(絕壓)，硫酸作催化劑的條件下，脫水生成二甲醚。在反應過程中產(chǎn)物二甲醚與甲醇不斷分離，具有工藝簡單、產(chǎn)品純度高、成本低、過程中不產(chǎn)生廢酸、廢渣和含酸廢水等優(yōu)點。
文檔編號C07C41/09GK1111231SQ9411214
公開日1995年11月8日 申請日期1994年5月3日 優(yōu)先權日1994年5月3日
發(fā)明者方永成, 江桂秀, 戴德斌 申請人:中國石油化工總公司上海石油化工研究院