[发明专利]一种气固流化床二甲醚生产的生产工艺

说明书

1.技术领域

本发明提供一种气固流化床二甲醚生产的生产工艺，属于煤化工领域。

2.背景技术

目前，二甲醚的生产工艺主要有一步法和二步法。

一步法是合成气在甲醇合成和甲醇脱水双功能复合催化剂的作用下，将水煤气变换反应、合成甲醇反应、甲醇脱水反应等三步反应合为一步，在同一个反应器中实现二甲醚的制备过程。目前一步法在工艺技术尚不成熟，大规模工业化面临较多的问题。

二步法是先生产甲醇，然后再由甲醇脱水。二步法又有两种工艺，一种是甲醇气相脱水，一种是甲醇液相脱水。

甲醇液相催化脱水法也称作硫酸法，是以甲醇为原料，在浓硫酸的催化作用下，生成硫酸氢甲酯，硫酸氢甲酯再与甲醇反应生成二甲醚。采用该工艺具有反应温度低(130～160℃)，甲醇选择性及转化率高(均大于90％)，产品纯度高(>99.16％)，投资相对较少，操作简单等优点，缺点是设备腐蚀严重，中间产品硫酸氢甲酯毒性比较大，操作条件恶劣，塔釜液及废水酸性高，毒性大，严重污染环境。因此，该工艺目前已经基本上被淘汰。近年来，国内少数企业经过技术改进，基本上消除了上述弊端，但存在对设备材质有耐强酸腐蚀的特殊要求。

甲醇气相催化脱水法在固定床催化反应器中将甲醇蒸汽通过固体酸性催化剂(氧化铝或结晶硅酸铝等)，发生非均相反应，甲醇脱水生成二甲醚的过程。该工艺较好地解决了原有硫酸法生产二甲醚的硫酸跑失和腐蚀问题问题，甲醇转化率(75％～85％)和选择性(大于90％)较高，反应中没有水煤气变换过程，CO2生成量少，原料利用率高，分离过程较一步法简单，工艺较为成熟，操作比较简单，基本上无三废及腐蚀问题，对设备材质无特殊要求。但该工艺也存在着反应温度高、甲醇单程转化率较低、二甲醚选择性较差、产品成本较高、大型化反应设备设计和加工较难等不足。

公开专利申请CN1962594A利用流化床反应器甲醇气相脱水制二甲醚的工艺具有易于大规模工业化、反应体系温度易于控制，反应转化率高达89％，选择性大于99％；流化床反应体系中催化剂的更新、再生容易，可以保持催化剂活性稳定等优点，但也存在着工艺流程设计不合理、热量不能有效回收，反应温度较高、气相夹带的催化剂粉尘利用过滤器回收难以大工业化等缺陷。

3.发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的不足而提供一种气固流化床二甲醚生产的生产工艺。该工艺流程简单合理、热量回收率高，反应体系温度较低(与液相法相近)、易于控制，气相夹带的催化剂粉尘脱除合理、易于大工业化，反应转化率和选择性高，易于大规模工业化生产。

本发明的技术方案：

原料甲醇由进料泵增压到0.6～1.0MPa经过二甲醚精馏塔换热器和污水换热器加热后，进入甲醇汽化回收塔的精馏段进行汽化；甲醇汽化回收塔塔底排出污水经污水换热器换热后送污水车间处理，汽化的甲醇经反应换热器与反应气相混合产物换热到120℃以上，进入气固流化床反应器底部作为流化介质，经分布板进入气固流化床反应器的流化段，与40～200μm流化的HZSM-5催化剂传热传质，在气速0.1～1.0m/s、140～240℃、0.6～1.0MPa下发生反应；反应后的气相混合产物经气固分离器分离催化剂，固相HZSM-5催化剂通过料腿回到气固流化床反应器的流化段，补充的催化剂通过催化剂进料口加入，气相进入反应换热器与汽化的甲醇换热后进入二甲醚精馏塔的洗涤脱灰段下方；气相在洗涤脱灰段与通过循环泵送回的沉降器污水接触洗涤脱灰后，进入二甲醚精馏塔的精馏段；在精馏塔顶二甲醚出口得到二甲醚产品，从中段抽出得到含水甲醇，二甲醚精馏塔底部得到含催化剂粉的水；含水甲醇经流化床取热器泵送回甲醇汽化回收塔的提馏段，含催化剂粉的水送到沉降器；从沉降器的催化剂粉浆出口回收催化剂粉浆，从沉降器的污水出口抽出污水经二甲醚精馏塔换热器后通过循环泵送回洗涤脱灰段。

4、附图说明

附图是本发明的工艺流程图。

其中：1-二甲醚精馏塔换热器，2-甲醇气化回收塔，3-提馏段，4-精馏段，5-反应换热器，6-气固流化床反应器，7-分布板，8-气固分离器，9-料腿，10-催化剂进料口，11-流化床取热器，12-二甲醚精馏塔，13-洗涤脱灰段，14-循环泵，15-中段抽出，16-二甲醚精馏段，17-塔顶二甲醚出口，18-沉降器，19-催化剂粉浆出口，20-污水换热器，21-二甲醚回流罐。

5.具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的介绍：原料甲醇由进料泵增压到0.6～1.0MPa经过二甲醚精馏塔换热器(1)和污水换热器(20)加热后，进入甲醇汽化回收塔(2)的精馏段(3)进行汽化；甲醇汽化回收塔(2)塔底排出污水经污水换热器(20)换热后送污水车间处理，汽化的甲醇经反应换热器(5)与反应气相混合产物换热到120℃以上，进入气固流化床反应器(6)底部作为流化介质，经分布板(7)进入气固流化床反应器(6)的流化段，与40～200μm流化的HZSM-5催化剂传热传质，在气速0.1～1.0m/s、140～240℃、0.6～1.0MPa下发生反应；反应后的气相混合产物经气固分离器(8)分离催化剂，固相HZSM-5催化剂通过料腿(9)回到气固流化床反应器(6)的流化段，补充的催化剂通过催化剂进料口(10)加入，气相进入反应换热器(5)与汽化的甲醇换热后进入二甲醚精馏塔(12)的洗涤脱灰段(13)下方；气相在洗涤脱灰段(13)与通过循环泵(14)送回的沉降器污水接触洗涤脱灰后，进入二甲醚精馏塔(12)的精馏段(16)；在精馏塔顶二甲醚出口(17)得到二甲醚产品，从中段抽出(15)得到含水甲醇，二甲醚精馏塔(12)底部得到含催化剂粉的水；含水甲醇经流化床取热器(11)泵送回甲醇汽化回收塔(2)的提馏段(3)，含催化剂粉的水送到沉降器(18)；从沉降器(18)的催化剂粉浆出口(19)回收催化剂粉浆，从沉降器的污水出口(20)抽出污水经二甲醚精馏塔换热器(1)后通过循环泵(14)送回洗涤脱灰段(13)。二甲醚产品浓度为99.9％，单程反应转化率86.5％～90％，选择性99％以上。