[发明专利]复合酸催化脱水制备硫酸二甲酯的生产工艺

说明书

一、技术领域

本发明属于一种硫酸二甲酯的生产方法，尤其是涉及到一种利用硫酸与磷酸混合液催化脱水制备有机化工原料硫酸二甲酯的生产工艺。

二、背景技术

硫酸二甲酯是一种重要化工原料，在有机合成中是良好的甲基化剂，在化工、医药、农药、军工、染料、香料、橡胶和皮革等工业中都有广泛的应用。目前，国内硫酸二甲酯的生产均是采用传统的生产工艺和催化剂，即直接使用硫酸醚化，其生产流程大致为：

1、配触媒：硫酸+甲醇→硫酸氢甲酯

2、醚化：硫酸氢甲酯+甲醇→二甲醚

3、酯化：二甲醚+三氧化硫→硫酸二甲酯

该工艺生产过程中甲醇和硫酸消耗高，产出没有达到应有的效率水平，生产污染也较严重。

三、发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种利用复合酸替代单纯使用浓硫酸，加快反应速度，降低甲醇单耗达到560kg/T硫酸二甲酯的国内领先水平，并对一次反应中产生的残液按比例加入硫酸重新进入生产循环，降低硫酸消耗，实现残液零排液。

本发明的技术方案是：采用复合酸催化剂对汽化后的甲醇进行脱水醚化生成二甲醚气体，经过三级净化后送至酯化塔中，在95～105℃的条件下，与吸收了三氧化硫的硫酸二甲酯富液反应生成硫酸二甲酯粗品，合格的硫酸二甲酯粗品送至精制岗位进行减压蒸馏得到合格的硫酸二甲酯成品。所述复合酸催化剂为硫酸与磷酸混合液，精制岗位进行的减压蒸馏过程中回收到的精制残液按比例加入硫酸后返回到酯化塔内循环利用，实现废液零排放。

原工艺流程：硫酸+甲醇→醚化→→级冷凝→二级冷凝→二甲醚→酯化→硫酸二甲酯

现工艺流程：甲醇气化→甲醇催化脱水→醚化气净化→三氧化硫吸收→二甲酯合成→精制品的精馏

本发明的有益效果是：能降低甲醇单耗，提高甲醇和硫酸的使用效率，提高硫酸二甲酯的产能，降低环境污染，适用于硫酸二甲酯为下游产品的中小型甲醇生产企业或硫酸生产企业。实践证明：由于采用硫酸和磷酸按比例配置的复合酸作催化剂取代单纯的浓硫酸催化剂，硫酸单耗降低20Kg/T硫酸二甲酯；甲醇单耗由584Kg/T硫酸二甲酯降为560Kg/T硫酸二甲酯；精制残液回收利用，达到零排放标准；产品质量达到Q/FC.JS.0203.4-2001中一级品标准要求。该项目的实施不仅增加了企业的市场竞争力，提高了企业的经济效益，而且对保护环境具有重要的意义。

四、具体实施方式

本发明的实施，是用泵将硫酸与磷酸压到高位槽，按一定比例配制成合格的复合酸，放入醚化反应釜中，再将计量好的甲醇汽化后通入醚化反应釜中，在一定条件下进行脱水反应生成二甲醚气体，经过三级净化后送至酯化塔中，在一定温度下，与吸收了三氧化硫的硫酸二甲酯富液反应生成硫酸二甲酯粗品，合格的硫酸二甲酯粗品送至精制岗位进行减压蒸馏得到合格的硫酸二甲酯成品。

(1)甲醇催化脱水

甲醇气由醚化反应釜底进入釜内与催化剂充分鼓泡接触，经反应后生成二甲醚。

(2)醚化气净化

二甲醚气自醚化反应釜出来后，混有硫酸氢甲酯、甲醇等杂质，经过第一分离器(130℃)、第二分离器(35℃)和液氨冷却分离器(-5℃-10℃)后得到净化。

(3)SO₃的吸收

从硫酸车间进入的SO₃气体(气浓约7％)经过二级吸收塔吸收。吸收循环槽内粗品硫酸二甲酯经过换热器后从塔顶喷淋吸收SO₃气体。一吸塔吸收液上塔温度70-80℃，二吸塔上塔温度40-60℃。当吸收循环槽内吸收液酸度达到7-13％时，吸收液进入酯化循环槽内。

(4)酯化(硫酸二甲酯的合成)

净化后的二甲醚气体进入酯化循环槽内与循环液互溶。循环液经过换热器后进入酯化塔(酯化上塔温度95-105℃)，三氧化硫与二甲醚在塔内反应生成硫酸二甲酯。

(5)精馏

酯化循环槽内循环液酸度＜0.7％时，表明已充分反应，循环液(粗品硫酸二甲酯)输送至粗品储罐。粗品硫酸二甲酯进入蒸馏釜内减压蒸发(蒸馏釜温度130-140℃，真空度-0.1MPa)，硫酸二甲酯气经水冷器冷却为精品硫酸二甲酯。

工艺过程中二甲醚合成净化效率高，产品杂质含量少，避免了硫酸二甲酯需经过复杂的净化操作，只需简单的蒸馏即可得到高纯度的精品硫酸二甲酯，对于安全生产和防止环境污染具有积极的意义。

同时，由于使用复合酸作为催化剂不仅降低了甲醇和浓硫酸的消耗，而且通过对生产过程中精制残液的循环利用，实现了硫酸二甲酯精制工段的零排放目标。