[发明专利]一种二甲醚的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二甲醚的制备方法，具体地讲是一种涉及甲烷活化制得硫酸酯类物质，然后与甲醇反应制备二甲醚的方法。

背景技术

二甲醚(DME)分子式为CH₃OCH₃，无色无毒，具有与液化石油气(LPG)相似的物理性质，可用于民用燃气，同时其十六烷值高，可以广泛用于车载燃料，具有环保和替代能源的双重功效。

在工业上二甲醚的生产主要是通过甲醇在一定的催化剂存在下脱水制备的，其反应方程式如下：

2CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂O

这种传统的制备方法有很多相关的专利报道，如美国专利US707606、US4560807，但这种方法制备的二甲醚价格受甲醇市场价格的影响，而且理论上生成10吨的二甲醚需要消耗14吨的甲醇，同时产生4吨废水，不仅消耗甲醇量大，而且产生的废水很难处理。因此不少企业选择从天然气或煤为源头来制备二甲醚。

从天然气出发制备二甲醚的工艺，常见的路线是先将天然气制备合成气(CO+H₂)，然后合成气先在铜基催化剂上进行加氢反应，被转化为甲醇，甲醇再在固体酸催化剂的作用下脱水生成二甲醚。但这种方法的缺点是合成路线太长，而制备合成气的过程又是一个能耗非常大的过程，整个二甲醚的制备工艺中70％的能耗就消耗在合成气制备过程中，而且设备比较复杂，前期投资很大。

申请号为2007102024000的中国专利报道了一种从天然气出发制备二甲醚的新工艺为，甲烷在发烟硫酸溶液碘催化条件下，生成硫酸酯类物质，然后水解即可生成二甲醚。其反应方程式如下：

2CH₄+4SO₃→2CH₃OSO₃H+2SO₂

2CH₃OSO₃H→(CH₃O)₂SO₂+H₂SO₄

(CH₃O)₂SO₂+H₂O→CH₃OCH₃+H₂SO₄

其总反应方程式为：

2CH₄+4SO₃→CH₃OCH₃+2H₂SO₄+2SO₂

通过理论物料衡算可得出以下数据：甲烷直接反应生成二甲醚，生成10吨的二甲醚需要甲烷7吨、三氧化硫70吨，产生浓硫酸43吨、二氧化硫28吨。因此这种制备工艺的缺点为原料消耗大，副产物硫酸太多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种合成路线简单、原料利用率高、副产物少、反应条件温和、能耗低、且适合连续化生产的二甲醚的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的发明人在现有技术的基础上进行了大量的研究和创造性的劳动，研发出一种二甲醚的制备方法，所述的制备方法是将硫酸酯类物质与甲醇加入醇解釜，控制醇解釜的温度为35～180℃，醇解0.5～5h，生成的二甲醚从醇解釜中蒸发出来，收集，即得。

所述的醇解釜的温度优选为50～100℃。

所述的硫酸酯类物质是指硫酸氢甲酯和/或硫酸二甲酯。

所述的硫酸酯类物质与甲醇的摩尔比为1:(1-2)。

所述的硫酸酯类物质的制备方法如下：将甲烷通入反应器中，反应介质为浓硫酸，反应催化剂为碘单质和/或含碘化合物，在温度为100～300℃的条件下反应，即得。

所述的反应器内的压力为0.1～15MPa；优选为2～8MPa。

所述的制备得到的硫酸酯类物质在温度为35～200℃条件下，蒸馏除去SO3。优选的温度范围为50～80℃。蒸馏时间为5～100h。

所述的浓硫酸为发烟硫酸，其所含的SO₃的质量百分含量为0～65％。

所述的含碘化合物为碘化钠、碘酸钠、碘化钾、碘酸钾、碘化氢和碘甲烷中的一种或其中几种的混合物。