[发明专利]二甲醚的制备方法

说明书

本发明涉及由合成气来制备二甲醚的方法。具体的，本发明涉及一 种改进的二甲醚合成方法，该方法使用具有降低的二氧化碳含量的合成 气。

发明背景

本发明的方法涉及在单步骤方法中，由具有降低含量二氧化碳的合 成气来制备二甲醚。

在该单步骤方法中，合成气转化成二甲醚是在单个的反应器中进行 的，在其中，如方程(1)所示，首先将合成气催化转化成甲醇，随后如方 程(2)所示，将甲醇脱水成为二甲醚。还发生了如方程(3)所示的转移反 应。

CO+2H₂→CH₃OH    (1)

2CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂O    (2)

CO+H₂O→CO₂+H₂    (3)

合成气转化成二甲醚的整个反应过程通过方程(4)给出。

3H₂+3CO→CH₃OCH₃+CO₂    (4)

当用化学计量比等于1的氢气和一氧化碳制备二甲醚时，获得了合 成气的最大转化率。在高于或低于1的比例时，制备了较少的二甲醚。 但是，在化学计量比为1时，基本上按照方程(4)形成了等摩尔量的二甲 醚和二氧化碳。

二氧化碳可溶于二甲醚，因此为了获得二甲醚产物，必需要除去所 形成的二氧化碳。另外，当除去二氧化碳时，再循环到二甲醚合成反应 器中的未转化的合成气的组成接近于用于制备二甲醚的补充合成气的组 成，这是另外一种优势。从下游的二甲醚产物中除去二氧化碳会使得合 成反应器变得非常昂贵。

处理二氧化碳的三种基本的方法是已知的。在第一种方法中，二甲 醚是在单个的反应器中根据上面的反应(1)-(3)来合成的。然后将含有未 反应的合成气以及任何所存在的二氧化碳的混合的流出物流与该二甲醚 产物进行分离，该二甲醚产物还包含了一些未反应的甲醇。将该分离的 合成气和二氧化碳流再循环到进入反应器中的合成气加工流中。这种方 法通常用于富含氢气的合成气，该合成气具有例如高于5的氢气与一氧 化碳的比例。

在第二种已知的方法中，同样将含有未反应的合成气以及任何所存 在的二氧化碳的混合的流出物流与二甲醚产物进行分离。但是，然后将 二氧化碳与该合成气进行分离。这可以通过用例如合适的胺化合物如甲 基二乙醇胺、MDEA清洗这种流体来进行。然后将该无二氧化碳的合成气 流再循环到进入反应器的合成气加工流中。所获得的二氧化碳然后可以 用于其他加工中，例如用于由天然气通过自动热重整来制备合成气中。

在第三种已知的方法中，仅仅将合成气与二甲醚产物和二氧化碳进 行分离。该二甲醚产物因此包含甲醇和二氧化碳二者。将分离的合成气 再循环到进入反应器的合成气加工流中。

在现有技术中，用于从带有合成气的混合物中除去二氧化碳的不同 的溶剂是已知的。该溶剂的选择取决于溶解二甲醚和二氧化碳的能力， 并且理想的溶剂应当具有对二氧化碳高的溶解性和低的挥发性。

US专利No.5908963公开了一种由合成气来制备二甲醚的方法，在其 中将合成气与二甲醚产物进行分离，并且再循环到进入二甲醚合成回路 的合成气加工流中。在二甲醚产物中所存在的过量的甲醇是该公开方法 的焦点，没有涉及到二氧化碳的除去。

US专利No.6458856公开了一种一步催化转化方法来制备二甲醚。在 合成气催化转化成二甲醚之后，将来自反应器的流出去分离成包含二甲 醚、二氧化碳和未转化的合成气的蒸气混合物。将该蒸气混合物用洗涤 溶剂进行洗涤来从未转化的合成气中除去二甲醚和二氧化碳。该洗涤溶 剂包含二甲醚和甲醇的混合物。将未转化的合成气再循环到二甲醚反应 器。

这个参考文献还公开在其中使用洗涤溶剂例如甲醇、水、甲醇/水混 合物、二甲醚或者乙醇的现有技术。