[发明专利]用于制备二甲醚的方法

说明书

本发明涉及由甲醇原料制备二甲醚的方法。特别是，本发明通过与冷却气体的间接热交换，提供甲醇原料在气冷式二甲醚反应器中的催化转化，所述冷却气体沿与通过反应器的反应甲醇原料并流的流向传递。

本发明通过使反应冷却以减少或避免在催化剂上形成碳，用于解决在甲醇到二甲醚的脱水反应期间，在催化剂表面上有害的碳形成的问题。

因此，本发明在其最广泛的实施方案中为用于制备二甲醚的方法，其包含以下步骤：

a) 提供含有甲醇的原料；

b) 将原料引入到气冷式二甲醚反应器中的反应区，并传递原料通过反应区；

c) 将冷却气流引入到气冷式二甲醚反应器中的冷却空间；

d) 在反应区中，使原料在对甲醇脱水为二甲醚有效的催化剂存在下反应，得到包含二甲醚的反应器流出物；

e) 传递冷却气流通过冷却空间，与反应区中的原料为间接热交换关系，其中冷却气流的流向与反应区中原料的流向为并流。

用于本发明方法的有用反应器在常见壳体中包含多个催化剂管，这些催化剂管形成反应区。这些管间隔排列，以给冷却空间留下余地。冷却气体则在冷却空间中于催化剂管的壳侧引入，并沿着壳侧流动，与在催化剂管的管侧的反应气体为热交换关系。从而使反应气体冷却低于临界碳形成温度。

在本发明的又一个实施方案中，反应器中使用的冷却气流由甲醇原料形成，其在蒸发之后引入到反应器的冷却空间。

当采用原料作为冷却气流时，优选在已经冷却脱水反应之后，将该流引入到反应区中，作为用于甲醇脱水反应的原料。

在本发明的又一个实施方案中，在引入到反应区之前，甲醇原料通过与已经自冷却空间取出的冷却气流间接热交换来预热，并将预热的原料在引入到反应区之前用第二热气流进一步加热。

在后一实施方案中，优选第二热气流为来自用于将甲醇转化为二甲醚的绝热操作的催化反应器的反应器流出物。

当采用绝热操作的反应器时，至该反应器的原料优选为来自气冷式二甲醚反应器的反应器流出物，所述流出物传至绝热二甲醚反应器，用于在对甲醇转化为二甲醚有效的催化剂存在下，使流出物中未转化的甲醇进一步绝热反应，以得到经绝热反应的二甲醚反应器流出物。

适用于本发明的催化剂本身为本领域已知的，并且优选选自固体酸，包括氧化铝、硅酸铝或这些化合物的混合物。

本发明通过参照附图得到更详细的公开，其中：

图1显示根据本发明的一个实施方案制备二甲醚的方法的简化流程图。

在该实施方案中，液体甲醇原料流在管线2中传递至蒸发器4并蒸发为气态形式。气态甲醇原料然后在管线6中转送至第一热交换器8。

在第一热交换器中，如以下进一步描述的那样，通过与已经用作气冷式二甲醚反应器16中的冷却气体的热甲醇气流20的间接热交换，气态甲醇流预热至220℃。

预热的甲醇流经管线10引入到第二热交换器12中。在热交换器12中，通过与以336℃离开绝热操作的二甲醚反应器28的热二甲醚产物流的间接热交换，预热的甲醇流进一步加热至260℃。

因此加热的甲醇原料随后经在气冷式反应器16顶部的管线14引入到冷却空间18中。冷却空间在反应器管24之间于这些管的壳侧形成。

当引入到冷却空间时，气态甲醇原料被用作冷却气体，并以与管线14中的反应甲醇原料并流的流向传递。气体从而冷却在管24中布置的催化剂上进行的甲醇脱水反应。已经通过间接热交换冷却反应，则气态甲醇原料在320℃的温度下经管线20自反应器16底部的冷却空间18取出。

已经用作冷却气体的原料随后引入到热交换器8中，以如以上描述地预热来自管线6的原料，并从而冷却至270℃。

随后，冷却的原料在管线22中传至反应器16，并在反应器的顶部引入到由多个催化剂管24形成的反应区中。

在反应区中，原料中的甲醇催化脱水为富含二甲醚的气体。反应原料以与管的壳侧的冷却气体并流的流向传递，并从而通过与冷却气体的间接热交换得到冷却。富含二甲醚的反应器流出物在329℃下自反应器的底部取出，并经管线26传至绝热反应器28，任选在热交换器(未显示)中冷却之后。

反应器28提供有甲醇脱水催化剂30的固定床，并且来自反应器16的流出物中剩余量的甲醇被绝热转化为二甲醚。

在经管线34收集富含二甲醚的产物之前，在336℃的温度下自反应器28取出产物，并经管线32传递通过热交换器12，用于如以上描述地加热甲醇原料。