复合酸法脱水催化生产二甲醚制造技术

本发明专利技术属于气体合成领域。以甲醇为原料，采用液体复合酸作为脱水催化剂，改变了单一酸脱水催化的共沸现象，使水份能够稳定均衡脱出，生产能够连续进行。该方法能量消耗低，设备腐蚀小，生产流程短，设备投资省，生产成本低具有明显的经济效益。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合成气体领域，是利用甲醇在液体酸性催化剂条件下生产二甲醚的方法。二甲醚(DME)是一种无色、无毒的产品，腐蚀性小，具有与液化石油气(LPG)相似的物理性质，对大气臭氧层无损害，在大气对流层中极易降解。二甲醚在常温下蒸汽压为0.5Mpa，容易液化，20世纪90年代以来发现它还具有优良的燃烧性能十六烷值高、动力性能好、污染少、燃烧完全程度优于汽、柴油。并且在储存、运输、使用上比液化天然气更安全。二甲醚还用于气雾抛射剂、气雾推进剂和制冷剂。二甲醚在制药、染料、化工等工业中有许多用途。二甲醚可与苯发生烷基化反应生成甲苯、二甲苯及多烷基苯，可与一氧化碳反应生成乙酸或乙酸甲脂。与二氧化碳反应则生成甲氧基乙酸等。目前，生成二甲醚一般是利用甲醇气体在高温、高压下与固体催化剂脱水反应来制取，温度在300℃左右，压力为0.5～1.5Mpa(表压)。如中国专利88101729.9公开了一种生产二甲醚的方法，甲醇气体在含有少量SiO2的γ-Al2O3催化剂上进行脱水反应来制取。中国专利95113028.5公开了由甲醇生产二甲醚的方法，采用γ-Al2O3、铝硅酸盐结晶的复合固体酸催化剂，在多段冷激式反应器中进行脱水反应由甲醇生产二甲醚的方法。该反应温度为190～380℃，压力为0.1～1.5Mpa。中国专利98106632.1是采用磷酸铝作为二甲醚的脱水催化剂，含碳和氢的合成气制备甲醇和二甲醚的方法。中国专利96191760.1采用合成气制备燃料级二甲醚的方法。现有技术，存在着加热温度高，压力大，由于是气固接触转化率低，反映设备复杂，投资大等问题。中国专利97116983.7二甲醚的生产方法，是采用阳离子型液体催化剂，反应温度120℃，压力0.05Mpa，虽然反应压力和温度低，但存在着催化剂主体不明确，催化剂价格较贵，反应脱水不完全等问题。为了克服现有技术上的缺陷，本专利技术的目的在于提出了一种投资小成本低的二甲醚的生产方法。为了实现本专利技术的目的，可以通过以下技术方案实现。1．甲醇和液体复和酸进行脱水催化反应，复合酸破坏了水和硫酸的共沸现象，使水份能够稳定均衡蒸发出来，达到连续生产二甲醚的目地。化学反应方程式如下①②③④1)硫酸(93～98％)和磷酸(85％)，作为复合酸液体催化剂。H2SO4∶H3PO4摩尔比为1∶0.5～8。2)合液体酸在120～200℃，压力0～0.05Mpa和甲醇进行酯化脱水。3)反应产生的二甲醚气体和水蒸气、未反应的甲醇气体经列管式换热器在≤50℃的条件下冷凝后，气相部分经分子筛或石灰干燥后进入压缩机液化为二甲醚。4)反应脱水过程中蒸发出的水分和部分未反应的甲醇随二甲醚通过冷凝器后，液相部分进入筛板或填料精馏塔，塔底温度为90～130℃。液相中溶解的二甲醚在精馏塔顶馏出，干燥后进入压缩机。塔中甲醇馏出返回反应器。塔底排除水分。2．据上述1．所述的生产方法，基本特征在于硫酸和磷酸的摩尔比为1∶1～4。3．根据1．所述的生产方法，其特征在于甲醇和液体复合酸催化反应生成二甲醚的温度为130～180℃，压力为0～0.03Mpa。4．根据1．所述的生产方法其特征在于列管式换热器冷却水温≤40℃。5．根据1．所述的生产方法其特征在于塔底温度为95～110℃。下面将对本专利技术作进一步的说明本专利技术是由甲醇在液体复合酸催化剂中脱水生成二甲醚。冷凝后的气相部分，经干燥后进入压缩机液化为液态二甲醚。甲醇由硫酸催化也可得到二甲醚气体，但由于反应产生的水份和硫酸共沸的原因，水份不易蒸出并且气相中酸度大。本专利技术采用了复合液体酸，作为催化剂，破坏了单一硫酸和水的共沸现象，使沸程提高，利于水份的蒸出，根据化学反应方程式可以看出，复合液体酸的反应和再生是同步进行的，复合液体酸催化剂基本上不消耗，反应可以连续进行，适合工业化生产。反应产生的气体经冷凝后，液相部分，水中所溶解的二甲醚约占液相重量5～20％。未反应的甲醇约占液相重量20～40％，经精馏塔精馏后在塔中馏出返回反应器继续反应。液相部分水份含量约占液相重量40～75％，经精馏塔蒸发出二甲醚和甲醇后由塔底排出。本专利技术除反应器需采用耐酸材质，如搪瓷玻璃或其它耐酸金属和非金属材料。冷凝器1需耐酸材质如石墨换热器或其它耐酸金属和非金属材质外，均可采用碳钢或其它金属或非金属设备，降低了造价，减少了投资。首先，甲醇通过流量计进入反应器或通过蒸发后进入反应器，在复合液体酸中进行脱水催化反应，产生二甲醚气体。反应器通过蒸汽、导热油、电加热或其他方式加热到120～200℃，优选的是130～180℃，更优选的是140～170℃。复合液体酸H2SO4∶H3PO4摩尔比为1∶0.5～8，优选的是1∶1～4，更优选的是1∶1.3～3。反应产生的气体，二甲醚、水蒸汽、甲醇气体经冷凝器1冷凝后，进入储槽1，气相部分和精馏塔馏出的二甲醚气体进入冷凝器2后进入液相储槽2，气相部分通过干燥器后进入压缩机，压缩液化为液态二甲醚。如需利用气态则可不通过压缩机，而直接利用。液相部分通过泵打入精馏塔，馏出甲醇泵入反应器或泵入甲醇汽化器或甲醇储槽。反应产生的水由塔底连续排出。本专利技术与现有技术相比，采用了低成本的复合酸作为催化剂，反应条件温和。脱水效果稳定均衡，反应和脱水能够连续进行，减少了设备腐蚀和设备投资。总回收率达到95％以上，并且生产流程短，生产成本低，具有明显的经济效益。说明书附图为生产工艺流程简图。为了更好地说明本专利技术而不是限制其保护范围，列出以下实施例权利要求1．一种由甲醇经复合酸脱水催化生产二甲醚的方法，反应能够连续进行。甲醇和液体硫酸与磷酸组成的复合酸进行催化反应生成二甲醚。液体复合酸中硫酸和磷酸的摩尔比为1∶0.5～8。甲醇与液体复合酸的反应温度为120～200℃，反应压力为0～0.05MPa。气体经冷凝后液相部分中溶解的二甲醚气体经精馏、干燥后回收二甲醚。2．根据权利要求1．所述的方法，其特征在于硫酸和磷酸的摩尔比为1∶1～4。3．根据权利要求1．所述的方法，其特征在于甲醇与复合酸的反应温度为130～180℃，压力为0～0.03MPa。全文摘要本专利技术属于气体合成领域。以甲醇为原料,采用液体复合酸作为脱水催化剂,改变了单一酸脱水催化的共沸现象,使水份能够稳定均衡脱出,生产能够连续进行。该方法能量消耗低,设备腐蚀小,生产流程短,设备投资省,生产成本低具有明显的经济效益。文档编号C07C41/09GK1322704SQ0110799公开日2001年11月21日 申请日期2001年4月23日 优先权日2001年4月23日专利技术者李奇 申请人:李奇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由甲醇经复合酸脱水催化生产二甲醚的方法，反应能够连续进行。甲醇和液体硫酸与磷酸组成的复合酸进行催化反应生成二甲醚。液体复合酸中硫酸和磷酸的摩尔比为１∶０．５～８。甲醇与液体复合酸的反应温度为１２０～２００℃，反应压力为０～０．０５ＭＰａ。气体经冷凝后液相部分中溶解的二甲醚气体经精馏、干燥后回收二甲醚。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李奇，
申请(专利权)人：李奇，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]