Способ получения диметилового эфира

Настоящее изобретение относится к способу получения простого диметилового эфира. Способ включает следующие стадии: a) предоставления содержащего метанол исходного сырья; b) введения исходного сырья в реакционную зону внутри охлаждаемого газом реактора получения простого диметилового эфира и прохождения исходного сырья через реакционную зону; c) введения потока охлаждающего газа в охлаждающее пространство внутри охлаждаемого газом реактора получения простого диметилового эфира; d) реагирования исходного сырья в реакционной зоне в присутствии катализатора, активного в отношении дегидратации метанола до простого диметилового эфира, с получением выходящего из реактора потока, содержащего простой диметиловый эфир; e) прохождения потока охлаждающего газа через охлаждающее пространство в условиях непрямого теплообмена с исходным сырьем в реакционной зоне, при этом поток охлаждающего газа является прямотоком к направлению потока исходного сырья в реакционной зоне. Осуществление способа в предлагаемых условиях позволяет снизить или избежать образования углерода на катализаторе. 6 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

 

Данное изобретение относится к способу получения диметилового эфира из метанольного исходного сырья. В частности, изобретение обеспечивает каталитическую конверсию метанольного исходного сырья в охлаждаемом газом реакторе получения диметилового эфира с помощью непрямого теплообмена с охлаждающим газом, пропускаемым через этот реактор прямотоком к направлению потока реагирующего исходного метанольного сырья.

Изобретение служит для решения проблемы, связанной с вредным образованием углерода на поверхности катализатора в процессе реакции дегидратации метанола до диметилового эфира, причем проблема решается за счет охлаждения этой реакции, чтобы снизить или избежать образования углерода на катализаторе.

В соответствии с этим, настоящее изобретение в своем самом широком варианте осуществления представляет собой способ получения диметилового эфира, включающий стадии:

a) обеспечения содержащего метанол исходного сырья;

b) введения исходного сырья в реакционную зону внутри охлаждаемого газом реактора получения диметилового эфира и прохождения исходного сырья через реакционную зону;

c) введения потока охлаждающего газа в охлаждающее пространство внутри охлаждаемого газом реактора получения диметилового эфира;

d) реагирования исходного сырья в реакционной зоне в присутствии катализатора, активного в отношении дегидратации метанола до диметилового эфира, с получением выходящего из реактора потока, содержащего диметиловый эфир;

e) прохождения потока охлаждающего газа через охлаждающее пространство в условиях непрямого теплообмена с исходным сырьем в реакционной зоне, при этом поток охлаждающего газа является прямотоком к направлению потока исходного сырья в реакционной зоне.

Подходящий реактор для применения в способе согласно изобретению содержит внутри общего корпуса множество катализаторных трубок, образующих реакционное пространство. Эти трубки располагаются на расстоянии друг от друга, чтобы оставить место для охлаждающего пространства. Тогда охлаждающий газ вводится в межтрубное пространство катализаторных трубок в охлаждающем пространстве и движется вдоль этого межтрубного пространства в условиях теплообмена с реагирующим газом в трубном пространстве этих катализаторных трубок. За счет этого процесса реагирующий газ охлаждается до температуры ниже критической температуры для образования углерода.

В другом варианте осуществления изобретения поток охлаждающего газа, используемый в реакторе, формируется с помощью исходного метанольного сырья, которое после испарения вводится в охлаждающее пространство реактора.

При использовании исходного сырья в качестве потока охлаждающего газа предпочтительно после охлаждения реакции дегидратации вводить этот поток в реакционную зону в качестве исходного сырья для реакции дегидратации метанола.

В другом варианте осуществления изобретения исходное метанольное сырье перед введением в реакционную зону предварительно нагревается путем непрямого теплообмена с потоком охлаждающего газа, отведенным из охлаждающего пространства, и это предварительно нагретое исходное сырье перед введением в реакционную зону дополнительно нагревается вторым горячим потоком газа.

В последнем варианте осуществления предпочтительно, чтобы второй горячий поток газа представлял собой выходящий реакционный поток из работающего в адиабатическом режиме каталитического реактора для конверсии метанола в диметиловый эфир.

При использовании реактора, работающего в адиабатическом режиме, поток исходного сырья для этого реактора предпочтительно представляет собой выходящий реакционный поток из охлаждаемого газом реактора получения диметилового эфира, поступаемый в этот адиабатический реактор получения диметилового эфира для дальнейшей адиабатической конверсии непрореагировавшего метанола в этом выходящем потоке в присутствии катализатора, активного в отношении конверсии метанола в диметиловый эфир, с целью получения выходящего потока из реактора получения диметилового эфира, работающего в адиабатическом режиме.

Катализаторы, подходящие для применения в данном изобретении, по существу, известны в уровне техники и предпочтительно выбираются из группы твердых кислот, включая оксид алюминия, алюмосиликаты или смесь этих соединений.

Изобретение раскрывается более подробно со ссылкой на чертеж, где на Фиг.1 показана упрощенная технологическая схема способа получения диметилового эфира в соответствии с одним вариантом осуществления данного изобретения.

В этом варианте осуществления поток жидкого исходного метанольного сырья подается по линии 2 в испарительную установку 4 и испаряется с переходом в газообразную форму. Этот поток газообразного исходного метанольного сырья затем направляется по линии 6 в первый теплообменный аппарат 8.

В первом теплообменном аппарате поток газообразного метанола предварительно нагревается до 220°С путем непрямого теплообмена с горячим потоком газообразного метанола 20, который служил в качестве охлаждающего газа в охлаждаемом газом реакторе 16 получения диметилового эфира, который дополнительно описан ниже.

Предварительно нагретый поток метанола вводится через линию 10 во второй теплообменный аппарат 12. В теплообменном аппарате 12 этот предварительно нагретый поток метанола дополнительно нагревается до 260°С путем непрямого теплообмена с горячим потоком продукта - диметилового эфира, выходящим из работающего в адиабатическом режиме реактора 28 получения диметилового эфира при 336°С.

Нагретое таким образом исходное метанольное сырье потом вводится через линию 14 в верхней секции охлаждаемого газом реактора 16 в охлаждающее пространство 18. Это охлаждающее пространство образуется между трубками реактора 24 в их межтрубном пространстве.

При введении в охлаждающее пространство газообразный поток исходного метанольного сырья применяется в качестве охлаждающего газа и пускается прямотоком к направлению потока реагирующего исходного метанольного сырья в трубках 24. Таким образом, газ охлаждает реакцию дегидратации метанола, происходящую на катализаторе, расположенном внутри трубок 24. Охладив реакцию путем непрямого теплообмена, газообразное метанольное сырье отводится при температуре 320°С из охлаждающего пространства 18 в нижней части реактора 16 через линию 20.

Этот подведенный поток, отслуживший в качестве охлаждающего газа, затем вводится в теплообменный аппарат 8, чтобы предварительно нагреть поток исходного сырья из линии 6, как описано выше, и за счет этого охлаждается до 270°С.

Затем охлажденное исходное сырье подается в реактор 16 по линии 22 и вводится в верхней части реактора в реакционную зону, образованную множеством катализаторных трубок 24.

В реакционной зоне метанол в потоке исходного сырья каталитически дегидратируется с получением газа, обогащенного диметиловым эфиром. Участвующий в реакции поток исходного сырья проходит прямотоком к направлению потока охлаждающего газа в межтрубном пространстве, и тем самым охлаждается путем непрямого теплообмена с охлаждающим газом. Выходящий из реактора поток, обогащенный диметиловым эфиром, отводится при 329°С из нижней части реактора и через линию 26 подается в адиабатический реактор 28, необязательно после охлаждения в теплообменном аппарате (не показан).

Реактор 28 снабжен неподвижным слоем катализатора дегидратации метанола 30, и оставшиеся количества метанола в выходящем из реактора 16 потоке конвертируются в адиабатических условиях в диметиловый эфир.

Прежде чем продукт, обогащенный диметиловым эфиром, собирается посредством линии 34, этот продукт отводится из реактора 28 при температуре 336°С и проходит с помощью линии 32 через теплообменный аппарат 12, чтобы нагреть исходное метанольное сырье, как описано выше.

1. Способ получения простого диметилового эфира, включающий стадии:
a) предоставления содержащего метанол исходного сырья;
b) введения исходного сырья в реакционную зону внутри охлаждаемого газом реактора получения простого диметилового эфира и прохождения исходного сырья через реакционную зону;
c) введения потока охлаждающего газа в охлаждающее пространство внутри охлаждаемого газом реактора получения простого диметилового эфира;
d) реагирования исходного сырья в реакционной зоне в присутствии катализатора, активного в отношении дегидратации метанола до простого диметилового эфира, с получением выходящего из реактора потока, содержащего простой диметиловый эфир;
e) прохождения потока охлаждающего газа через охлаждающее пространство в условиях непрямого теплообмена с исходным сырьем в реакционной зоне, при этом поток охлаждающего газа является прямотоком к направлению потока исходного сырья в реакционной зоне.

2. Способ по п.1, в котором поток охлаждающего газа образуют путем испарения исходного метанольного сырья перед введением в охлаждающее пространство.

3. Способ по п.2, в котором поток охлаждающего газа отводят из охлаждающего пространства и вводят в качестве исходного сырья в реакционную зону.

4. Способ по п.1, в котором исходное метанольное сырье перед введением в реакционную зону предварительно нагревают путем непрямого теплообмена с потоком охлаждающего газа, который был отведен из охлаждающего пространства, и это предварительно нагретое исходное сырье перед введением в реакционную зону дополнительно нагревают вторым горячим потоком газа.

5. Способ по п.4, в котором второй горячий поток газа представляет собой выходящий поток из работающего в адиабатическом режиме каталитического реактора для конверсии метанола в простой диметиловый эфир.

6. Способ по п.1, в котором выходящий из реактора поток, полученный на стадии d), подается в адиабатический реактор получения простого диметилового эфира, необязательно после охлаждения, и в адиабатических условиях реагирует в присутствии катализатора, активного в отношении конверсии метанола в простой диметиловый эфир, с получением выходящего потока из реактора получения простого диметилового эфира, работающего в адиабатическом режиме.

7. Способ по любому из пп.1-6, в котором катализатор, активный в отношении конверсии метанола в простой диметиловый эфир, содержит оксид алюминия и/или алюмосиликат.