甲醇?xì)庀喾?/strong>
甲醇?xì)庀啻呋撍ㄊ悄壳皣鴥?nèi)外使用最多的二甲醚工業(yè)生產(chǎn)方法。其特點(diǎn)是技術(shù)成熟可靠、投資低、產(chǎn)品調(diào)整靈活、工藝簡單、生產(chǎn)成本低等。國內(nèi)擁有該項(xiàng)技術(shù)并已工業(yè)化的有西南化工研究設(shè)計(jì)院和四川天一科技股份有限公司、山西煤化所、上海石油科學(xué)研究院等。國內(nèi)技術(shù)與國外的丹麥Top s
催化劑為ZSM分子篩、磷酸鋁或γ2Al2O3。甲醇脫水反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式如下。
反應(yīng)壓力為0. 5～1. 5 MPa,溫度為230～400 ℃。甲醇經(jīng)汽化在換熱器中與反應(yīng)器出來的反應(yīng)產(chǎn)物換熱后進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行氣相催化脫水反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)換熱后用循環(huán)水冷卻冷凝。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)有絕熱式固定床、換熱式固定床、多段冷激式固定床和等溫管式固定床等。冷卻冷凝后的物料在粗甲醚中間罐進(jìn)行氣液分離。氣相為副反應(yīng)產(chǎn)生的不凝氣和二甲醚、甲醇的飽和蒸氣,送入洗滌塔用甲醇或甲醇2水溶液吸收回收其中二甲醚。吸收液返回粗甲醚中間罐,吸收尾氣送出裝置。粗甲醚中間罐的粗二甲醚用精餾塔進(jìn)行精餾分離,從精餾塔頂出來的二甲醚蒸汽經(jīng)精餾塔冷凝器冷凝后一部分回流入塔,一部分作為產(chǎn)品送產(chǎn)品貯罐。
從二甲醚精餾塔塔釜得到的甲醇2水溶液送入甲醇提濃塔精餾提濃甲醇,提濃后的甲醇返回作為反應(yīng)原料。從甲醇提濃塔塔釜排出含醇廢水。
先進(jìn)的甲醇?xì)庀喾?/strong>
西南化工研究設(shè)計(jì)院是我國最早研究開發(fā)二甲醚生產(chǎn)技術(shù)的研究單位之一。早在20世紀(jì)90年代就已設(shè)計(jì)了10余套醇醚燃料和氣霧劑級(jí)二甲醚生產(chǎn)裝置。近年來,西南化工研究設(shè)計(jì)院和四川天一科技股份有限公司加大了甲醇?xì)庀啻呋撍ǖ难芯块_發(fā)力度,開發(fā)出完善、先進(jìn)、獨(dú)特的生產(chǎn)工藝技術(shù)。與國內(nèi)外現(xiàn)有甲醇?xì)庀啻呋撍ㄏ啾?該工藝具有較大的改進(jìn)和創(chuàng)新,處于國際先進(jìn)水平。甲醇?xì)庀喾ㄐ录夹g(shù)工藝流程見圖4。
與其他甲醇?xì)庀啻呋撍ㄏ啾?該生產(chǎn)工藝具有以下特點(diǎn)。
(1) 與甲醇裝置聯(lián)產(chǎn)時(shí),以粗甲醇為原料,可大幅度降低生產(chǎn)成本(主要降低蒸汽消耗,每噸二甲醚產(chǎn)品以粗甲醇為原料可減少蒸汽消耗1. 6 t左右)。
(2) 反應(yīng)器采用多段冷激式固定床,催化劑裝填容量大、投資低、反應(yīng)溫度適當(dāng)、副反應(yīng)少,易于大型化。多段冷激式固定床既避免了絕熱式固定床反應(yīng)器溫升太高造成副反應(yīng)增加、甲醇單程轉(zhuǎn)化率偏低的弱點(diǎn),又克服了換熱式固定床和等溫管式固定床反應(yīng)器尺寸過大、催化劑裝填容量過小的缺點(diǎn)(專利保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)) 。
(3) 采用獨(dú)特的汽化提餾塔結(jié)構(gòu)和分離工藝,不設(shè)置用于回收未反應(yīng)甲醇的甲醇提濃塔,汽化提餾塔具有原料甲醇汽化、回收甲醇提濃、分離排除原料帶來的水和反應(yīng)生成的水等3個(gè)功能,既簡化了流程,減少了投資,又有效地減少了蒸汽消耗。每噸產(chǎn)品二甲醚的蒸汽消耗比國內(nèi)外同類技術(shù)低0. 5～0. 8 t (專利保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)) 。
(4) 以二甲醚精餾塔塔釜排出的甲醇- 水溶液做反應(yīng)尾氣洗滌塔的吸收劑,減少了外排尾氣中的甲醇含量。同時(shí)由于降低了二甲醚精餾塔進(jìn)料的甲醇濃度,使得二甲醚分離難度降低,回流比減少,從而節(jié)省了蒸汽消耗。
(5) 采用自行研究開發(fā)的專用催化劑,規(guī)模生產(chǎn),活性好,熱穩(wěn)定性好,脫水反應(yīng)選擇性在99. 5%以上。由于分離過程設(shè)置先進(jìn)合理,甲醇和二甲醚的分離損耗低,有效地保證了甲醇消耗這一主要消耗指標(biāo)。甲醇消耗低于國內(nèi)外同類技術(shù)。
(6) 擁有2項(xiàng)中國發(fā)明專利(專利號(hào): ZL - 95 -1 - 13028. 5和專利號(hào): ZL - 2004 - 10022020. 5)。
(7) 與國內(nèi)外同類技術(shù)相比,裝置投資少、生產(chǎn)成本低。國家科技部已指定西南化工研究設(shè)計(jì)院和四川天一科技股份有限公司為“非石油路線含氧化合
物制備關(guān)鍵技術(shù)”中“甲醇制二甲醚大型化工程開發(fā)”國家科技支撐計(jì)劃課題的完成單位。該技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性已在近年投產(chǎn)的20多套裝置上得
到驗(yàn)證。目前由西南化工研究設(shè)計(jì)院和四川天一科技股份有限公司轉(zhuǎn)讓技術(shù)并進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的二甲醚生產(chǎn)能力為10～200 kt/ a的裝置有近60套,其中100 kt/ a裝置17套, 200 kt/ a裝置6套。2007年4月,建于湖北天茂集團(tuán)公司的100 kt/ a甲醇制二甲醚裝置的投產(chǎn)和達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)驗(yàn)收,使該項(xiàng)二甲醚生產(chǎn)技術(shù)向大型化邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。
結(jié)論
(1) 二甲醚是國家認(rèn)可的主要替代能源,作為燃料,二甲醚熱效率高,無毒無害,對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響小,替代對(duì)象LPG和柴油的消費(fèi)量大,是市場前景最好的替代能源。
(2) 無論從投資還是從生產(chǎn)成本的角度分析,甲醇?xì)庀喾ㄐ录夹g(shù)均是二甲醚首選的生產(chǎn)方法。
作者簡介: 湯洪(1961年- ) ,男,廣西梧州人, 1982年畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)工程專業(yè),教授級(jí)高級(jí)工程師,長期從事碳一化學(xué)特別是甲醇及其下游產(chǎn)品的研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)工作。
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