甲醇脱水制二甲醚固定床工艺技术研究
催化蒸馏甲醇制二甲醚技术
量 低 ，尾 气 中 的污染 物 含 量 低 于 美 国最严 格 的加
州排放标准要求。二 甲醚还是以煤 、天然气为原
料 合成 乙烯 、丙 烯 等 低碳 烯 烃 的 中 间产 物 。还 可
作 为气雾 推进 剂 、发泡 剂 ，并 可替 代氟 利 昂作环 保
型 制冷剂 。二 甲醚广 阔 的市 场前 景 已得 到世界 各
关键词 ：催化蒸馏 二 甲醚 甲醇 脱水反应 中 图分 类 号 ：ＴＱ２２３．２ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１００９—９８５９（２０１２）Ｏ１—０００９—０５
１ 概 述
·
二 甲醚 （ＤＭＥ）常 压下 是 一 种无 色 气 体 ，具 有
轻微 醚香 味 ，无 腐蚀 、无 致癌性 ，无 毒性 ，燃 烧效 率
国 的普遍 重视 。
我 国的能 源结 构 为 富煤 、贫 油 、少 气 ，二 甲醚
作 为 一种 以煤 、天然 气 为原料 的新 型清 洁能 源 ，在
替 代 液化石 油 气 、柴 油 以 及 合成 低 碳 烯 烃 方 面具
有 巨大 的市场潜 力 ，对我 国能 源结 构 的调整 、环境
保 护 等方 面有着 重要 的现 实 意义 。 国家 发 改委编
２ 甲醇制 二 甲醚技术 研 究现状 与趋 势 现有 甲醇脱 水制 二 甲醚技术 分 为液相 法和气
相 法 。 由于 液相 法 存 在腐 蚀 和污 染 问 题 ，目前 国 外 一般 应用 的是采 用气 相法 。国 内是 ２种方 法都 采用 ，以气相 法生 产装 置较 多 。
气相法采用氧化铝 、分子筛等 固体酸性催化 剂 ＿１ Ｊ，甲醇 在气 相状 态下 反应 。其工 艺流程 见 图１。
制 的《中 国 替 代 能 源 研 究 报 告 》、发 改 委 印 发 的
甲醇气相脱水制二甲醚合成反应的模拟研究_陈子颀
中国石油和化工2012·12Technology技术CPCI 摘要:以四川泸天化绿源醇业有限责任公司１０万吨／年二甲醚装置合成反应系统为研究对象，用ＡＳＰＥＮ ＰＵＬＳ流程模拟软件，建立二甲醚合成反应器模型模拟计算，在此基础上进行了灵敏性分析，研究影响二甲醚合成生产的关键变量及对甲醇转化率的影响，将模拟数据结果与设计值和生产实际操作数据进行对照比较，为当前生产优化操作提供参考。
１ 前言四川泸天化绿源醇业有限责任公司１０万吨二甲醚装置于２００６年３月建成投产，使用的二甲醚合成塔是一个固定床立式自热式反应器，内置上、中、下三组冷却盘管，每一组冷却盘管内的冷却介质为甲醇蒸汽。
由于是世界上第一套１０万吨级规模的装置，在实际生产运行操作过程中，无任何经验可以借鉴，特别是二甲醚合成反应系统的操作，对各种操作参数的调整正确与否无从验证。
本文采用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ过程稳态仿真软件，模拟一个二甲醚合成系统的化工单元对其作全流程模拟计算，选用平推流反应器模型，把甲醇直接合成二甲醚看作是一个绝热反应过程，运用能量和物料衡算，通过动力学方程，可以计算出产物组成。
２ 二甲醚合成过程模拟２．１动力学方程甲醇气相脱水法制二甲醚发生的主要反应如下：２ＣＨ３ＯＨ→（ＣＨ３）２Ｏ＋Ｈ２Ｏ＋５．６ｋｃａｌ／ｇ－ｍｏｌ ．．．．．．①作为符合以上反应平衡式的反应机理，提出的模式之一，就是决定二甲醚合成反应的速度，即吸附在催化剂表面的ＣＨ３ＯＨ 和ＣＨ３Ｏ－的反应。
甲醇脱水生成的水抑制了反应，因为生成的水吸附在催化剂的表面，从而阻断了催化剂对甲醇的吸附。
随着反应转化率的增加，反应速率减慢。
另一方面，因为二甲醚对催化剂的吸附能力相当弱，二甲醚对反应不产生抑制。
根据①反应的动力学表达式及参数如下：．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．②ｒ—反应速率 ，ｋ—反应速率常数，Ｐｉ—分子ｉ的分压力，Ｋｉ—吸附常数。
（注i ：M —甲醇，W —水）平衡状态下Ｋｐ表达式如下：ｌｎＫｐ＝－２．２０５＋２７０８．６３１７／Ｔ ．．．．．．．．．．．．．．．．．③甲醇转化为二甲醚的反应受平衡限制。
年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺
年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺甲醇制二甲醚是一种重要的工业化学品，广泛用于燃料添加剂、溶剂、涂料等领域。
本文将介绍一种年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺。
一、工艺流程该工艺流程包括四个主要步骤：甲醇脱水、二甲醚合成、精馏和纯化。
1. 甲醇脱水采用沸腾蒸馏法对甲醇进行脱水。
甲醇在高温、低压下脱水生成甲醇蒸汽和水蒸汽。
经过多级沸腾器的处理，水蒸汽在不同的温度下逐渐与甲醇蒸汽分离。
最后蒸馏出高纯度的甲醇。
2. 二甲醚合成将甲醇和催化剂一起注入反应釜中，通过控制反应温度、压力、时间、催化剂浓度等条件，使甲醇和催化剂发生反应生成二甲醚。
催化剂采用固定床催化剂，可重复利用。
3. 精馏将合成的二甲醚通过精馏塔进行精馏，分离出不同纯度的二甲醚。
采用加热与冷却循环控制温度，使不同级数的蒸汽从塔底逐级上升，从而达到纯化的目的。
4. 纯化将得到的高纯二甲醚通过精密过滤、冷冻、水洗等操作，去除杂质，达到最终的纯度要求。
二、设备选型1. 甲醇脱水采用多级沸腾器，采用高效清洗器、冷凝器、精密分离器等设备，确保甲醇的高纯度。
2. 二甲醚合成采用反应釜式反应器，配有搅拌装置和温控装置，以保证反应的均匀和稳定，同时选用固定床催化剂实现反应。
3. 精馏塔采用塔板式精馏，配合温度控制装置，可操作稳定，适应不同的精馏要求。
4. 纯化采用过滤器、冷凝器、水洗器等设备，对产品进行最终处理，确保产品达到纯度要求。
三、优化方案1. 控制反应条件，采用高效催化剂，提高反应速率，降低工艺能耗。
2. 采用高效分离器，减少分离步骤，降低工艺能耗和成本。
3. 采用智能化控制系统，实现自动化生产和可远程监控，提高生产效率和质量。
4. 设备采用节能环保型设备，降低对环境的影响，符合可持续发展的要求。
综上所述，该工艺流程采用先进设备技术和优化方案，可高效、稳定地生产出高纯度的二甲醚，具有良好的经济效益和环保效益，有利于推动工业化进程。
气相甲醇脱水法制二甲醚的工艺流程
气相甲醇脱水法制二甲醚的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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大连化物所开发二步法甲醇脱水催化蒸馏制备二甲醚技术
ｔｔ蒸 汽 消耗 ０ ５ｔｔ二 甲醚 产 品纯 度 为 ９ ．％ 。 ／， ／ ． ／， ／ ９９ 催化 蒸馏 催化 剂具 有 很 好 的 稳 定 性 ， １０ｏ 在 ８ Ｃ以 下可 以长 期运 转 ， 甲醚 的 选择 性 高 达 ９ ．９ 。 二 ９９％ 与传 统 甲醇脱 水 技 术相 比， 新技 术 具 有 反 应 温 该 度易 于 控 制 、 化 率选 择 性 高 、 艺 流程 简 单 、 转 工 节 省投 资 和生 产成 本 （ 资约 为气 相 法技 术 的 ６ ％ 投 ０
中科 院大连 化学 物理 研究 所开发 出二 步法 甲
醚 固定 床技 术 的基 础 上 ， 据 甲醇 脱 水 反 应 的特 根 点 ， 发 了催化 蒸 馏 制 备 二 甲醚 新 型 催 化 剂 和 催 开 化 蒸 馏 技 术 。其 技术 指 标 为 ： 甲醇单 程 转 化 率 ≥
９ ％ ， 甲醚选 择性 ／９ ５ ．０
ｉ ｔｏ ｕｃ ｄ ｉ ｏ ｕ ｔｏ ｎ ｒ ｅ ｉｕ ｔｏ ｔｈ ｍｅ ａ ｄ ａ ｒ ａ ｎｒ ｄ ｅ ｔ ｐｒ ｄ ｃｉ ｎ ａ ｄ ｍａ ｋ ｔｓｔ ａｉｎ ａ ｏ ｎ ｂ ｏ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｙ ｃ ｎ ｌ ｅ ｈ ｔＣｈ ｎ ｓ ｓ ｎ ｈ ｒ ｂ ｏ ｃｕｄ ｄ ｔ ａ ｉ ｅ ｅ ＭＭＡ ｍａ ｋ ｔｉ ｒ ｓ ｅ ｏ ｓ ｎ ｈ ｕ ｌ ｅ ｌ ｈ ｒ ｆ ｄ ｍａ ｄ． Ｂａ ｅ ｎ ｉ ｖ ｓｍｅ ｔ ａ ａｙ ｉ ｎ ｕ ｌ ｎ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｐ ｒ ｕ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｐｐｙ ｆｌ ｓ ｏ ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ ｄ ｏ ｎ ｅ ｔ ｎ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｂ ｉ ｄｉ ｇ ＭＭＡ
中国石油 自主知识产权 己烯 一１ 工业化试 验装置建成
甲醇制备二甲醚固定床反应器的设计
目录摘要 (III)Abstract (V)第1章绪论.............................................................................................................................. - 1 -1.1课题的背景及意义...................................................................................................... - 1 -1.2二甲醚的性质与作用.................................................................................................. - 1 -1.2.1二甲醚的性质................................................................................................... - 1 -1.2.2二甲醚的作用................................................................................................... - 2 -1.3课题的主要内容.......................................................................................................... - 2 -1.4二甲醚的生产工艺...................................................................................................... - 3 -1.4.1一步法生产工艺............................................................................................... - 3 -1.4.2两步法生成二甲醚........................................................................................... - 3 -1.4.3甲醇气相脱水制二甲醚工艺........................................................................... - 4 -1.5甲醇气相脱水制二甲醚催化剂的选取...................................................................... - 4 -1.6甲醇气相脱水制二甲醚工艺流程概述...................................................................... - 5 -1.7总结.............................................................................................................................. - 6 - 第2章五段绝热段间间接换热反应器的设计.................................................................... - 7 -2.1 基础数据分析与计算................................................................................................. - 7 -2.1.1混合气体的定压热容....................................................................................... - 7 -2.1.2反应热............................................................................................................... - 7 -2.1.3反应的平衡常数............................................................................................... - 8 -2.1.4气体混合物的粘度........................................................................................... - 8 -2.1.5气体的导热系数............................................................................................... - 8 -2.2五段绝热段间间接换热反应器模拟........................................................................ - 10 -2.2.1数学模型推导................................................................................................. - 10 -2.2.2原料甲醇流量对反应的影响......................................................................... - 15 -2.2.3进口温度对反应的影响................................................................................. - 15 -2.2.4催化剂颗粒大小对反应的影响..................................................................... - 17 -2.3总结............................................................................................................................ - 17 - 第3章三段绝热段间冷激式与内冷管式反应器的设计.................................................... - 19 -3.1三段绝热段间冷激式反应器数学模型推导............................................................ - 19 -3.2各参数对反应的影响................................................................................................ - 21 -3.2.1进口温度对反应的影响................................................................................. - 21 -3.2.2 操作压力对反应的影响................................................................................ - 22 -3.2.3进料量对反应的影响..................................................................................... - 23 -3.3 三段绝热段间内冷管式反应器数学模型推导....................................................... - 25 -3.4各参数对反应的影响................................................................................................ - 27 -3.4.1床层进口温度对反应的影响......................................................................... - 27 -3.4.2操作压力对反应的影响................................................................................. - 28 -3.4.3进料量对反应的影响..................................................................................... - 28 -3.5总结............................................................................................................................ - 29 - 第4章管壳式固定床反应器................................................................................................ - 31 -4.1管壳式固定床反应器的模拟............................................................................................ - 31 -4.2各参数对反应的影响................................................................................................ - 33 -4.2.1入口流量对反应的影响................................................................................. - 33 -4.2.2入口温度对反应的影响................................................................................. - 34 -4.2.3进口压力对反应的影响................................................................................. - 35 -4.2.4沸腾水温度对反应的影响............................................................................. - 36 -4.3总结............................................................................................................................ - 37 - 第5章二甲醚的储存............................................................................................................ - 39 -5.1确定参数.................................................................................................................... - 39 -5.2储罐公称直径的确定................................................................................................ - 39 -5.3壁厚设计.................................................................................................................... - 40 -5.4附件的选取................................................................................................................ - 40 -5.5人孔的补强................................................................................................................ - 42 -5.6鞍座的选取................................................................................................................ - 44 - 第6章结论............................................................................................................................ - 45 - 参考文献.................................................................................................................................. - 47 - 致谢.......................................................................................................................................... - 49 - 附录一外文文献.................................................................................................................... - 51 - 附录二外文文献翻译............................................................................................................ - 57 -摘要二甲醚(DME)，一种新型的化工基础原料，在化工领域有着举足轻重的地位，二甲醚不仅可以作为液化石油气的替代品，还可以用于做制冷剂等多种用途。
甲醇催化脱水生产二甲醚工艺设计-荆洁302
化学工程学院新产品开发训练报告2011-12课题名称：甲醇催化脱水生产二甲醚工艺设计课题类型：设计班级：姓名：学号：指导教师：第一部分文献综述一、二甲醚用途及研究背景1.1二甲醚性质及其用途简介二甲醚又称甲醚，简称DME，在常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。
相对密度（20℃）0.666，熔点-141.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气（LPG）相似。
溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。
易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为1455kJ/mol。
常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。
二甲醚作为新兴的基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。
如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂，减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。
由于其良好的水溶性、油溶性，使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。
代替甲醇用作甲醛生产的新原料，可以明显降低甲醛生产成本，在大型甲醛装置中更显示出其优越性。
作为民用燃料气其储运、燃烧安全性，预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气，可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。
也是柴油发动机的理想燃料，与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题。
它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。
由于石油资源短缺、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视，成为近年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。
作为LPG和石油类的替代燃料，二甲醚是具有与LPG的物理性质相类似的化学品，在燃烧时不会产生破坏环境的气体，能便宜而大量地生产。
与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。
1.2研究背景二甲醚特有的理化性能奠定了其在国际、国内市场上的基础产业地位，可广泛应用于工业、农业、医疗、日常生活等领域。
甲醇气相脱水制二甲醚工业实践
（ ｉ ｉ ｇ ｎｒ Ｃ ｅ ｉ ｌｎ ｕｔ ｄＣ ｅ ｉ ｒ ｅｓ ｇ ｆ ｏｌ ｒ ｅｔ ｏｓ ｃｔｎＣ ｎ ｒ ｆ ａｋ ａｇ ｒ ｐ Ｔ ｎｚｏ ２ ７ ２ ， ｈ ａ Ｓ ｋ ｎ ｅ ｎ ａ Ｅ ￣ ｈ ｍｃ ｄ ｓ ｙ ｎ ｈｍｃ Ｐｏ ｓ ｎ ａ Ｐｏ ｃ Ｃ ｎｔ ｕ ｏ ｅｔ ｎ ｕｎ ｏ ， ｅｇｈｕ ７ ５ ７ Ｃ ｉ ） ａＩ ｒ ａ ｌ ａ ｃ ｉ ｏＣ ｊ ｒ ｉ ｅｏＹ Ｇ ｕ ｎ
／Ｊ． 一／Ｊ． ｏ 一 ｋ Ｉ ｋ ｔｌ１ ｏ
９Ｘ１ ２ ９ｘ ０～ ２ ． ７０ ０— ２５ ｌ １１
． ．
（ ａ ）０ ｃ ３２
ｎ０ ２
—８ １ １． ４
— ４． ２ １８
—１６ １． ２
— ２． ２８６
１ ０ １ ９ １— ５ ３ ｌ ～ 一 ＿ ６ ｌ 一 ７ ． × ０ ２— ． ｘ０ ． ７ ２ ｌ １ ｘ０ ９
１ １ 热力学数据与计算 ．
甲醇 脱水 生成 二 甲醚 的反应 式为 ：
２ Ｈ３ Ｈ（ ）－ － Ｈ Ｏ ３ （ ）＋Ｈ Ｏ ｇ Ｃ Ｏ ｇ ｖ－＊ ３ Ｈ Ｃ ｇ －Ｃ ２ （） Ｃ Ｏ ｇ 、 Ｃ ３ ２ ｇ 、 Ｏ（ ）的热力 学 Ｈ３ Ｈ（ ） （ Ｈ ）Ｏ（ ） Ｈ２ ｇ
步法即合成气直接合成二 甲醚 的方法 ， 二步法即由
摘■要 过对 １ ｔ・ 甲醇气相脱水制二 甲醚工业装置 的模拟计算 ， 万 ａ 在装置不做大 的改 动的情况 目■： ■●通
关键词 ： 甲醇 ； 甲醚 ； 二 工业实践 中图分类号 ．Ｑ ５ ．７ Ｔ ３ １２ ■ ■ ｒ －● 文献标识码 ： Ａ
下 ， 用粗 甲醇代替精 甲醇为原料生产二 甲醚 ， 使 装置达 到了同等 的生产规模 。
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如硫酸 、硫酸和磷酸混合物 ,存在腐蚀和污染问题 。
本实验选用固体离子交换树脂为催化剂 ,克服了腐
蚀和污染问题 。实验中考察了 A、B 两种树脂催化
剂催化甲醇脱水的效果 ,工艺条件为压力 1. 6M Pa
(表压 ) 、空速 1. 0h- 1 ,结果见表 1。由表 1 可见 , A
型树脂催化剂的催化活性要明显好于 B 型 。因此 ,
选择 A 型树脂催化剂作为本课题进行下一步研究
用的催化剂 。
表 1 催化剂评价结果
温度 / ℃ 转化率 A / % 转化率 B / %
130. 0 36. 74 11. 51
140. 0 51. 93 28. 12
145. 0 58. 71 40. 87
150. 0 66. 46 53. 29
155. 0 71. 36 58. 91
二甲醚在中国被称为 "第二代民用液体燃料 "。 它在替代 LPG、柴油以及氟里昂类制冷剂方面具有 巨大的市场潜力 ,对我国能源结构的调整 、环境保护 等方面有着重要的现实意义 [ 3, 4 ] 。国家发改委编制 的《中国替代能源研究报告 》、发改委办公厅关于二 甲醚产业发展座谈会会议纪要的通知 ,都明确了优
简化的优点 ,既克服了现有液相法的污染和腐蚀问
题 ,又克服了气相法生产成本高的缺点 。
本试验以甲醇为原料 ,离子交换树脂为催化剂 ,
进行甲醇脱水制二甲醚的固定床工艺技术研究 。
1 实验部分
1. 1 反应原理
甲醇在催化剂作用下脱水反应生成二甲醚 :
cat.
2CH3 - OH
CH3 - O - CH3 + H2 O
在压力为 1. 6M Pa (表 ) 、温度为 150℃条件下考 察了空速对甲醇转化率的影响 ,结果见图 3。由图 3 可知 ,当温度一定时 ,随着空速提高 ,物料在催化剂 床层中的停留时间减少 ,甲醇转化率降低 。在树脂 催化剂上发生的甲醇液相脱水反应的反应速率较 低 ,反应物料必须在催化剂床层中保证较长的停留
第 9期
何宗华 ,等 :甲醇脱水制二甲醚固定床工艺技术研究
甲醇脱水制二甲醚固定床工艺技术研究
何宗华 ,吕爱梅 ,郝兴仁 ,李玉田
(中国石化齐鲁分公司研究院 ,山东 淄博 255400)
·3·
摘要 :以甲醇为原料 ,采用阳离子交换树脂为催化剂 ,对甲醇脱水制二甲醚的工艺技术进行了研究 。在固定床反应器中考察了压 力 、温度 、空速等工艺条件对甲醇转化率的影响 ,取得了适宜的工艺参数 :空速 1. 0h - 1 ,压力 1. 6MPa (表 ) ,温度 150 ～155℃,在此 工艺条件下甲醇转化率达 65%以上 ,二甲醚选择性为 100%。 关键词 :甲醇 ;醚化 ;二甲醚 ;固定床 中图分类号 : TQ223. 2 + 4 文献标识码 : A 文章编号 : 1008 - 021X (2008) 09 - 0003 - 03
图 4 压力对甲醇转化率的影响 表 2 气相产物色谱分析数据示例
序号
甲醇
含量 w / % 水
二甲醚
1
1. 3915
0. 9927
97. 6158
2
1. 3856
0. 9529
97. 6615
3 平均
1. 3879 1. 3883
0. 9728 0. 9728
97. 6393 97. 6389
综上所述 ,甲醇脱水制二甲醚适宜的工艺条件 是空速 1. 0h- 1 、压力 1. 6M Pa (表 压 ) 、温度 150 ～ 155℃,此时甲醇转化率在 65%以上 ,二甲醚的选择 性为 100%。 3 结论
Process Research on Production of D im ethyl Ether by M ethanol D ehydra tion in a F ixed Bed
HE Z ong - hua, LV A i - m ei, HAO X ing - ren, L I Yu - tian (Research Institute of Q ilu Co. , L td. , SINOPEC, Zibo 255400, China)
(1) 以阳离子交换树脂为催化剂 ,甲醇脱水制 二甲醚工艺可行 、方法简便 。
( 2 ) 适 宜 的 工 艺 条 件 是 空 速 1. 0 h- 1 、压 力 1. 6M Pa (表 ) 、温度 150～155℃,此时甲醇转化率在 65%以上 ,二甲醚的选择性为 100%。
(3) 本工艺反应温度低 ,无副反应产生 ,无有毒 有害废料排放 。
压力对甲醇转化率的影响 ,结果见图 4。由图 4 可 见 ,在保证甲醇为液相的条件下再升高压力对转化 率的影响并不明显 ,但压力太高会使二甲醚在液相 中的溶解度增大 ,这样会使转化率受平衡因素的影 响加大 ,所以应控制压力不要过高 。但压力太小 ,如 接近泡点压力 ,则会使甲醇挥发量加大 ,造成浪费 , 并使压力波动厉害较难控制 。总体来说 ,压力对于 转化率的影响很小 。根据实验结果 ,反应压力保持 在大于甲醇泡点压力 0. 2～0. 3M Pa较为合适 。 2. 3 二甲醚的选择性
第 9期
何宗华 ,等 :甲醇脱水制二甲醚固定床工艺技术研究
时间才能得到较高的转化率 。这是因为树脂催化是 一种离子交换反应 ,反应发生在固 、液相之间 ,反应 速 度 一 般 较 慢 。工 业 生 产 中 需 将 空 速 控 制 在 1. 0h- 1左右 。
·5·
2. 2. 3 压力对反应的影响 在空速为 1. 0h- 1、温度为 155℃条件下考察了
体阳离子交换树脂做催化剂 ,甲醇在液相状态下反
应 ,采用先进的固定床与催化蒸馏相结合的工艺 ,反
应温度在 110～160℃,甲醇在固定床反应器中转化
率可达 60%以上 ,经过催化蒸馏塔的深度转化 ,甲
醇单程转化率可达 90%以上 ,二甲醚选择性 100%。
具有反应温度低 、转化率高 、选择性好 、能耗低 、流程
参考文献
1. 2 实验原料
甲醇 : 市售桶装甲醇 , 纯度大于 99. 5% ; 催化
剂 :固体离子交换树脂 。
1. 3 试验方法
反应器为内径 10mm 的器中进行脱水反应 ,反应温度通
过恒温油浴控制 ,反应压力用压力调节阀控制 ,以保
证甲醇在液相状态下反应 。反应产物冷凝后进入气
酸做催化剂 ,甲醇以液相状态通入装有液体酸的反
应釜 ,反应温度一般在 110 ～160℃,甲醇单程转化
率可达 90%以上 ,选择性可达 99%。该技术反应温
度低 ,转化率较高 ,流程简化 ,能耗低 ,因此生产成本
大大降低 。但它存在腐蚀设备 、污染环境的缺点 。
本技术是一种全新的甲醇液相法工艺 ,采用固
液分离器进行气 、液相分离 ,分别取气相 、液相产物
进行分析 。
1. 4 分析方法
试样分析采用 GC - 14B 型气相色谱仪进行定
量分析 ,数据由 HP3396 积分仪面积归一并计算打
印分析结果 。热导池检测器 ,不锈钢毛细管柱 ,用氢
气作载气 。
1. 5 计算方法
根据文献 ,甲醇转化率的计算可以忽略挥发到
Abstract: The p rocesses for p roducing dimethyl ether from methanol w ith cation exchange resin as catalyst was investigated. Effects of p ressure , temperature and space velocity on conversion of methanol were studied in a laboratory fixed bed reactor. Op tim al conditions for the reaction were obtained. The conversion of methanol could reach more than 65% and dimethyl ether selectivity reached 100% at conditions of space velocity 1. 0h- 1 , p ressure 1. 6M Pa and temperature 150～155℃. Key words: methanol; etherification; dim ethyl ether; fixed bed
二甲醚 (DM E)以其优良的性质 ,被称为 21 世 纪的新型 "清洁能源 "。它的用途十分广泛 。它是 一种重要的化工原料 ,可作为气雾推进剂 、发泡剂 等 ,并可替代氟利昂作环保型制冷剂 ,高纯度的二甲 醚可用作麻醉剂 。二甲醚在合成低碳烯烃方面也具 有重要用途 。二甲醚最主要的用途是用作民用燃 气 、汽车燃料 。作为民用燃料时 ,燃烧充分 ,无残液 , 不析碳 。二甲醚作为汽车燃料时 ,汽车尾气排放量 低 ,它在尾气中的污染物含量低于美国最严格的加 州排放标准要求 。二甲醚广阔的市场前景已得到世 界各国的普遍重视 [ 1, 2 ] 。
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山 东 化 工 SHANDONG CHEM ICAL INDUSTRY 2008年第 37卷
～85% ,二甲醚选择性大于 98%。气相甲醇脱水技
术的优点是无腐蚀无污染 ,缺点是反应温度高 ,转化
率低 ,选择性不高 ,能耗高 ,因此生产成本较高 。
现有的液相甲醇脱水法采用硫酸 、磷酸等液体
气相的甲醇 ,根据冷凝的液相中的甲醇与水的相对
百分含量来计算 。
甲醇转化率 XM
XM
= 2Cw
2Cw /18 /18 + CM
/32
其中 , CW :冷凝液中水的质量分数 , % ;
CM :冷凝液中甲醇的质量分数 , %。