способ получения диметилового эфира

Формула изобретения

Способ получения диметилового эфира каталитической конверсией синтез-газа в реакторе синтеза диметилового эфира с получением смеси продуктов, содержащей диметиловый эфир, метанол, двуокись углерода и непрореагировавший синтез-газ, с последующим ее разделением и получением целевого продукта конденсацией из газовой фазы, отличающийся тем, что каталитической конверсии подвергают синтез-газ, полученный паровой газификацией древесного угля, образующегося при пиролизе предварительно высушенных древесных отходов, а жидкую фазу после разделения смеси продуктов направляют в ректификационную колонну для отделения метанола, после чего метанол и очищенный от двуокиси углерода непрореагировавший синтез-газ газовой фазы направляют в реактор синтеза диметилового эфира.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения диметилового эфира из синтез-газа и может быть использовано в нефтехимической промышленности.

Известен способ производства продукта, содержащего диметиловый эфир, метанол до 20% по массе и воды до 20% по массе, каталитической конверсией синтез-газа, включающей стадии: получения метанола в реакторе синтеза метанола и его дегидратации в реакторе синтеза диметилового эфира с последующим выделением смеси продуктов, который разделяют на жидкую и газовую фазы. Из жидкой фазы, содержащей диметиловый эфир, метанол и воду, выделяют диметиловый эфир, с последующим разделением жидкой фазы на метанол и воду, при этом метанол после отделения направляют в реактор синтеза диметилового эфира, а газовую фазу, содержащую непрореагировавший синтез-газ и несконденсированный диметиловый эфир, направляют в реактор синтеза метанола, RU Патент № 2144912 МПК C07С 43/04 (2006.01), C07C 41/01 (2006.01), C07C 41/42 (2006.01), 2000.

Недостатками указанного способа являются сложность технологического процесса, необходимость использования дополнительного реактора синтеза диметилового эфира, низкий выход продукта в результате не полного превращения метанола в диметиловый эфир.

Известен способ производства диметилового эфира каталитической конверсией синтез-газа, содержащего двуокись углерода, азот, метан и др., включающий стадии получения метанола в реакторе синтеза метанола и дегидратацию метанола в реакторе синтеза диметилового эфира с получением смеси продуктов с последующим ее разделением на газовую и жидкую фазы. Из жидкой фазы, содержащей метанол, диметиловый эфир и воду, выделяют диметиловый эфир, после чего жидкую фазу разделяют на метанол и воду, метанол направляют в реактор синтеза диметилового эфира. Газовую фазу, содержащую непрореагировавший синтез-газ и диметиловый эфир, делят на два потока, один из которых рециркулируют в реактор синтеза метанола, а второй поток направляют в абсорбер для выделения диметилового эфира, см. RU Патент № 2277528, МПК C07C 43/04 (2006.01), C07C 41/09 (2006.01), C07C 41/01 (2006.01), 2006.

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса за счет наличия большого количества операций, необходимость использования дополнительного реактора и катализатора, приводящих к повышенным затратам.

Наиболее близким к изобретению является способ получения диметилового эфира каталитической конверсией синтез-газа, содержащего двуокись углерода, в реакторе синтеза диметилового эфира с получением смеси продуктов, содержащей диметиловый эфир, метанол, двуокись углерода и непрореагировавший синтез-газ, и последующей ее десорбцией водным раствором, обогащенным карбонатом калия, обедненную двуокисью углерода смесь продуктов подвергают разделению на газовую и жидкую фазы. Жидкую фазу, метанол и воду, направляют в реактор синтеза диметилового эфира, из газовой фазы путем конденсации выделяют целевой продукт - диметиловый эфир, а непрореагировавший синтез-газ и двуокись углерода газовой фазы направляют в реактор синтеза диметилового эфира, см. RU Патент № 2469017, МПК C07C 43/04 (2006.01), C07C 41/09 (2006.01), C07C 31/04 (2006.01), C07C 29/151 (2006.01), 2012.

Недостатком данного способа является низкий выход диметилового эфира (33,21 об.%) вследствие наличия двуокиси углерода в синтез-газе и его накопления в смеси продуктов.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего повысить выход диметилового эфира.

Техническая задача решается способом получения диметилового эфира каталитической конверсией синтез-газа в реакторе синтеза диметилового эфира с получением смеси продуктов, содержащей диметиловый эфир, метанол, двуокись углерода и непрореагировавший синтез-газ, с последующим разделением смеси продуктов и получением целевого продукта конденсацией из газовой фазы, в котором каталитической конверсии подвергают синтез-газ, полученный паровой газификацией древесного угля, образующегося при пиролизе предварительно высушенных древесных отходов, а жидкую фазу после разделения смеси продуктов направляют в ректификационную колонну для отделения метанола, после чего метанол и очищенный от двуокиси углерода непрореагировавший синтез-газ направляют в реактор синтеза диметилового эфира.

Решение технологической задачи позволяет увеличить выход диметиловго эфира до 60 об.%.

Способ осуществляют следующим образом, см. фиг.1: древесные отходы поступают в камеру конвективной сушки 1, предварительно высушенные древесные отходы направляют шнековым транспортером 25 в камеру пиролиза 5, где происходит разложение древесных отходов на уголь и пиролизные газы. Пиролизные газы поступают в топку 20, полученные топочные газы подают в рубашку камеры пиролиза 5, далее топочные газы направляют на сушку древесных отходов в камеру конвективной сушки 1. С помощью дымососа 3, эжектора 4 и задвижки 2 организуется рециркуляция сушильного агента с заданной кратностью. Отработанные топочные газы отводятся в дымовую трубу 6. Древесный уголь из камеры пиролиза 5 шнековым транспортером 24 подается в камеру газогенерации 23, в которой подвергается паровой газификации за счет прохождения высокотемпературного перегретого пара через слои угля, в результате чего образуется синтез-газ и зола. Полученный синтез-газ, содержащий монооксид углерода 47-50 об.%, водород 44-47 об.% и золу 3-9 об.%, поступает в циклон 18 и фильтр 7 для очистки от золы и охлаждения, а зола удаляется с помощью шнекого транспортера 22. Очищенный и охлажденный синтез-газ газодувкой 8 накапливают в газгольдере 9. Газ смешивается с потоком непрореагировавшего синтез-газа и сжимается компрессором 10 до давления до 5 МПа и направляется в реактор синтеза диметилового эфира 11 для каталитической конверсии синтез-газа при температуре 250-300 °C. Выходящая из реактора синтеза диметилового эфира 11 смесь продуктов, содержит диметиловый эфир, метанол, двуокись углерода и непрореагировавший синтез-газ. Указанную смесь продуктов охлаждают и после дросселирования в устройстве 13 направляют в сепаратор 15, где подвергают разделению на газовую и жидкую фазы. Жидкая фаза, содержащая метанол и воду, поступает в ректификационную колонну 16, где происходит разделение на метанол и воду. Метанол рециркулируют в газгольдер 9, после чего направляют в реактор синтеза диметилового эфира 11. Воду из нижней части ректификационной колонны 16 используют для конденсации диметилового эфира и направляют в нагревательный элемент 19 в топке 20.

Целевой продукт - диметиловый эфир получают конденсацией из газовой фазы в поверхностном конденсаторе 14. Непрореагировавший синтез-газ и двуокись углерода газовой фазы поступает в конденсатор 12, где двуокись углерода за счет оборотного охлаждения хладоагентом конденсируется и поступает в теплообменник 17 для охлаждения смеси продуктов, после чего отводится в дымовую трубу 6, а очищенный от двуокиси углерода непрореагировавший синтез-газ рециркулируют в реактор синтеза диметилового эфира 11.

Вода, нагреваемая в рубашке 21 за счет теплообмена с золой, подается в нагревательный элемент 19 в топке 20, где испаряется, превращается в перегретый пар и подается в камеру газогенерации 23. Выход диметилового эфира составляет 58,65 - 59,89%.

Как видно из примера конкретного выполнения, заявляемый способ позволяет повысить выход диметилового эфира до 60 об.%.