4. Получение диметилового эфира дегидратацией метанола. Получение из метанола диметиловый эфир


4. Получение диметилового эфира дегидратацией метанола. Получение диметилового эфира дегидратацией метанола на АlPO4 +SiO2 катализаторах

Похожие главы из других работ:

Анализ технологического процесса схемы переэтерификации диметилового эфира цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль (мет) акрилатом

2. Концептуальное описание схемы переэтерификации диметилового эфира в-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль(мет)акрилатом

В колбу Кляйзена, снабженную водяным холодильником, помещают диметилового эфира в-цианоэтилфосфоновой кислоты. Добавляют моноэтиленгликольметакрилат (МЭГ), а также около 1 % гидрохинона для ингибирования реакции полимеризации МЭГа...

Анализ технологического процесса схемы переэтерификации диметилового эфира цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль (мет) акрилатом

3. Конструктивно-функциональный анализ лабораторного реактора для проведения переэтерификации диметилового эфира в-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль(мет)акрилатом

Рис...

Анализ технологического процесса схемы переэтерификации диметилового эфира цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль (мет) акрилатом

5. Анализ технологического процесса переэтерификации диметилового эфира в-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль (мет)акрилатом

Проведем анализ реакции переэтерификации диметилового эфира в-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль(мет)акрилатом...

Влияние управляющих параметров на равновесие и скорость реакции синтеза метанола

1. Общие сведения о производстве метанола

Метанол (метиловый спирт, древесный спирт) - простейший одноатомный спирт. Он представляет собой бесцветную прозрачную жидкость со слабым спиртовым запахом, сильнейший яд. Молекулярная масса равна 32. Плотность р=793 кг/м3 (20°С)...

Влияние управляющих параметров на равновесие и скорость реакции синтеза метанола

1.1 Промышленные способы получения метанола

В промышленности существует несколько способов получения метанола: При сухой перегонке дерева получаются твердые, жидкие и газообразные продукты. Жидкими продуктами являются древесный деготь и водный слой...

Влияние управляющих параметров на равновесие и скорость реакции синтеза метанола

1.2 Схема производства метанола

Ввиду высокой экзотермичности реакции и необходимости точного регулирования температуры, повышение которой отрицательно сказывается как на равновесии, так и на избирательности процесса...

Желтые вещества из кобаламинов в присутствии перекиси водорода

Структура и электронные свойства гептаметилового эфира дициано - и аквацианокобириновой кислоты и стабильных желтых форм гептаметилового эфира дициано - и аквацианокобириновой кислоты

Сокращения: стабильное желтое производное гептаметилового эфира кобириновой кислоты, (5R,6R) - Coб,Coв-дициано-5,6-дигидро-5-гидрокси-гептаметилкоб (III) иринат-с...

Получение диметилового эфира дегидратацией метанола на АlPO4 +SiO2 катализаторах

2. Получение метанола

Метанол является одним из важнейших по значению и масштабам производства органическим продуктом, выпускаемым химической промышленностью. Способы его получения могут быть различны: сухая перегонка древесины...

Получение диметилового эфира дегидратацией метанола на АlPO4 +SiO2 катализаторах

3. Использование метанола

На основании лабораторных и дорожных испытаний было установлено, что метанол представляет собой перспективное «чисто» сгорающее автомобильное топливо. При работе на метаноле возникают небольшие проблемы, которые могут быть легко преодолены...

Получение диметилового эфира дегидратацией метанола на АlPO4 +SiO2 катализаторах

5.3. Направления использования диметилового эфира

Диметиловый эфир в настоящее время используется главным образом как безвредный для окружающей среды наполнитель аэрозольных баллончиков...

Получение диметилового эфира дегидратацией метанола на АlPO4 +SiO2 катализаторах

6. Использование диметилового эфира в качестве моторного топлива дизельных двигателей

В России с 1992-го, а за рубежом с 1994 г. ведутся работы по использованию ДМЭ в качестве моторного топлива для дизелей. Основными фирмами разработчиками в России является НИИ двигателей, а за рубежом Haldtr Topse A/S, Technical University of Denmark, AVL LIST Gmbh (Austria), Amoco Corp...

Получение диметилового эфира дегидратацией метанола на АlPO4 +SiO2 катализаторах

9. Производство ДМЭ из метанола

Пошел второй год, как на новомосковском "Азоте" работает единственная на территории СНГ действующая установка для получения диметилового эфира из метанола сырца. Диметиловый эфир, ценный хладагент, заменитель фреонов и дизельных топлив...

Развитие химической технологии на основе синтез-газа

Получение метанола

Метанол, один из основных продуктов многотоннажной химии, широко используется для получения множества ценных химических веществ: формальдегида, сложных эфиров, аминов, растворителей, уксусной кислоты...

Развитие химической технологии на основе синтез-газа

Применение метанола

Химическая промышленность. В данной индустрии метанол или метиловый спирт применяется как полупродукт большинства промышленных синтезов. Метанол вступает в реакцию со многими органическими соединениями...

Синтез диэтилового эфира малоновой кислоты. Свойства и основные методы получения сложных эфиров

1.1. Свойства диэтилового эфира малеиновой кислоты

Диэтиловый эфир малеиновой кислоты, диэтилмалеат, этилмалеат C2H5OOCCH=CHCOOC2H5. Температура замерзания: ~-11.5°C, температура кипения: 225.3°C, дипольный момент: 2.54 Дебай, диэлектрическая проницаемость: 8.58 при 230С, плотность: 1.0687 при 20°С, г/мл...

him.bobrodobro.ru

Способ и установка для получения простого диметилового эфира из метанола

Данное изобретение касается способа и установки для получения простого диметилового эфира (ДМЭ) из метанола (MeOH) путем превращения, предпочтительно при помощи конденсации в условиях кислотного катализа, сырого MeOH, полученного путем MeOH-синтеза, с отщеплением воды в реакторе с получением ДМЭ, при котором исходная смесь, состоящая из сырого MeOH, а также полученный внутри процесса флегмовый поток, в основном образованный из не вступившего в реакцию MeOH и воды из реакции, подаются в колонну, далее обозначенную как колонна для MeOH, и подвергаются испарению, и дистиллят, в основном состоящий из газообразного MeOH, подается в реактор.

На сегодняшний день MeOH получают исключительно из синтез-газов CO2/h3 или CO/h3, которые, со своей стороны, берутся из процессов риформинга природного газа, остаточных нефтепродуктов из обработки нефти или газификации угля под давлением. Полученный сырой MeOH может непосредственно перерабатываться далее до получения ДМЭ или обрабатываться путем перегонки до очищенного MeOH, а затем подвергаться каталитическому превращению в ДМЭ и воду. В обоих случаях полученный продукт - ДМЭ отделяется перегонкой от непрореагировавшего MeOH и воды. Во всех предписаниях сырой MeOH подвергают двух- или трехступенчатой перегонке, в которой сначала отделяются легкокипящие фракции и растворенные газы, в частности, CO2, а затем разделяются MeOH и вода, а очищенный MeOH подвергается превращению в ДМЭ в адиабатическом реакторе с неподвижным слоем катализатора вплоть до достижения равновесия в реакции. Поскольку продукт, получаемый в реакторе, состоит из смеси ДМЭ, воды, непрореагировавшего MeOH и менее значительных количеств неконденсирующихся более легких газов, этот продукт из реактора обрабатывается двухступенчатой перегонкой, причем на первой ступени этой перегонки в головной части колонны ДМЭ отделяется от непрореагировавшего MeOH и воды из реакции, а на второй ступени этой перегонки в головной части колонны MeOH, содержащийся в кубовом продукте из первой ступени, отделяется от воды из реакции, а полученный MeOH поступает обратно в реактор. Легкие неконденсирующиеся газы, уносимые вместе с ДМЭ в головной части первой ступени перегонки, насыщены ДМЭ, который отделяется от этих неконденсирующихся газов на стадии абсорбционной очистки газа с MeOH в качестве промывочной жидкости, прежде чем они покидают систему в качестве легкокипящих фракций в головной части стадии абсорбционной очистки газа. Таким образом, смеси веществ, преимущественно состоящие из MeOH, воды и ДМЭ, разделяются как при перегонке ДМЭ, так и при перегонке MeOH. Поскольку спецификации на продукты для ДМЭ, с одной стороны, и MeOH, с другой стороны, должны удовлетворять различным требованиям, то перегонки ДМЭ и MeOH производятся раздельно. Описанные выше операции применяются, в частности, для получения ДМЭ высокой чистоты, который находит широкое применение в качестве газа-вытеснителя, например, в спреях для волос и лак-спреях. Технический ДМЭ является альтернативой сжиженным газам с превосходными горючими свойствами. Благодаря цетановому числу от 55 до 60, ДМЭ может использоваться в дизельных двигателях в качестве замены для дизельного топлива.

Поскольку в соответствии с директивой европейского парламента о биотопливе 2003/30/EG, а также рекомендации для «стимулирования применения биотоплив или других возобновляемых видов топлива в транспортном секторе» ДМЭ считается биотопливом, то он может содержать загрязняющие примеси, которые не допускаются в случае ДМЭ высокой степени чистоты. Таким образом, можно отказаться от перегонки MeOH, а в реактор для получения ДМЭ подавать непосредственно сырой MeOH. Так, при способе, описанном в патенте США US 5750799 A, необработанный сырой MeOH непосредственно подается в реактор для получения ДМЭ, так что возвратный поток, содержащий MeOH, является перегруженным значительными количествами воды. Эта вода, введенная в циркулирующий поток, должна конденсироваться дополнительно к непрореагировавшему MeOH, а затем, перед реактором для получения ДМЭ, упариваться, вследствие чего значительно снижается энергоэффективность этого способа. Кроме того, из-за пониженной степени превращения MeOH в реакторе для получения ДМЭ увеличивается циркулирующий поток, а, следовательно, аппараты и аппаратно-технические компоненты оборудования для получения ДМЭ должны конструироваться с увеличенными размерами. Сырой MeOH содержит угольную кислоту h3CO3, а также незначительные количества органических кислот, которые необходимо нейтрализовать, чтобы предотвратить проявления коррозии у аппаратов и аппаратно-технических компонентов для получения ДМЭ, состоящих из стали. Для нейтрализации сырого MeOH обычно используется сода.

В патенте США US 6740783 B1 описывается способ получения ДМЭ из сырого MeOH с применением реактора для получения ДМЭ с неподвижным слоем из цеолитного катализатора, который сначала деактивируется при помощи дотирования металлами, чтобы увеличить селективность катализатора относительно ДМЭ. Однако постоянное введение металлов в долгосрочной перспективе приводит к непрерывной деактивации, а, следовательно, к сокращению срока службы этого катализатора. Объектом европейского патента ЕР 1396483 B1 является способ получения ДМЭ, при котором сырой MeOH дегидратизируется в газовой фазе в присутствии активированного дотированным натрием (Na) катализатором из Al2O3. При этом следует обратить внимание на ограниченное дотирование Na, чтобы не оказать отрицательного влияния на конверсию катализатора. Это означает, что сырой MeOH в значительной мере должен быть свободен от ионов металлов и Nh5. Таким образом, в случае предоставленного сырого MeOH и его упаривания следует тщательно избегать совместного уноса нейтрализующего агента.

В публикациях китайских патентов CN 100366597 C, CN 1830934 A и японского патента JP 2004161673 A описаны установки, в которых сырой MeOH и возвратный поток MeOH подаются в общую разделяющую аппаратуру. Возвратный поток MeOH содержит всю реакционную воду, образующуюся в реакторе, так что этот возвратный поток MeOH можно не подавать в головную часть перегонной колонны. Ввиду этого предусмотрено использование конденсатора в головной части, чтобы понизить содержание воды в сыром MeOH, подаваемом в реактор для получения ДМЭ. Это подразумевает значительную мощность конденсатора, которая связана с соответствующей более значительной мощностью ребойлера, вследствие чего снижаются энергоэффективность и экономичность. Японский патент JP 2004161672 А посвящен испарителю для сырого MeOH, который позволяет частичное выпаривание сырого MeOH, причем не испарившаяся смесь из MeOH и воды, совместно с непрореагировавшим MeOH и реакционной водой из реактора для получения ДМЭ, разделяется в отдельной, работающей при низком давлении перегонной колонне на технологическую воду и возвратный поток MeOH. Переохлажденный жидкий возвратный поток MeOH, обедненный по содержанию воды, приводится в контакт с упаренным сырым MeOH, так что содержание воды в сыром MeOH, подаваемом в реактор для получения ДМЭ, снижается. Таким образом, предусмотрено вместе с неиспарившейся водой из сырого MeOH также направлять в колонну для возвратного потока MeOH неупаренный MeOH. Такая операция требует испарения и конденсации MeOH в колонне для возвратного потока MeOH, а после возврата обратно в испаритель для сырого MeOH в значительной мере безводного MeOH, повторного испарения того же самого MeOH. Таким образом, возникает замкнутый цикл для MeOH без контакта с реактором для получения ДМЭ, который потребляет ненужную энергию и снижает эффективность электрической схемы.

Из европейского патента EP 455004 A1 или патента США US 5750799 A известно, что ДМЭ, уносимый вместе с неконденсирующимися газами в головной части колонны для ДМЭ, отмывают в колонне и возвращают обратно в колонну для MeOH. Эта операция приводит к содержанию ДМЭ в сыром MeOH, подаваемом в реактор для получения ДМЭ, из-за которого снижается степень превращения MeOH в ДМЭ. Это имеет значение, прежде всего, если используется сырой MeOH, а легкие газы, содержащиеся в этом сыром MeOH, отделяются не перед реактором для получения ДМЭ, а лишь в колонне для ДМЭ. Пропорционально количеству несконденсиро-ванных легких газов возрастает количество ДМЭ, уносимого вместе с этими газами, а, следовательно, количество ДМЭ в потоке, поступающем в реактор для получения ДМЭ.

Если сырой MeOH содержит лишь немного растворенных газов, можно отказаться от установки газоочистителя. Вместо этого можно в значительной степени регенерировать ДМЭ, уносимый вместе с неконденсирующимися газами, в конечном охладителе, работающем с охлаждающей водой или охлаждающим агентом.

Задача, лежащая в основе изобретения, состоит в том, чтобы способы, описанные в начале, оформить таким образом, чтобы достигался как можно более низкий расход эксплуатационных материалов, улучшалась эффективность работы установленных теплообменных аппаратов, и не оказывалось отрицательного влияния на срок службы катализатора.

Эта задача решена путем того, что реакционная смесь, отведенная из реактора, в колонне, далее обозначенной как колонна для смеси, разделяется на кубовый продукт, преимущественно состоящий из воды, и дистиллят, преимущественно образованный из ДМЭ и MeOH, этот дистиллят в колонне, далее обозначенной как колонна для ДМЭ, разделяется на дистиллят, содержащий в основном ДМЭ и неконденсирующиеся газы, которые можно отбирать через головную часть, и кубовый продукт, образованный из MeOH с низким содержанием воды, который подается в головную часть колонны для MeOH.

Термин «дистиллят» определяет продукт, отбираемый в случае перегонной или соответственно ректификационной колонны в качестве боковой фракции или в качестве продукта из головной части.

В рамках усовершенствования изобретения кубовый продукт из колонны для ДМЭ, образованный из MeOH с низким содержанием воды, подается в головную часть колонны для MeOH или смешивается с кубовым продуктом, отводимым из колонны для отделения головных фракций.

Согласно другому отличительному признаку изобретения существует возможность охлаждать или частично конденсировать в теплообменном аппарате внутри процесса реакционную смесь, отводимую из реактора, прежде чем эта реакционная смесь подается в колонну для смеси.

Количество воды в дистилляте из колонны для смеси, введенном в колонну для ДМЭ, состоящем преимущественно из ДМЭ и MeOH, может регулироваться с помощью флегмового числа через количество жидкости, полученное в головной части при помощи конденсации части головного продукта, и снова подаваемое в головную часть колонны, а также количество головного продукта, отведенного в колонну для ДМЭ. Благодаря этой операции может оптимизироваться качество жидкого возвратного потока MeOH с низким содержанием воды, отводимого из куба колонны для ДМЭ.

Другой отличительный признак изобретения можно увидеть в том, что часть паров, полученных с помощью испарения возвратного потока кубового продукта из колонны для MeOH, состоящего, главным образом, из воды, подается в кубовую часть колонны для смеси, и таким образом снижается содержание ДМЭ в кубовой части.

Кроме того, усовершенствование изобретения можно увидеть в том, что дистиллят из колонны для ДМЭ, в основном состоящий из ДМЭ, конденсируют, и одну часть этого конденсата подают в качестве флегмового потока в головную часть колонны для ДМЭ, а другую часть этого конденсата ДМЭ отбирают. Благодаря тому, что одновременно кубовый продукт из колонны для ДМЭ, состоящий из жидкого MeOH с низким содержанием воды, подается в головную часть колонны для MeOH, можно отказаться от конденсации в колонне для MeOH.

Также существует возможность отводить ДМЭ, конденсированный в колонне для ДМЭ, в качестве боковой фракции из укрепляющей секции колонны для ДМЭ.

Другой отличительный признак изобретения можно увидеть в том, что ДМЭ, уносимый вместе с неконденсирующимися газами, отмывается в промывной колонне, предпочтительно с помощью MeOH, и подается в колонну для смеси.

В рамках дополнительного усовершенствования изобретения перед испарением MeOH в колонне для MeOH из подающегося сырого MeOH в колонне для выделения головных фракций отделяются растворенные в нем газы и легкокипящие компоненты, а дистиллят отводится, благодаря чему качество полученного ДМЭ улучшается, а количество ДМЭ, уносимого вместе с неконденсирующимися газами из колонны для ДМЭ, сокращается.

Кубовый продукт, отбираемый из колонны для выделения головных фракций, перед поступлением в колонну для MeOH подогревается и/или частично испаряется.

Кроме того, усовершенствование способа согласно изобретению состоит в том, что ДМЭ, уносимый из головной части колонны для ДМЭ вместе с неконденсирующимися газами, отмывается в промывной колонне, предпочтительно с помощью MeOH, а полученный кубовый продукт подается в колонну для ДМЭ и/или добавляется к сырому MeOH перед подачей в колонну для MeOH.

Согласно другому отличительному признаку изобретения сырой MeOH, отделенный от подводимого сырого MeOH, может в качестве промывочной жидкости подаваться в головную часть промывной колонны.

Если сырой метанол содержит лишь незначительные количества растворенных газов, можно отказаться от установки промывной колонны и вместо этого использовать конечный охладитель, работающий с применением охлаждающей воды или охлаждающего агента, например, ДМЭ, с помощью которого может регенерироваться ДМЭ, уносимый вместе с неконденсирующимися газами.

Целесообразным является объединять дистиллят из колонны для отделения головных фракций, содержащий растворенные газы и легкокипящие компоненты, вместе с дистиллятом из промывной колонны, содержащим неконденсирующиеся газы, а эту смесь направлять для дальнейшей переработки.

Согласно дополнительному отличительному признаку изобретения кубовый продукт колонны для MeOH, преимущественно состоящий из воды, выводится из процесса или подается в нижнюю часть колонны для смеси, а затем отводится через кубовую часть этой колонны для смеси.

Также существует возможность подавать кубовый продукт из колонны для смеси, преимущественно состоящий из воды, в колонну для MeOH, а воду выводить из процесса через кубовую часть этой колонны для MeOH.

Преимуществом является перед введением в реактор перегревать дистиллят из колонны для MeOH, содержащий MeOH, до температуры реакции от 250 до 330°C с помощью непрямой теплопередачи теплоты реакции, содержащейся в реакционной смеси, отводимой из реактора.

Часть газообразного дистиллята из колонны для MeOH подается в кубовую часть колонны для ДМЭ.

В случае установки для осуществления способа согласно изобретению колонна для ДМЭ расположена над колонной для MeOH. Обе эти колонны объединены через дистиллят из колонны для MeOH и кубовый продукт из колонны для ДМЭ, так что колонна для MeOH может эксплуатироваться без обратного холодильника, а колонна для ДМЭ без испарителя.

Модификация способа согласно изобретению заключается в том, что газообразный дистиллят из колонны для смеси, преимущественно состоящий из ДМЭ и MeOH, подводится в кубовую часть ректификационной колонны, далее обозначаемой как колонна для продукта ДМЭ, кубовый продукт из этой колонны, содержащий жидкий MeOH, подается в головную часть ректификационной колонны, далее обозначаемой как колонна для возвратного потока MeOH, причем дистиллят из нее подводится в кубовую часть колонны для продукта ДМЭ, а ее кубовый продукт подается в головную часть колонны для MeOH.

При модификации способа согласно изобретению колонна для продукта ДМЭ, сконструированная как укрепляющая секция, размещена над колонной для смеси, а колонна для возвратного потока MeOH, сконструированная как отпарная секция, размещена над колонной для MeOH. Благодаря этим мерам укрепляющая секция и отпарная секция колонны для ДМЭ практически являются разделенными, и отпарная секция колонны для ДМЭ меньшего размера может устанавливаться на колонну для метанола, а более значительная укрепляющая секция колонны для ДМЭ на колонну для смеси. Диаметры колонны для смеси и укрепляющей секции колонны для ДМЭ имеют практически одинаковую величину.

Другие отличительные признаки, преимущества и возможности использования способа согласно изобретению явствуют из нижеследующего описания примера исполнения изобретения и аппаратурной схемы протекания процесса, представленной на чертежах фиг.1 и фиг.2. При этом все описанные и/или представленные графически отличительные признаки сами по себе или в любых комбинациях составляют предмет изобретения, независимо от их компоновки в пунктах формулы изобретения или их подчиненности.

Согласно фиг.1 исходный поток, состоящий из сырого MeOH с содержанием MeOH 75% масс, через трубопровод (1) подается в колонну для отделения головных фракций (2), в которой при средней температуре 80°C и среднем давлении 3 бар [абс.] отделяются газы, растворенные в сыром MeOH, такие как CO, CO2, Ch5, а также легкокипящие углеводороды, и через трубопровод (3) отводятся для дальнейшего использования. MeOH, отводимый из кубовой части колонны для отделения головных фракций (2) через трубопровод (4) со средней температурой 100°C, подогревается в группе теплообменных аппаратов (5) до средней температуры 160°C, при этом частично испаряется и через трубопровод (6) подается в колонну для MeOH (7), в которой при средней температуре 180°C и среднем давлении 20 бар [абс.] от MeOH отделяется вода. Из кубовой части колонны для MeOH (7) вода выводится из процесса через трубопровод (8), в то время как отведенный через трубопровод (9) газообразный продукт из головной части этой колонны для MeOH, имеющий среднюю температуру 170°C, нагревается в группе теплообменных аппаратов (10) до средней температуры 300°C и через трубопровод (11) вводится в реактор (12). Газовая смесь, отбираемая в основании реактора (12), через трубопровод (13) подается в группу теплообменных аппаратов (10) и охлаждается с рекуперацией тепла, прежде чем ее через трубопровод (14) подают в колонну для смеси (15). В колонне для смеси (15) эта газовая смесь при среднем давлении 15 бар [абс.] и средней температуре 150°C разделяется на кубовый продукт с высоким содержанием воды и головной продукт с низким содержанием воды, причем этот головной продукт содержит менее чем 5% масс, предпочтительно менее чем 2% масс. воды. Кубовый продукт с высоким содержанием воды через трубопровод (16) подается в колонну для MeOH (7). Головной продукт с низким содержанием воды через трубопровод (17) подается в колонну для ДМЭ (18), которая работает при средней температуре 100°C и давлении 13,5 бар [абс.]. Из головной части колонны для ДМЭ (18) или из боковой части, из области ниже дефлегматора на число тарелок от двух до семи, отбирается ДМЭ и через трубопровод (19) отводится за пределы установки. Кубовый продукт из колонны для ДМЭ (18), преимущественно состоящий из MeOH с небольшими количествами воды, через трубопровод (20) закачивается в головную часть колонны для MeOH (7) и служит в качестве флегмового потока для укрепляющей секции колонны для MeOH (7). Чтобы поддерживать концентрацию ДМЭ в кубовой части колонны для ДМЭ (18) как можно более низкой, часть потока головного продукта из колонны для MeOH (7), протекающего в трубопроводе (9), может отделяться и через трубопровод (21) подаваться в кубовую часть колонны для ДМЭ (18), так что в этом случае можно отказаться от замкнутого цикла в испарителе.

Газы, не конденсирующиеся в колонне для ДМЭ (18), отводятся через головную часть колонны и через трубопровод (22) подаются в кубовую часть ступени промывки (23), в которой при среднем давлении 10 бар [абс.] и средней температуре 75°C ДМЭ, содержащийся в этих неконденсирующихся газах, регенерируется с помощью MeOH, отделенного из трубопровода (4) и через трубопровод (24) подаваемого в головную часть ступени промывки (23). Газообразный головной продукт из ступени промывки (23) через трубопровод (25) объединяется вместе с выходящим через трубопровод (3) головным продуктом из колонны для отделения головных фракций (2) и отводится для использования с другими целями. Промывной агент, содержащий ДМЭ, из кубовой части ступени промывки (23) через трубопровод (26) закачивается насосом в колонну для смеси (15). В качестве альтернативы, кубовый продукт из ступени промывки (23) может подаваться или через трубопровод (27) в колонну для ДМЭ (18), или через трубопровод (28) в поток MeOH, текущий по трубопроводу (6) в колонну для MeOH (7). Колонна для смеси (15) может эксплуатироваться без замкнутого цикла в испарителе.

В случае представленной на фиг.2 модификации способа протекания процесса согласно фиг.1 продукт с низким содержанием воды, отведенный через трубопровод (17) из головной части колонны для смеси (15), подается непосредственно в кубовую часть сконструированной как укрепляющая колонна ректификационной колонны (30), установленной над колонной для смеси (15), далее обозначенной как колонна для продукта ДМЭ. Кубовый продукт из этой колонны для продукта ДМЭ (30), состоящий преимущественно из MeOH с небольшим количеством воды, через трубопровод (31) подводится в головную часть колонны (32), сконструированной как отпарная колонна, расположенной над колонной для MeOH (7), далее обозначенной как колонна для возвратного потока MeOH. Кубовый продукт из этой колонны для возвратного потока MeOH (32) течет через трубопровод (20) в головную часть колонны для MeOH (7), в то время как головной продукт через трубопровод (33) подается в кубовую часть колонны для продукта ДМЭ (30). Часть потока, отделенная из головного продукта колонны для MeOH (7), текущего по трубопроводу (9), через трубопровод (21) подводится в кубовую часть колонны для возвратного потока MeOH (32).

Преимущества, достигнутые с помощью изобретения, можно увидеть, прежде всего, в сравнительно улучшенной энергоэффективности и экономичности. Сравнение способа согласно изобретению с известным способом, относящимся к уровню техники, таким как, например, тот, что описан в японском патенте JP 2004161672 A, показывает, что при одинаковых граничных условиях для содержания MeOH в сыром MeOH, подогрева и частичного упаривания MeOH перед введением в колонну для MeOH, температуры на входе в реактор, чистоты полученного ДМЭ и чистоты полученной технологической воды, а также при почти одинаковом внешнем энергопотреблении суммарная установленная производительность тепло-обменных аппаратов примерно на 20% меньше, чем в случае известного способа.

edrid.ru

Получение диметилового эфира дегидратацией метанола на АlPO4 +SiO2 катализаторах

7. Физико-химические показатели и свойства ДМЭ

Физико-химические показатели ДМЭ [3]

Результаты выполненных исследований различных аспектов применения ДМЭ в качестве альтернативного моторного топлива для дизелей дают основания для следующих выводов.

1. ДМЭ обладает целым рядом преимуществ по сравнению с другими альтернативными топливами и даже дизельным топливом по следующим показателям:

Химическим:

- отсутствием валентных углеродно-углеродных связей, что понижает склонность к сажеобразованию при горении,

- содержанием порядка 35% связанного кислорода, что практически полностью устраняет дымность выпускных газов,

- хорошей самовоспламеняемость в условиях цилиндра дизеля (цетановое число ЦЧ=55=60 по сравнению с ЦЧ=45-50 для дизельного топлива, не говоря уж об альтернативных топливах типа метанола и этанола, а также природных газах, имеющих плохую воспламеняемость), что делает его идеальным в качестве моторного топлива дизелей:

Физическим:

- хорошей испаряемостью, что приводит к быстрой газификации впрыскиваемых в цилиндры топливных струй, способствуя совершенствованию процесса смесеобразования и улучшению экономичности при понижении требуемого уровня давлений впрыскивания и, следовательно, повышению надежности работы топливовпрыскивающей аппаратуры и снижению ее уровня шума.

2. Результаты моторных испытаний дизелей на ДМЭ показали возможность значительного улучшения следующих характеристик:

Экологическим:

- снижение уровня выброса вредных выбросов с выпускными газами по окислам азота- в 3-4 раза при практически бездымном выхлопе на всех режимах работы;

- ДМЭ является экологически чистым продуктом, не наносящим никакого вреда окружающей среде.

Экономическим:

- сохранение или даже улучшение (до 5%) экономичности дизеля по сравнению с работой на дизельном топливе.

Эксплуатационным:

- снижение динамики цикла и давлений сгорания, что повышает надежность работы двигателей и снижает шумность на 10 дБ(А), открывая возможность конвертирование в дизели, работающие на ДМЭ, обычных карбюраторных двигателей, а также возрождения с улучшением экологических характеристик широко распространенных, например, в дорожно-строительных машинах безнаддувных дизелей.

3. Конвертирование обычных дизелей для работы на ДМЭ состоит только в модернизации их топливоподающей аппаратуры, направленной на увеличение объемной подачи топлива и уплотнения линии низкого давления для приспособления ее к работе на повышенных порядка 10-20 бар давлениях, а также в замене топливных баков на баллоны низкого давления, используемые для работы с сжиженными природными газами.

К недостаткам следует отнести пониженную вязкость ДМЭ по сравнению с дизельным топливом, что может потребовать доводки топливоподающей аппаратуры для обеспечения ее противозадирных качеств и повышения долговечности.

4. Существуют отработанный (через получение метанола), а также более эффективный новый (через получение синтез-газа) технологические способы массового производства ДМЭ на базе природного газа. ДМЭ может также производиться на базе каменного угля, углеродосодержащих продуктов (битумов), а также биомассы, что позволяет считать его возобновляемым видом топлива.

5. Технико-экономический анализ применения диметилового эфира в качестве альтернативного моторного топлива для дизелей свидетельствует о возможности сбыта его по ценам, приблизительно равным ценам на дизельное топливо.

6. Из описанных результатов исследования можно заключить, что диметиловый эфир по своим физико-химическим показателям и данным моторных испытаний может стать в XXI-м веке основным видом моторного топлива во всем мире, над внедрением которого в настоящее время интенсивно работают многие ведущие фирмы и государственные организации за рубежом.[22,23-24]

По существу, речь, по-видимому, может идти о глобальной отработке новой прогрессивной технологии преобразования природного газа (и других видов сырья), обеспечивающего только умеренный экологический эффект, в идеальное моторное топлива, отвечающее всем самым жестким экологическим и экономическим нормам наступающего века.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что по целому ряду экологических, эксплуатационных и технико-экономических показателей диметиловый эфир может стать в 21-м веке одним из основных видов моторного топлива для дизелей во всем мире, что дает основание рекомендовать всемерную поддержку и развитие соответствующих НИОКР, которые должны способствовать ускорению массового внедрения в нашей стране диметилового эфира в качестве альтернативного моторного топлива.

Одним из самых важных положительных факторов использования ДМЭ в качестве моторного топлива является отсутствие необходимости строительства специальных АЗС. Так как по своим физико-химическим свойствам (за исключением цетанового числа) ДМЭ аналогичен пропан-бутану для заправки автомобильного транспорта ДМЭ можно использовать существующие АГНС.

В этом случае АГНС становится двухтопливной заправкой (пропан-бутана и ДМЭ), по аналогии с действующими АЗС (бензин + дизельное топливо).

8. Транспортировка ДМЭ, разгрузка, хранение

Диметиловый эфир физически сходен с LPG. Свойства ДМЭ сходны со свойствами пропана и бутана, двух основных компонентов LPG. Для морских перевозок могут использоваться обычные LPG танкеры. Разгрузка и хранение ДМЭ может производиться оборудованием, похожим на оборудование для LPG.

Устройства для разгрузки ДМЭ должны быть спроектированы с расчетом на танкеры с тоннажем от 35000 до 78000 м3 .ДМЭ разгружают при температуре -25°С.

Хранилища ДМЭ должны быть снабжены системой пожаротушения, включающей в себя емкости с водой. Также должна быть техническая вода, азот и резервный генератор энергии [25].

9. Производство ДМЭ из метанола

Пошел второй год, как на новомосковском "Азоте" работает единственная на территории СНГ действующая установка для получения диметилового эфира из метанола сырца. Диметиловый эфир, ценный хладагент, заменитель фреонов и дизельных топлив, является вторичным продуктом аммиачного производства.

Аммиак на Новомосковском химическом комбинате производили со дня основания предприятия - с 1933 года. Первоначально его получали из древесины. По мере разрастания предприятия были введены в эксплуатацию три новых цеха комплекса "Аммиак", с технологией получения аммиака из природного газа. Соответственно, получать аммиак из древесины стало не рентабельно. Буквально в то же время возрос спрос на метанол. На "Азоте" к тому моменту был только один цех получения метанола - "М-100", и руководство предприятия приняло решения перепрофилировать "старое" производство аммиака на производство метанола, назвав его - "Производство аммиака и метанола" (ПАМ).

В январе 1981 года на ПАМе был получен первый метанол. Поскольку страна остро нуждалась в этом продукте, средняя выработка тогда составляла ни много ни мало, 20 т/ч. Но в 1991 году спрос упал, и средняя выработка резко упала - до 10-15 т/ч.

Состав метанола-сырца, вырабатываемого на ПАМе, приведён в табл. 1 (курсивом выделены полезные составляющие метанола).

Вырабатываемый метанол передают в "М-100", где ректификат отправляют потребителю, а эфиры отдуваются и сжигаются. Ввиду того, что из всех полезных составляющих только диметиловый эфир (ДМЭ) содержится в количестве, достаточном для выделения, было принято решение организовать производство по получению ДМЭ из метанола-сырца.

И в апреле 2001 года, полтора года назад, в цехе "Синтез" ПАМ была смонтирована ректификационная колонна получения диметилового эфира из метанола-сырца.

В Новомосковске находится единственная в СНГ функционирующая установка получения диметилового эфира. Ещё две находятся в Новгороде и в Северодонецке, но они в данный момент не работают.

ДМЭ является родоначальником класса простых алифатических эфиров. Быстро деградирует в атмосфере и поэтому может применяться как хладагент - заменитель фреонов. На международном Конгрессе-выставке в г. Детройте, прошедшем весной 1995 г., ДМЭ фигурировал под названием "дизельное топливо ХХI". Хотя по энергоёмкости ДМЭ в 1,5 раза уступает традиционному дизельному топливу, по основным показателям его превосходство несомненно: цетановое число - 55-60 ед., температура воспламенения Т=235 °С.

Главное же преимущество ДМЭ как дизельного топлива - экологически чистый выхлоп. Японские исследователи показали, что при крупных масштабах производства применение ДМЭ в качестве топлива для газотурбинных установок более экономично, чем сжиженного газа. Учитывая "веяние времени", установку оснастили АСУТП на базе двухкаркасного программируемого логического контроллера "multiTREI%5B". В состав АСУТП входит несколько устройств (см. рис. 1).

АСУТП - это железо + программа. Без АСУТП установка работать не может. Конструктивно контроллер представляет собой настенный шкаф во взрывозащищённом исполнении. Технически контроллер состоит из двух процессоров (мастермодулей), модулей УСО, двух концентраторов сети (хабов). Два мастер-модуля используются для повышения надежности системы. Один мастер-модуль всегда является рабочим, а второй с частотою примерно 10 Гц считывает с рабочего всю информацию (большая частота при этом никак не влияет на стабильность системы). Переключение с основного на резервный модуль происходит автоматически при отсутствии отклика от основного в течение 1,6 сек.

mirznanii.com