комплексный способ производства диметилового эфира из углеводородных газов

Формула изобретения

1. Комплексный способ производства диметилового эфира (ДМЭ) из углеводородных газов, природного и попутных, содержащих в основном СН₄, а также и другие углеводородные и неуглеводородные газы, включающий три основные технологические стадии переработки углеводородных газов в ДМЭ: а) получения синтез-газа с мольным отношением водорода (Н₂) к окиси углерода (СО), примерно равным 1,0, по методу парциального некаталитического окисления углеводородных газов кислородом в высокотемпературном конверторе с коррекцией состава первичных продуктов парциального окисления за счет ввода в реакционную зону потоков диоксида углерода (СО₂) и водяного пара (H₂O), с последующей утилизацией избыточного теплосодержания потока конвертируемых газов на выходе конвертора в паровом и водогрейном котлах; б) синтеза ДМЭ из синтез-газа в реакторе с использованием смесевого катализатора синтеза метанола и дегидратации метанола, с рециркуляцией не прореагировавшего синтез-газа, в) фракционирования продуктов синтеза и получения товарного ДМЭ с чистотой не ниже 95 мас.%, в котором процесс парциального окисления осуществляют в двухступенчатом конверторе, при этом на его первой ступени используют прямоточную камеру сгорания, в которой осуществляют равновесное или неравновесное сжигание углеводородного газа в кислороде при соотношении числа молей чистого кислорода к числу атомов углерода в исходном углеводородном газе в диапазоне 0,6 - 0,8 и при давлении 2,0 - 5,5 МПа, при этом корректирующие газы вводят в реакционную зону прямоточной камеры сгорания, практически не затрагивая зону собственно горения, в пограничный слой этой зоны или на выходе камеры сгорания, при соотношениях числа молей СО₂ и пара Н₂О к числу атомов углерода в исходном углеводородном газе 0,6 - 0,8 и 0 - 0,15 соответственно, обеспечивая время пребывания продуктов сгорания углеводородного газа в кислороде, до их смешения с потоками СО₂ и пара H₂О, в пределах 0,005-0,05 с, при этом время пребывания суммарного потока, включая CO₂ и пар Н₂О, до входа во вторую ступень конвертора, составляет 0,1-0,2 с, а на второй ступени конвертора в камере высокотемпературной сажеочистки и коррекции состава, выполненной в виде насадки из мелких частиц огнеупорного материала типа Аl₂O₃, осуществляют фильтрацию сажи, ее газификацию паром и CO₂, коррекцию состава реакционных газов по реакции водяного газа с обеспечением пребывания реакционных газов в объеме насадки в пределах 0,1 - 0,5 с.

2. Комплексный способ по п.1, отличающийся тем, что процесс на стадии (а) осуществляют с почти 100%-й утилизацией и полезным использованием для получения технологического пара избыточного теплосодержания конвертированного газа на выходе из двухступенчатого конвертора, включая тепло конденсации паров реакционной воды, образующейся в конверторе при парциальном окислении и коррекции состава, при этом утилизацию осуществляют включением в тракт конвертированного газа на выходе конвертора, кроме парового котла-утилизатора тепла, концевого водогрейного котла-утилизатора тепла с расходом охлаждающей воды, с температурой не более 20°С, примерно в 10 раз большим, чем расход паров воды в охлаждаемом конвертированном газе, и примерно равным суммарному расходу воды, идущему на питание парового котла-утилизатора тепла стадии получения синтез-газа и на питание теплообменной секции реактора синтеза кипящей водой.

3. Комплексный способ по п.1, отличающийся тем, что процесс второй стадии - синтез ДМЭ - осуществляют в горизонтальном газофазном реакторе с многополочной каталитической насадкой при давлении 5,0-10,0 МПа, в температурном диапазоне 250-300°С, при последовательном прохождении синтез-газом и образующимися продуктами синтеза всех полок - герметичных катализаторных корзин, общее число которых выбирают в диапазоне 4-40, при этом реакционные газы после прохождения каждой корзины и до их подачи в следующую корзину охлаждают в индивидуальном теплообменнике, погруженном в ванну с кипящей водой единой теплообменной секции реактора при температуре примерно 240 - 250°С.

4. Комплексный способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что при фракционировании продуктов синтеза с выхода реактора их вначале охлаждают в водяном теплообменнике до температуры, при которой при выбранном давлении конденсируется 50 - 90 мас.% воды и метанола и не более 10 мас.% ДМЭ, содержащихся в продуктах синтеза, и которые после сепарации направляют в малый ректификационный блок метанольного конденсата, с выхода которого метанольный раствор направляют на сжигание в секцию энергообеспечения, а ДМЭ отводят в магистраль товарного ДМЭ, причем прошедший через сепаратор метанольного конденсата парогазовый поток дополнительно охлаждают в последовательной системе теплообменников, с использованием в качестве охладителя холодной воды, холодного не прореагировавшего синтез-газа с выхода абсорбера СO₂ и переохлажденного в холодильных машинах ДМЭ в пределах от +5 до -40°С, после чего жидкую фазу ДМЭ и СО₂ подвергают ректификации в колонне среднего давления при 3,0 - 4,0 МПа, после которой ДМЭ направляют в магистраль товарного ДМЭ и в магистраль ДМЭ на абсорбцию СO₂, а газовую фазу с выхода сепаратора ДМЭ и СО₂ направляют в абсорбер СО₂, орошаемый переохлажденным жидким ДМЭ, при этом поток жидких ДМЭ и СO₂ с выхода абсорбера направляют в ректификационную колонну среднего давления, а газовый поток с выхода абсорбера, содержащий не прореагировавший синтез-газ и небольшое количество СО₂, направляют в контур рецикла реактора синтеза с помощью газового компрессора, с промежуточной очисткой этого потока от CO₂ с помощью моноэтаноламина или без очистки, при этом весь выделенный реакционный СO₂ возвращают в конвертор отделения синтез-газа.

Описание изобретения к патенту

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)к