(57)【要約】【課題】  製品生産量当たりの原料使用量を低減し、プロセス全体の効率や経済性を向上させることが可能なジメチルエーテルの製造方法を提供する。【解決手段】  合成ガス生成工程とメタノール合成工程とジメチルエーテル合成工程とジメチルエーテル蒸留工程とメタノール蒸留工程とを含むジメチルエーテルの製造方法であって、前記メタノール蒸留工程にて92重量％以上の精製メタノールを生成し、前記ジメチルエーテル合成工程の前流で、該精製メタノールを前記粗メタノールと混合することにより、ジメチルエーテル合成工程の脱水触媒に75重量％以上の濃縮メタノールを供給するジメチルエーテルの製造方法。【選択図】  図１
2005298456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を水蒸気と共に改質器へ供給し、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガスを生成する、合成ガス生成工程と、
前記合成ガスをメタノール合成触媒上で反応させて粗メタノールを合成する、メタノール合成工程と、
前記粗メタノールを10kgf/cm2G以上に加圧し、脱水触媒上でメタノールを反応させてジメチルエーテルを合成する、ジメチルエーテル合成工程と、
前記ジメチルエーテルをジメチルエーテル蒸留塔に供給し、精製ジメチルエーテルを主成分とする生成物と、メタノール及び水を主成分とする生成物とに分離する、ジメチルエーテル蒸留工程と、
前記蒸留塔の塔底生成物を圧力20kgf/cm2G以下のメタノール蒸留塔に供給し、精製メタノールを主成分とする生成物と、水を主成分とする生成物とに分離する、メタノール蒸留工程と
を含むジメチルエーテルの製造方法であって、
前記メタノール蒸留工程にて92重量％以上の精製メタノールを生成し、前記ジメチルエーテル合成工程もしくはその前流で、該精製メタノールを前記粗メタノールと混合することにより、前記脱水触媒に75重量％以上の濃縮メタノールを供給するジメチルエーテルの製造方法。
【請求項２】
前記精製メタノールを前記粗メタノールとの重量比で、粗メタノール：精製メタノール＝１：０．４〜４の範囲となるように混合することを特徴とする請求項１記載のジメチルエーテルの製造方法。
【請求項３】
前記メタノール蒸留塔の加熱源として、前記合成ガスを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載のジメチルエーテルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジメチルエーテルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ジメチルエーテルはメタノールを原料として、アルミナなどの固体酸触媒を用いた脱水反応を利用して製造されている（例えば特許文献１参照）。また、前記メタノール(CH30H)を製造する方法は、例えば特許文献２に示されているように、天然ガス等の炭化水素と水蒸気から、改質器でニッケル触媒下、800〜1000℃にて反応させ、水素(H2)、一酸化炭素(CO)及び二酸化炭素(CO2)を主成分とする合成ガスを製造し、この合成ガスを銅系メタノール合成触媒上で、圧力50〜150気圧、温度200〜300℃で反応させて製造されている。
以上の各工程から、ジメチルエーテル製造プロセスに関して想定される一例（参考例：related art)を、図２を用いて説明する。
【０００３】
図２に示す改質器10は、水蒸気改質用反応管11と、この反応管11の周囲に配置され、燃料を燃焼させて前記反応管11を加熱するための燃焼輻射部12と、この燃焼輻射部12に対流部(廃熱回収部)13を介して連通された煙突14とを備えている。前記反応管11内には、例えばニッケル系触媒が充填されている。例えば天然ガス等の炭化水素導入用流路ｌ1は、前記改質器11の対流部13を経由して前記反応管11の上端に接続されている。水蒸気(スチーム)導入用流路ｌ2は、前記対流部13の前流側に位置する前記原料ガス導入用流路ｌ1に接続されている。前記改質器10の反応管11は、熱回収器20、気液分離器21および圧縮機22が間に設けられた流路ｌ4，ｌ6，ｌ7，ｌ8を通してメタノール合成用反応器34に接続されている。メタノール合成用反応器34には、流路ｌ7と流路ｌ9の連結された予熱器30が接続されている。流路ｌ9には予熱器30を介して、冷却器31と気液分離器32が連結されている。気液分離器32には、流路ｌ10を介して合成ガスを循環させる流路ｌ12、及び、循環合成ガスの一部を未反応ガスとして取り出す流路ｌ11が接続されているとともに、液状で回収された粗メタノールを送液ポンプ43に供給する流路ｌ14が接続されている。合成ガスを循環させる流路ｌ12は更に、循環合成ガスを再圧縮する圧縮機33を介して、再圧縮された循環合成ガスを流路ｌ7に連結する流路ｌ13に接続されている。
【０００４】
送液ポンプ43は、流路ｌ15、気化器44及び流路ｌ16を介して、脱水反応器45に接続されている。脱水反応器45は、流路ｌ17を介してジメチルエーテル蒸留塔46に接続されている。ジメチルエーテル蒸留塔46には、ジメチルエーテルを主成分とする生成物を取り出す流路ｌ18と、メタノールと水を主成分とする生成物をメタノール蒸留塔40に供給する流路ｌ19とが接続されている。ジメチルエーテル蒸留塔46の流路ｌ18側には、凝縮器47が付随して設置されており、ジメチルエーテル蒸留塔46の流路ｌ19側には、加熱器48が付随して設置されている。メタノール蒸留塔40には、メタノールを主成分とする生成物を取り出す流路ｌ20と、水を主成分とする生成物を取り出す流路ｌ16とが接続されている。メタノール蒸留塔40の流路ｌ20側には、凝縮器41が付随して設置されており、メタノール蒸留塔40の流路ｌ16側には、加熱器42が付随して設置されている。
【０００５】
次に、前述した図２に示すジメチルエーテル製造プラントを参照して、ジメチルエーテルの製造方法を説明する。
1)合成ガス生成工程
まず、原料用炭化水素、例えば天然ガスは原料ガス導入用流路ｌ1を通して、供給される。この天然ガスは、流路ｌ2を通して供給される所定量の水蒸気(スチーム)と混合後、改質器10の燃焼輻射部13で予熱され、水蒸気改質用反応管11に供給される。前記反応管11に供給されたメタン(CH4)を主成分とする天然ガス、水蒸気は、その反応管11内の触媒の存在下でメタンが主に水蒸気改質され、下記式(1)、(2)に従って水素、一酸化炭素および二酸化炭素を含む合成ガスが生成される。
【０００６】
【数１】
2005298456.tif 000003
【０００７】
前記改質反応の式(1),(2)において、メタン2モルと水蒸気3モルの反応で例えば水素7モル、一酸化炭素1モル、二酸化炭素1モルが生成される。ただし、実際の反応系では反応管11出口の温度、圧力から決まる化学反応平衡組成に近い組成が得られる。なお、前記天然ガスに水蒸気を添加する際、モル比で前記天然ガス中のメタン(CH4):水蒸気(H20)=1:2〜1:3、に設定することが好ましい。ここで、燃焼輻射部12において、燃料が空気で燃焼され、反応管11は十分に高い温度(例えば850〜900℃)に加熱されている。前記反応管11を加熱するのは、前記改質反応が吸熱反応であるためである。前記燃焼輻射部12で発生した二酸化炭素を含む燃焼排ガスは、対流部13を経由して煙突14に至る。前記燃焼排ガスは、前記対流部13を通過する間に、原料ガス導入用流路ｌ3内を流通する水蒸気等が添加された天然ガスおよび図示しないボイラ水と、それぞれ熱交換されて冷却される。
【０００８】
2)メタノール合成工程
改質器10で生成された合成ガスは、流路ｌ4を通して熱回収器20に供給され、ここで例えばボイラ水を加熱し、高圧の水蒸気を発生させる。この際、前記合成ガス中に含まれる水蒸気は冷却されて、凝縮水となり回収され、例えばプロセス用水として利用される。
凝縮水を分離した合成ガスは、圧縮機22に供給され、ここでメタノール合成反応に適した圧力(例えば50〜150気圧)まで圧縮される。昇圧された合成ガスは、メタノール合成用反応器34の予熱器30に供給され、ここでメタノール合成反応に適した温度(例えば200〜300℃)まで予熱され、さらに流路ｌ8を通してメタノール合成触媒が充填された反応器34に供給される。前記反応器34では、下記式(3),(4)に示す反応により合成されたメタノールを含む生成物が得られる。
【０００９】
【数２】
2005298456.tif 000004
【００１０】
また、前記反応器34では、副反応によってエタノール等の不純物を生成する。これらの不純物および水は、前記生成物に含まれるメタノールと共に液状の粗メタノールとして含有される。
前記反応器34からの生成物は、流路ｌ9を通して前記予熱器30に供給され、前記流路ｌ8を加熱することで自身が冷却され、更に冷却器31に順次供給され、ほぼ常温まで冷却される。この際、前記生成物中のメタノールと水はそのほとんどが凝縮し、液状となって気液分離器32に流入される。この気液分離器32では、水素を主とする未反応ガスと液状の粗メタノールとに分離される。
前記未反応ガスの大部分は、ガス循環流路ｌ12を通してガス圧縮機33に送られ、昇圧された後、前記予熱器30前流に循環され、合成ガスとともに前記反応器34に供給される。また、未反応ガスの一部は、流路ｌ11を経て回収される。ここで未反応ガスの一部を回収するのは、未反応ガス中の窒素など不純物ガスが、合成ガス循環ライン中に濃縮することを防ぐためである。
【００１１】
3)ジメチルエーテル製造工程
前記気液分離器32で分離された粗メタノールは、前記流路ｌ14を経て送液ポンプ43に供給され、例えば20kgf/cm2G以上に昇圧される。
送液ポンプ43で昇圧を行うのは、前記ジメチルエーテル蒸留塔46において、高純度の精製ジメチルエーテルを液状で取り出すために、ジメチルエーテルが所定の温度で気化しないよう、予め加圧する必要からである。前記送液ポンプ43で昇圧された粗メタノールは、前記気化器44に供給されて、メタノールが主成分の気化メタノールとなる。気化メタノールは流路ｌ16を経て、脱水反応器45に供給され、下記式(5)の反応によりジメチルエーテルを含む生成物が得られる。
【００１２】
【数３】
2005298456.tif 000005
【００１３】
前記ジメチルエーテルは、流路ｌ17を経てジメチルエーテル蒸留塔46に供給され、ジメチルエーテルを主成分とする生成物と、メタノール及び水を主成分とする生成物とに分離される。ここでメタノールと水を主成分とする生成物は、流路ｌ19を経てメタノール蒸留塔40に供給され、メタノールが主成分の塔頂生成物と、水が主成分の塔底生成物とに分離される。また、前記ジメチルエーテルを主成分とする生成物は、精製ジメチルエーテルとして流路ｌ18から回収される。
上記の形態によれば、メタノール純度の低い(例えば75重量％未満の)粗メタノールを、20kgf/cm2G以上の高圧下、気化器44で蒸発させるため、200℃以上の高温の加熱源が多量に(例えば0.5Gcal/t−ジメチルエーテル以上)必要となる。ここで高温の加熱源を製造プロセス内の熱回収で得られない場合、ジメチルエーテルの原料となる天然ガス等の炭化水素を燃料として燃焼させ、この燃焼熱を前記加熱源として利用することになる。このため、製品生産量当たりの原料使用量が著しく増加していまい、プロセスの経済性を悪化させるという問題がある。
【００１４】
一方で、前記改質工程及びメタノール合成工程では200℃未満の加熱源が余剰の傾向にあり、これをジメチルエーテル合成工程で利用することが望ましいが、前記のとおり、ジメチルエーテル合成工程で多量に必要とされる加熱源（例えば気化器44の加熱源）が、200℃以上の高温の温度領域である必要から、効率的に利用することができない。
従って、脱水反応器45に供給するメタノール純度が低い場合には、プロセス全体でのエネルギー効率の向上や経済性向上などに限界があるという問題が生じ得る。
【００１５】
【特許文献１】特開2001-70793号公報
【特許文献２】特開平1-180841号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明者らは、上記問題点に鑑み、製品生産量当たりの原料使用量を低減し、プロセス全体でのエネルギー効率の向上や経済性向上を図ることが可能なジメチルエーテルの製造方法を開発すべく、鋭意検討した。
その結果、本発明者らは、製造プロセス内で生成して得られる高純度のメタノールをジメチルエーテル合成の前流で粗メタノールと混合して、脱水触媒に濃縮メタノールを供給することによって、かかる問題点が解決され、製造プラント内の200℃未満の熱源（内部熱源）を加熱源の一部あるいは全部として有効に利用することが可能となり、プロセスの効率や経済性が向上することを見出した。本発明は、かかる見地より完成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
すなわち、本発明は、合成ガス生成工程とメタノール合成工程とジメチルエーテル合成工程とジメチルエーテル蒸留工程とメタノール蒸留工程とを含むジメチルエーテルの製造方法であって、前記メタノール蒸留工程にて92重量％以上の精製メタノールを生成し、前記ジメチルエーテル合成工程もしくはその前流で、該精製メタノールを前記粗メタノールと混合することにより、前記脱水触媒に75重量％以上の濃縮メタノールを供給するジメチルエーテルの製造方法を提供するものである。合成ガス生成工程では、炭化水素を水蒸気と共に改質器へ供給し、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガスを生成する。メタノール合成工程では、前記合成ガスをメタノール合成触媒上で反応させて粗メタノールを合成する。ジメチルエーテル合成工程では、前記粗メタノールを10kgf/cm2G以上に加圧し、脱水触媒上でメタノールを反応させてジメチルエーテルを合成する。ジメチルエーテル蒸留工程では、前記ジメチルエーテルをジメチルエーテル蒸留塔に供給し、精製ジメチルエーテルを主成分とする生成物と、メタノール及び水を主成分とする生成物とに分離する。メタノール蒸留工程では、前記蒸留塔の塔底生成物を圧力20kgf/cm2G以下のメタノール蒸留塔に供給し、精製メタノールを主成分とする生成物と、水を主成分とする生成物とに分離する。
【００１８】
本発明においては、前記ジメチルエーテル合成工程もしくはその前流にて、92重量％以上の精製メタノールを粗メタノールとの重量比で、好ましくは粗メタノール：精製メタノール＝１：０．４〜４の範囲、より好ましくは１：０．６〜２の範囲、となるように混合する。このように粗メタノールへ精製メタノールを混合することにより、75重量％以上の濃縮メタノールが得られる。通常、この濃縮メタノールを受熱体として、気化器を用いて気化メタノールを生成し、該気化メタノールを脱水触媒上で反応させてジメチルエーテルを合成する。本発明ではメタノールリッチの濃縮メタノールを気化させるため、気化器の加熱源としては、製造プラント内の200℃未満の比較的低い温度の熱源（内部熱源）をその一部あるいは全部として有効に利用することができる。
また、前記メタノール蒸留塔の加熱源としては、高温の前記合成ガス、例えば150℃〜195℃の合成ガスを用いることができる。
前記脱水触媒に供給する濃縮メタノールの濃度を上げるためには、メタノール蒸留塔の精製メタノール量を増加させることが有効である。具体的には、精製メタノールの濃度に対応させて、粗メタノールと精製メタノールの混合比率を調整し、気化器出口で75重量%以上となるように混合することにより可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の製造方法によれば、合成ガス生成工程やメタノール合成工程等の製造プロセス内の得られる余剰の加熱源をジメチルエーテルの合成で利用できるので、プロセス全体の効率が向上して、加熱源の必要熱量（例えば外部熱源による熱量）を低減できる。また、外部熱源への依存度が減少するため、ジメチルエーテル生産量当たりの必要天然ガス量が低減され、プロセスの経済性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施する最良の形態によって詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態によって何ら限定されるものではない。以下、本発明に係るジメチルエーテルの製造方法を、図１を参照して詳細に説明する。図１は、この実施形態に係るジメチルエーテルの製造に用いられる製造プラントの要部を示す概略図である。
【００２１】
図１に示す改質器10は、水蒸気改質用反応管11と、この反応管11の周囲に配置され、燃料を燃焼させて前記反応管11を加熱するための燃焼輻射部12と、この燃焼輻射部12に対流部(廃熱回収部)13を介して連通された煙突14とを備えている。前記反応管11内には、例えばニッケル系触媒が充填されている。例えば天然ガス等の炭化水素導入用流路ｌ1は、前記改質器10の対流部13を経由して前記反応管11の上端に接続されている。水蒸気(スチーム)導入用流路ｌ2は、前記対流部13の前流側に位置する前記原料ガス導入用流路ｌ1に接続されている。前記改質器10の反応管11は、熱回収器20、気液分離器21および圧縮機22が間に設けられた流路ｌ4，ｌ6，ｌ7，ｌ8を通してメタノール合成用反応器34に接続されている。メタノール合成用反応器34には、流路ｌ7と流路ｌ9の連結された予熱器30が接続されている。流路ｌ9には予熱器30を介して、冷却器31と気液分離器32が連結されている。気液分離器32には、流路ｌ10を介して合成ガスを循環させる流路ｌ12、及び、循環合成ガスの一部を未反応ガスとして取り出す流路ｌ11が接続されているとともに、液状で回収された粗メタノールを送液ポンプ43に供給する流路ｌ14が接続されている。合成ガスを循環させる流路ｌ12は更に、循環合成ガスを再圧縮する圧縮機33を介して、再圧縮された循環合成ガスを流路ｌ7に連結する流路ｌ13に接続されている。
【００２２】
送液ポンプ43は流路ｌ15を介して、気化器44に接続されており、気化器44は流路ｌ16を介して脱水反応器45に接続されている。脱水反応器45は流路ｌ17を介して、ジメチルエーテル蒸留塔46に接続されている。ジメチルエーテル蒸留塔46には、ジメチルエーテルを主成分とする生成物を取り出す流路ｌ18と、メタノールと水を主成分とする生成物をメタノール蒸留塔40に供給する流路ｌ19とが接続されている。ジメチルエーテル蒸留塔46の流路ｌ18側には、凝縮器47が付随して設置されており、ジメチルエーテル蒸留塔46の流路ｌ19側には、加熱器48が付随して設置されている。メタノール蒸留塔40には、メタノールを主成分とする生成物を取り出す流路ｌ20と、水を主成分とする生成物を取り出す流路ｌ16とが接続されている。メタノール蒸留塔40の流路ｌ20側には、凝縮器41が付随して設置されており、メタノール蒸留塔40の流路ｌ16側には、加熱器42が付随して設置されている。
流路ｌ20は、前記送液ポンプ43の前流に、メタノールを主成分とする生成物（精製メタノール）が循環するように接続されている。メタノール蒸留塔40にて蒸留された精製メタノールの濃度は、92重量％以上である。
【００２３】
次に、前述した図１に示すジメチルエーテル製造プラントを参照して本発明のジメチルエーテルの製造方法を説明する。
1)合成ガス生成工程
まず、原料用炭化水素、例えば天然ガスは原料ガス導入用流路ｌ1を通して、供給される。この天然ガスは、流路ｌ2を通して供給される所定量の水蒸気(スチーム)と混合後、改質器10の燃焼輻射部13で予熱され、水蒸気改質用反応管11に供給される。前記反応管11に供給されたメタン(CH4)を主成分とする天然ガス、水蒸気は、その反応管11内の触媒の存在下でメタンが主に水蒸気改質され、下記式(1)、(2)に従って水素、一酸化炭素および二酸化炭素を含む合成ガスが生成される。
【００２４】
【数４】
2005298456.tif 000006
【００２５】
前記改質反応の式(1),(2)において、メタン2モルと水蒸気3モルの反応で例えば水素7モル、一酸化炭素1モル、二酸化炭素1モルが生成される。ただし、実際の反応系では反応管11出口の温度、圧力から決まる化学反応平衡組成に近い組成が得られる。なお、前記天然ガスに水蒸気を添加する際、モル比で前記天然ガス中のメタン(CH4):水蒸気(H20)=1:2〜1:3、に設定することが好ましい。ここで、燃焼輻射部12において、燃料が空気で燃焼され、反応管11は十分に高い温度(例えば850〜900℃)に加熱されている。前記反応管11を加熱するのは、前記改質反応が吸熱反応であるためである。前記燃焼輻射部12で発生した二酸化炭素を含む燃焼排ガスは、対流部13を経由して煙突14に至る。前記燃焼排ガスは、前記対流部13を通過する間に、原料ガス導入用流路ｌ3内を流通する水蒸気等が添加された天然ガスおよび図示しないボイラ水と、それぞれ熱交換されて冷却される。
【００２６】
2)メタノール合成工程
改質器10で生成された合成ガスは、流路ｌ4を通して熱回収器20に供給され、ここで例えばボイラ水を加熱し、高圧の水蒸気を発生させる。この時、前記合成ガス中に含まれる水蒸気は冷却されて、凝縮水となり回収され、例えばプロセス用水として利用される。
凝縮水を分離した合成ガスは、圧縮機22に供給され、ここでメタノール合成反応に適した圧力(例えば50〜150気圧)まで圧縮される。昇圧された合成ガスは、メタノール合成用反応器34の予熱器30に供給され、ここでメタノール合成反応に適した温度(例えば200〜300℃)まで予熱され、さらに流路ｌ8を通してメタノール合成触媒が充填された反応器34に供給される。前記反応器34では、下記式(3),(4)に示す反応により合成されたメタノールを含む生成物が得られる。
【００２７】
【数５】
2005298456.tif 000007
【００２８】
また、前記反応器34では、副反応によってエタノール等の不純物を生成する。これらの不純物および水は、前記生成物に含まれるメタノールと共に液状の粗メタノールとして含有される。
前記反応器34からの生成物は、流路ｌ9を通して前記予熱器30に供給され、前記流路ｌ8を加熱することで自身が冷却され、更に冷却器31に順次供給され、ほぼ常温まで冷却される。この際、前記生成物中のメタノールと水はそのほとんどが凝縮し、液状となって気液分離器32に流入される。この気液分離器32では、水素を主とする未反応ガスと液状の粗メタノールとに分離される。
前記未反応ガスの大部分は、ガス循環流路ｌ12を通してガス圧縮機33に送られ、昇圧された後、前記予熱器30前流に循環され、合成ガスとともに前記反応器34に供給される。また、未反応ガスの一部は、流路ｌ11を経て回収される。ここで未反応ガスの一部を回収するのは、未反応ガス中の窒素など不純物ガスが、合成ガス循環ライン中に濃縮することを防ぐためである。
【００２９】
3)ジメチルエーテル製造工程（ジメチルエーテル合成工程およびジメチルエーテル蒸留工程）
前記気液分離器32で分離された粗メタノールは、前記流路ｌ14を経て送液ポンプ43に供給される。送液ポンプ43に供給された粗メタノールは、流路114を介して供給される、前記メタノール蒸留塔40の塔頂生成物（精製メタノール）と混合され、メタノール濃度75重量％以上の濃縮メタノールとなる。精製メタノールと粗メタノールとの重量比は、好ましくは粗メタノール：精製メタノール＝１：０．４〜４の範囲、より好ましくは１：０．６〜２の範囲である。メタノール蒸留塔40から循環される精製メタノールの濃度は、通常92重量％以上、好ましくは93重量％以上100重量％未満である。この濃縮メタノールは流路ｌ15を介して送液ポンプ43に供給され、例えば20kgf/cm2G以上に昇圧される。
送液ポンプ43で昇圧を行うのは、前記ジメチルエーテル蒸留塔46において、高純度の精製ジメチルエーテルを液状で取り出すために、ジメチルエーテルが所定の温度で気化しないよう、予め加圧する必要からである。前記送液ポンプ43で昇圧されたメタノール濃度75重量％以上の濃縮メタノールは、前記気化器44に供給されて、メタノールが主成分の気化メタノールとなる。気化メタノールは流路ｌ16を経て、脱水反応器45に供給され、下記式(5)の反応によりジメチルエーテルを含む生成物が得られる。
【００３０】
【数６】
2005298456.tif 000008
【００３１】
前記ジメチルエーテルは、流路ｌ17を経てジメチルエーテル蒸留塔46に供給され、ジメチルエーテルを主成分とする生成物と、メタノール及び水を主成分とする生成物とに分離される。ここでメタノールと水を主成分とする生成物は、流路ｌ19を経てメタノール蒸留塔40に供給される。ジメチルエーテルを主成分とする生成物は、精製ジメチルエーテルとして流路ｌ18から回収される。メタノールと水を主成分とする生成物が供給されるメタノール蒸留塔40では、メタノールが主成分の塔頂生成物と、水が主成分の塔底生成物とに分離される。水が主成分の塔底生成物は、流路ｌ16から回収される。メタノールが主成分の塔頂生成物（92重量％以上の精製メタノール）は、流路ｌ20を介して、前記送液ポンプ43の前流に循環供給されて、粗メタノールと混合される。
【００３２】
以上、本実施形態によれば、気化器44に供給される濃縮メタノールのメタノール濃度が75重量％以上と高く、200℃以下の低温(例えば0.4Gcal/t−ジメチルエーテル程度)の加熱源で、気化メタノールを発生することができる。
すなわち、気化器44における受熱体となるメタノール（水を含む）を、気化器44供給の前流にて粗メタノールから濃縮メタノールへ混合改質することによって、受熱体の気化温度を低下し、例えば150〜195℃の加熱源で気化可能とする。このように気化温度を低下させることにより低温の熱源で気化可能となり、その結果、プロセスの改質工程、メタノール合成工程で余剰傾向となる、製造プラント内の200℃未満の熱源（内部熱源）を気化器44の加熱源の一部あるいは全部として利用することが可能となる。具体的には、プロセスの改質工程における熱回収器20、あるいは、メタノール合成反応器34から得られる熱エネルギーを、気化器44の加熱源として用いる形態が有効である。伝熱媒体に関しては特に限定されるものではなく、加熱空気、水、油、水蒸気などを広く用いることができる。この際、更に必要に応じて、外部からの熱エネルギーを加熱源の一部として用いてもよく、例えば天然ガス等の炭化水素を燃料として燃焼させる燃焼装置等を外部熱源として用いることもできる。
【００３３】
本実施形態では、上記製造プラント（製造システム）内で発生する200℃未満の内部熱源を利用して気化メタノールを効果的に発生することができるので、ジメチルエーテルの原料となる、天然ガス等の炭化水素を燃料とする外部熱源による必要熱量を低減することができ、より多くの炭化水素をジメチルエーテル合成の直接的な原料として有効に利用することができる。このため、製品生産量当たりの原料使用量が低減され、製造プロセス全体での経済性が向上する。
また、本実施形態では、メタノール蒸留塔40が常圧系で良いため、メタノール蒸留塔の加熱源として低温合成ガスを有効に利用でき、プロセスの経済性は更に向上する。
【００３４】
さらに、メタノール蒸留塔40の塔頂生成物のメタノール濃度を一定以上に上げられない場合には、メタノール蒸留塔の塔頂生成物である、精製メタノール量を増加することにより、気化器へ供給する気化メタノールの濃度を濃縮可能となり、プロセスの経済性が向上する。すなわち、精製メタノールの濃度に対応させて、粗メタノールと精製メタノールの混合比率を調整し、気化器出口で75重量%以上となるように混合することにより可能となる。
【００３５】
本実施の形態における図１のシステムと、参考例である図２のシステムについて、それぞれ原料となる天然ガスおよびスチームを供給して、ジメチルエーテルを製造した。表１に、その際の結果を示す。ここで、(i)ジメチルエーテル生産量当たりの気化器の加熱源の必要熱量とは、それぞれのプロセスで同量のジメチルエーテルを生産する場合に、気化器44に供給された熱量であり、気化メタノールを得るための必要熱量である。(ii)気化器の加熱源の必要温度とは、それぞれのプロセスで気化メタノールを得るために必要とされた加熱源の温度である。(iii)ジメチルエーテル生産量当たりの必要天然ガス量とは、それぞれのプロセスで同量のジメチルエーテルを生産する場合に、合成ガス生成工程において原料となる炭化水素（天然ガス）の量と、必要に応じて用いた外部熱源の燃焼に利用した天然ガスの量との合計量である。
その結果、図１のシステムでは、ジメチルエーテル生産量当たりの気化器の加熱源の必要熱量を低減でき(表1−(i)参照)、更に温度レベルを下げることができた(表1−(ii)参照)。また、ジメチルエーテル生産量当たりの必要天然ガス量が低減され、プロセスの経済性が向上することがわかった(表1−(iii)参照)。
【００３６】
【表１】
2005298456.tif 000009
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のジメチルエーテルの製造方法は、メタノール純度の高い濃縮メタノールをジメチルエーテル合成に用いるため、製造プロセス内の200℃未満の加熱源を気化メタノール生成に有効に用いることが可能であり、プロセス全体として熱エネルギーを効率的に再利用することができる。また、製造プロセス内での効率的な熱源の利用により、外部に設ける燃焼装置等の熱源への依存度が減少し、製品生産量当たりの原料（天然ガス等）使用量が低く抑えられ、プロセスのランニングコストを抑制することが可能であり、産業上の意義は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のジメチルエーテル製造プラントの一例を示す概略図である。
【図２】ジメチルエーテル製造プラントの参考例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
10…改質器、11…反応管、12…燃焼輻射部、ｌ1…炭化水素導入用流路、
ｌ2…第1水蒸気(スチーム)導入用流路、ｌ11…未反応ガス流路、22…圧縮機、
32…気液分離器、34…メタノール合成用反応装置、44…気化器、45…脱水反応器、
46…ジメチルエーテル蒸留塔、40…メタノール蒸留塔。
【図１】
2005298456.tif 000010
【図２】
2005298456.tif 000011