(57)【要約】      （修正有）【課題】工業的に有利なジメチルエーテルの製法。【解決手段】(a)固定床固体酸性触媒構造体を具備した反応器の中にメタノールを含有する第1の流を供給して接触反応させ、ジメチルエーテルおよび水を生成させる工程と、b)予備反応器の生成物流の一部を蒸留カラム反応器に供給する工程と、(c)蒸留反応領域において前記メタノールを含有する流を固定床固体酸性触媒構造体に接触させて接触反応させ、(d)結果として生じたジメチルエーテルを水および未反応原料から分別する工程と(e)ジメチルエーテル生成物を、ジメチルエーテルを含有する第1の流として、蒸留カラム反応器から取り出す工程と、(f)水および未反応原料を、第2の流として取り出す工程とを含むジメチルエーテルを製造するためのプロセスを提供する。本プロセスは、ジメチルエーテルの製造効率を向上させる。本プロセスはメタノールの製造プロセスと組合わせることができる。【選択図】図１
2009079036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジメチルエーテルの製造のためのプロセスであって、
(a) 固定床固体酸性触媒構造体を具備した予備反応器の中に、メタノールを含有する第1の流を供給し、それによってメタノールの少なくとも一部を接触反応させ、ジメチルエーテルおよび水を生成させる工程と、
(b) 前記予備反応器の生成物流の少なくとも一部を気相および/または液相で蒸留カラム反応器に供給する工程と、
(c) 蒸留反応領域において前記メタノールを含有する流を固定床固体酸性触媒構造体に接触させ、それによってメタノールの少なくとも一部を接触反応させ、ジメチルエーテルおよび水を生成させる工程と、
(d) 結果として生じたジメチルエーテル生成物を水および未反応原料から分別する工程と、
(e) 前記ジメチルエーテル生成物を、ジメチルエーテルを含有する第1の流として、前記蒸留カラム反応器から取り出す工程と、
(f)水および未反応原料を、第2の流として取り出す工程と
を含むプロセス。
【請求項２】
前記予備反応器の流が少なくとも2つの副流に分割され、異なる供給領域にて前記蒸留カラム反応器の中に供給される、請求項１によるプロセス。
【請求項３】
前記蒸留カラム反応器に供給される前記予備反応器の生成物流が、20重量％ないし100重量%未満のメタノールを含む、先行する請求項の少なくとも１項によるプロセス。
【請求項４】
メタノールを含有する第２の流が、好ましくは気相として、前記蒸留カラム反応器に加えられる、先行する請求項の少なくとも１項によるプロセス。
【請求項５】
前記予備反応器および/または前記蒸留カラム反応器が酸性樹脂を含む、先行する請求項の少なくとも１項によるプロセス。
【請求項６】
前記蒸留カラム反応器中の圧力が8ないし10 barの範囲にある、先行する請求項の少なくとも１項によるプロセス。
【請求項７】
前記蒸留カラム反応器の反応領域中の温度が130ないし150℃の範囲にある、先行する請求項の少なくとも１項によるプロセス。
【請求項８】
前記ジメチルエーテルを含有する第１の流の少なくとも一部が還流として戻される、先行する請求項の少なくとも１項によるプロセス。
【請求項９】
システムがガス用の少なくとも１つの出口を含む、先行する請求項の少なくとも１項によるプロセス。
【請求項１０】
前記システムが、前記蒸留カラム反応器からのジメチルエーテル生成物を凝縮するための凝縮器を備え、前記ガス用の出口が前記凝縮器の中または後ろに配置されている、請求項９項によるプロセス。
【請求項１１】
直接蒸気が、リボイラーの代わりに前記蒸留カラム反応器の底部にて供給される、先行する請求項の少なくとも１項によるプロセス。
【請求項１２】
直接蒸気が、前記蒸留カラム反応器の仕込みを加熱するために使用される、先行する請求項の少なくとも１項によるプロセス。
【請求項１３】
前記プロセスが、メタノールを製造するためのプロセスと組合される、先行する請求項の少なくとも１項によるプロセス。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
発明の詳細な説明
本発明はジメチルエーテル(DME)の製造のための方法に関する。
【０００２】
DMEの商用製造は、多くの研究の対象となっており、それ故にこの化合物は多くの方法によって製造され得る。他のプロセスのための中間化合物としてDMEを使用する多くの方法もある。
【０００３】
ここで考慮されている方法は、いわゆる反応蒸留(RD)システムを使用したメタノールの脱水である。RDシステムにおいて、DMEの製造および精製の両方は、技術的に反応蒸留カラムと題される単一の反応器/蒸留塔の中で同時に実行される(Reactive Distillation Status and Future Directions, Sundmacher, Kai / Kienle, Achim, 1. Edition - December 2003, ISBN-13:978-3-527-30579-7 - Wiley-VCH, Weinheim)。
【０００４】
RDシステムによってDMEを製造するためのメタノールの脱水が、例えば、文献EP 407 038 A (スミス(Smith)ら)およびUS 5,684,213 (ネンフォス(Nemphos)ら)において開示されている。
【０００５】
EP 407 038 Aは、異なる温度および圧力条件のもとで、種々の酸性触媒を適用することを開示する。彼らの研究において、反応が触媒床上で起こり、かつ分離が同時に実行されるRD塔の中ほどにアルキルアルコールの流が入る。DMEを含有する塔頂留出物は、凝縮器の中で凝縮され、かつアキュムレーターに供給される。塔底留出物部分は主に水である。リボイラーが塔底物の一部をリサイクルするために設けられている。
【０００６】
US 5,684,213は、H2流がシステムの効率を向上させるために使用された以外は、先述したものと殆ど同様のプロセスを示唆する。一群のアルキルエーテルのための操作条件は、130~300℃、かつ140ないし6800 kPaであると言及された。
【０００７】
DMEの濃度は、還流比を塔の調節することによって頂部にて制御され、塔底において温度は、用いる蒸気の量を制御することによって「再沸騰比」の量を調節することにより制御された。
【０００８】
US 5 705 711 Aは、メタノールおよびtertブタノールの脱水によるメチルtertブチルエーテルの製造のためのプロセスに言及する。この特許出願の中で記述されたプロセスは、DMEの製造については言及していない。
【０００９】
言及された先行技術は、RD塔の任意のセクションにて最適なシステムの設計のために、操作的および力学的パラメータの効果の同時の考慮が要求されるということを示す。
【００１０】
例えば、塔の圧力の調節は、塔の操作温度の変更を伴う。凝縮器、リボイラーおよびそれらの利用の条件についても同様である。先行する研究において、種々の操作温度および圧力、および還流比の程度の変化が扱われた。
【００１１】
先述したシステムによるＤＭＥの製造のためのＲＤの使用において、影響要因（effective factors）の複雑な相互作用は欠点であり、それゆえにシステムを簡略化するため採られるどのような手段でも有用であろう。
【００１２】
当技術分野による制御システムにおいて、還流の量は、生成物濃度を調節するために用いられる。リボイラー中で使用される蒸気の量によって制御される再沸騰流の量は、反応床の温度を調節するために使用される。既知のRD塔制御システムは複雑で、それゆえに高価である。
【００１３】
異なる操作条件および液相または気相の濃度により、ジメチルエーテルを製造するための先行技術とメタノールの製造のためのプロセスとの組合せは、非常に複雑である。
【００１４】
さらに、先行技術のプロセスによる方法は、大量のエネルギーを消費する。
【００１５】
それ故に、本発明の目的は、ジメチルエーテルのより効率的な製造のための方法を提供することである。さらに、簡単に制御し得る、ジメチルエーテルの製造のためのプロセスを提供することが、本発明の目的である。本発明の他の目的は、メタノール製造プラントおよび原料供給として役立つ能力を有する他のプラントにおいて、濃度、圧力、流量、および温度の安定化に対しより高いレベルの制御を得ることである。
【００１６】
本発明の追加の目的は、メタノールの調製のための方法と容易に組み合わせることができる、ジメチルエーテルの製造のためのプロセスを提供することである。これらの方法は、異なるレベルの純度を有するメタノール流が、プロセスの中ほどおよび最後にて生成するGTF(ガスから燃料へ(gas to fuel))のような状況において特に興味深い。
【００１７】
なおさらには、少量のエネルギーしか必要とせず、それ故に費用対効果があるジメチルエーテルの製造のためのプロセスを提供することが、本発明の目的である。
【００１８】
本目的は、請求項に記載された主題によって解決される。さらに、本発明は以下の項目に関する。
【００１９】
1. ジメチルエーテルの製造のための改良プロセスであって、
(a) 固定床固体酸性触媒構造体を具備した予備反応器の中に、メタノールを含有する第1の流を供給し、それによってメタノールの少なくとも一部を接触反応させ、ジメチルエーテルおよび水を生成させる工程と、
(b) 予備反応器の生成物流の少なくとも一部を蒸留カラム反応器に供給する工程と、
(c) 蒸留反応領域において前記メタノールを含有する流を蒸留構造体に接触させ、それによってメタノールの少なくとも一部を接触反応させ、ジメチルエーテルおよび水を生成させる工程と、
(d) 結果として生じたジメチルエーテル生成物を水および未反応原料から分別する工程と、
(e) ジメチルエーテル生成物を、ジメチルエーテルを含有する第1の流として、蒸留カラム反応器から取り出す工程と、
(f)水および未反応原料を、第2の流として取り出す工程と
を含むプロセスが提供される。さらに、問題は以下の項目によって解決される。
【００２０】
2. 前記予備反応器の生成物流が、液相および/または気相として蒸留カラム反応器に供給される項目1によるプロセス。
【００２１】
3. 前記予備反応器の流を少なくとも2つの副流に分割し、異なる供給領域にて蒸留カラム反応器の中に供給する、項目1および/または2によるプロセス。
【００２２】
4. 蒸留カラム反応器に供給される前記予備反応器の生成物流が、20重量%ないし100 重量%未満のメタノールを含有する、先行する項目の少なくとも1つによるプロセス。
【００２３】
5. 蒸留カラム反応器に供給される前記予備反応器の生成物流が、0重量%ないし50重量%のジメチルエーテルを含有する、先行する項目の少なくとも1つによるプロセス。
【００２４】
6. 蒸留カラム反応器に供給される前記予備反応器の生成物流の温度が、120ないし150℃の範囲にある、先行する項目の少なくとも1つによるプロセス。
【００２５】
7. メタノールを含有する第2の流が蒸留カラム反応器に加えられる、先行する項目の少なくとも1つによるプロセス。
【００２６】
8. メタノールを含有する第2の流が気相として加えられる、項目7によるプロセス。
【００２７】
9. 前記メタノールを含有する第2の流の温度が150ないし220℃の範囲にある、項目7または8によるプロセス。
【００２８】
10. メタノールを含有する第2の流に対する、蒸留カラム反応器に供給される前記予備反応器の生成物流の重量比が1.5ないし3.3の範囲にある、項目7ないし9の少なくとも1つによるプロセス。
【００２９】
１１. 予備反応器が、固定床固体酸性触媒構造体としての酸性樹脂を含む、先行する項目の少なくとも1つによるプロセス。
【００３０】
12. 蒸留カラム反応器中の圧力が8ないし10 barの範囲にある、先行する項目の少なくとも1つによるプロセス。
【００３１】
13. 蒸留カラム反応器の反応領域中の温度が130ないし150℃の範囲にある、先行する項目の少なくとも1つによるプロセス。
【００３２】
14. ジメチルエーテルを含有する第1の流の少なくとも一部が、還流として戻される、先行する項目の少なくとも1つによるプロセス。
【００３３】
15. 蒸留カラム反応器中で使用される触媒が酸性樹脂である、先述の任意の項目によるプロセス。
【００３４】
16. システムがガス用の少なくとも1つの出口を含む、先行する項目の少なくとも1つによるプロセス。
【００３５】
17. システムが、蒸留カラム反応器からのジメチルエーテル生成物を凝縮するための凝縮器を含み、ガス用の出口が凝縮器の中または後に配置される、項目16によるプロセス。
【００３６】
18. メタノールを含有するガス流が、蒸留カラム反応器の底部に形成された液表面より下に注入される、先行する項目の少なくとも1つによるプロセス。
【００３７】
19. プロセスが、メタノールを製造するためのプロセスと組合される、先行する項目の少なくとも1つによるプロセス。
【００３８】
本発明のプロセスは、メタノールを製造するためのプロセスと容易に組合わせることができる。本発明によるプロセスとメタノールを製造するためのプロセスとの組合わせは、全プロセスのエネルギー消費および簡略化に関しての改良を伴う。
【００３９】
驚くべきことに、本発明によるプロセスは、高純度の生成物を提供する。
【００４０】
本発明に使用される予備反応器は、仕込み流中に存在するメタノールの一部を生成物に変換し、それ故に、流の濃度をRD塔の操作条件により要求される最適値に調節することによって異なる液相濃度の使用を可能にする。
【００４１】
さらに、予備反応器の使用は、RDカラムの反応領域のサイズの縮小を可能にする。
【００４２】
本プロセスの特別の態様によれば、非凝縮性ガス種の除去は、任意の所望される地点でのジメチルエーテル製造と他のプロセスとの統合を簡略化する。
【００４３】
本発明の態様によれば、非凝縮性ガスおよび種々の流の濃度変化の扱いを助ける手段を実行することによって達成され得る。
【００４４】
この点において、RD-DME製造プロセスと非FT GTL(気体から液体へ(gas to liquid))のような他のプロセスのブロックとの統合は非常に重要である。このような統合は、異なる濃度のメタノールの仕込みを扱うRD-DME製造ユニットの能力を要求する。RDプロセスと他のユニットを統合するために、(異なるユニット間の流の特徴に関しては)本プロセスは、システムを、異なる濃度を有する流および付随する非凝縮性ガス流の取り扱いに適合させる。
【００４５】
さらなる改良は、塔の底部にてガス流、例えば直接蒸気を供給することによって、および異なる量のメタノールを含有する2つ以上の仕込みを使用することによって達成され得る。直接蒸気により予熱することおよび再沸騰流として直接蒸気を使用することの結果として、仕込みセクション中の一部の熱交換器のような他の装置およびリボイラーを除去することができる。さらに、先述した特徴は、システムを仕込みの水分含有量に対してより柔軟にし、システムの制御性を向上させる。
【００４６】
本発明の好ましい態様によれば、塔の底部にてガス流、例えば直接蒸気を供給することによって、制御システムを簡略化することができる。この方法で、塔の温度は、塔の底部における蒸気の流入率を制御するだけで制御され得る。これは、直接蒸気を液表面の下、または上に、より好ましくは液表面の下に注入することによってなされる。本発明の他の態様によれば、直接蒸気は、適切な位置に取付けられたノズルによって液表面の下に注入される。さらに、蒸気の全てまたは一部を仕込み流の中に注入することによって、熱交換器を全く使用しないかまたはそれらのうちのわずかを使用することにより、かつ次のセクションにおいて濃度および/または温度の不安定性を生じることなく、要求される仕込みの加熱が或る程度達成され得る。
【００４７】
生成物の濃度は、還流としてジメチルエーテルを含有する第1の流の少なくとも一部を戻すことによって制御され得る。これは、RD塔の制御パラメータをより簡素なものとし、結果として廃液流バルブを開放または閉鎖し、塔の中の液面を制御するような手段を採ることによって、RDシステムを容易に制御することができる。好ましくは、還流比は5ないし9の範囲にある。
【００４８】
先述の手段を実行することによって、原料メタノールの流を(異なる気体または液体濃度のメタノールおよび/または非凝縮性化学種と共に)RD-DMEプロセスのための仕込みとして使用することが可能となる。結果として、それは、ガス種の精製、圧力調節および分離のために要求される装置および設備を減らす、および/または除く。例えば、フラッシュタンク、ポンプおよび熱交換器のような装置を除くことができる。このことは、より少ない装置を用いたプロセスをもたらすだけでなく、従来のシステムと比較して、このプロセスはより少ない一連の温度および圧力変化しか受けないであろう。
【００４９】
言及された特徴に起因する一般的な能力に加えて、プラントの中で利用可能な冷却水、および低-高圧蒸気を使用するために、塔の操作条件が調節され得る。好ましくは、プラントの中で利用可能な中圧蒸気および冷却水は、それぞれシステムの同時加熱および冷却のためのユーティリティー用として使用され得る。
【００５０】
結果として、先行技術のシステムで通常使用される装置の一部(リボイラーおよび熱交換器)はガス流、例えば直接蒸気を供給することにより置き換えることができ、そして他のプロセスと統合された場合は、ポンプおよび関連する装置、パージガススクラバー、パージされたガスのためのフラッシュタンク、メタノールのための蒸留塔および関連する装置)は除去することができる。さらに、統合されたユニットの操作コストも、通常のシステム中で生じる一連の圧力および温度変化を克服することにより削減される。言及されたことに基づいて、本発明の操作条件は、RD法を用いたメタノールの脱水によるDMEの製造のためにさらに最適化されている。通常のプロセスをメタノールユニットに統合することは、温度、圧力および濃度に深刻な一連の変化をもたらし得ることに注意すべきである。それ故に、この発明を使用する一般的なプロセスの操作コストは削減されるであろう。
【００５１】
先述したように、本発明のプロセスにおいて、メタノールを含有する第1の流は、固定床固体酸性触媒構造体を具備した予備反応器の中に供給され、それによりメタノールの少なくとも一部を接触反応させ、ジメチルエーテルおよび水を生成する。
【００５２】
好ましい態様によれば、予備反応器は、反応した液体流が予備反応器に沿った所望のいくつかの箇所で出ることができる1つ、2つ、3つまたはそれ以上の出口を含み得る。このような好ましい予備反応器を使用することは、RDカラムに供給される組成物の調節を可能にする。
【００５３】
さらに予備反応器は、好ましくは、ベール充填物(Bale packing)のようなDME蒸気を扱うことができる触媒構造体を含む。
【００５４】
好ましくは、メタノールを含有する流は、気相として予備反応器に添加され得る。メタノールの第1の仕込みは、20ないし100重量%、好ましくは80ないし100重量%のメタノールを含有し得る。
【００５５】
予備反応器は、固定床固体酸性触媒構造体触媒を含む。このような触媒は当技術において既知である。これらの触媒は、例えば酸性樹脂およびモレキュラーシーブを含む。有用なモレキュラーシーブは、ゼオライト鉱物群の多孔質結晶性三次元アルミナ-ケイ酸塩を含む。これらの触媒は、例えばUS 5,684,213およびEP-A-0 407 038に記載される。
【００５６】
予備反応器の生成物流の少なくとも一部は、蒸留カラム反応器に供給される。RD塔に供給する仕込み流は、好ましくは20ないし100重量%、より好ましくは80ないし90重量%のメタノール、および0ないし50重量%、好ましくは0.1ないし5重量%のDMEを含む。この仕込み流中の言及された成分の濃度がRD塔の条件に適合しない場合は、それらは予備反応器の中に供給されるので、流の濃度はその後、RD塔中の処理に適合する。仕込み流が最初からRD塔に入るのに都合が良い場合、前記流は予備反応器に供給されない。その仕込み流は、蒸留反応領域中の固定床固体酸性触媒構造体と接触され、それによってメタノールの少なくとも一部を接触反応させ、ジメチルエーテルおよび水を生成する。得られた生成物の混合物は、蒸留カラム内で分別される。
【００５７】
好ましくは、前記蒸留カラム反応器に供給される予備反応器の生成物流の温度は、120ないし150℃の範囲、より好ましくは125℃ないし135℃の範囲にある。予備反応器の生成物は、気相としてカラムに供給され得る。
【００５８】
さらに、蒸留カラム反応器から得られる第2の、メタノールを含有する流の少なくとも一部は、蒸留カラム反応器に戻され得る。好ましくは、第2のメタノール含有流は、気相として加えられ得る。好ましくは、第2のメタノール含有流は、蒸留カラム反応器に供給される予備反応器の生成物流よりも低いメタノール分を含む。本発明の好ましい態様によれば、メタノールを含有する第2の流に対する、蒸留カラム反応器に供給される予備反応器の生成物流の重量比は、好ましくは1.5ないし3.3の範囲、より好ましくは2.5ないし3.2の範囲にある。好ましくは、蒸留カラム反応器に供給される第2のメタノールを含有する流の温度は、120ないし220℃の範囲、より好ましくは150℃ないし220℃の範囲にある。蒸留カラム反応器から得られる第2のメタノール含有流は、蒸留カラム反応器の底部にて形成される液表面より下に注入され得る。メタノールの第2の仕込みおよび第1の仕込みの混合物から生じた流は、20重量%ないし100重量%未満、好ましくは80重量%ないし90重量%のメタノールを含有し得る。
【００５９】
本発明の好ましい態様によれば、予備反応器の流は少なくとも2つの副流に分割され、かつ異なる供給領域にて蒸留カラム反応器の中に供給され得る。その態様は、反応温度を調節することによって本システムの制御性を向上させる。
【００６０】
さらに、蒸留カラム反応器は、予備反応器中では反応なかったが、蒸留カラム反応器に直接供給されるメタノール仕込みを供給され得る。好ましくは、予備反応器中では反応していないメタノール仕込みは、蒸留カラム反応器に供給される予備反応器の生成物流よりも高いメタノール分を含有する。
【００６１】
先述したように、メタノールを含有するガス流は、蒸留カラム反応器に供給され得る。好ましくは、ガス流は蒸留カラム反応器の底部に形成される液表面より下に注入される。
【００６２】
蒸留カラム反応器を操作する方法、すなわち条件の厳密さは、所望の結果を得るためにオペレーターによって決定される。カラムの圧力は、所望される程度の反応が得られるまで増大される。好ましくは、蒸留カラム反応器中の圧力は8ないし10 barの範囲にある。反応系の温度は適用された圧力に依存する。好ましくは、蒸留カラム反応器の反応領域中の温度は、130ないし150℃の範囲にある。蒸留カラム反応器は、固定床固体酸性触媒構造体を含む。先述した酸カチオン交換樹脂またはモレキュラーシーブのいずれかが反応に使用され得る。このような触媒の例は、先述した文献中で言及されている。好ましくは、ベール充填触媒が使用される。
【００６３】
この反応において、エーテル生成物および水の双方が、反応を完了まで押し進めるために除去されなければならない。水が、おそらくアルコール混入物を有する塔底留出物として、かつジメチルエーテルが塔頂留出物として取り出される。水はジメチルエーテルと共沸混合体を生成しないので、この態様において生成物の回収は比較的簡単である。
【００６４】
通常、システムは蒸留カラム反応器からのジメチルエーテル生成物を凝縮させるための凝縮器を含む。蒸留カラムのガス生成物は、好ましくは30℃ないし50℃、より好ましくは37℃ないし45℃の範囲の温度にて凝縮される。好ましくは、システムは凝縮器内、または凝縮器の後ろに配置された、ガス用の少なくとも1つの出口を含む。ガス用の出口は、凝縮器中で凝縮されないガスを取り出すために使用され得る。このようなガスは、「非凝縮性ガス」と表現されるであろう。非凝縮性ガスは、他の化合物の製造において燃料または反応物として使用され得る。
【００６５】
還流は、好ましくはシステムに含まれる。還流比は、0.5ないし25 : 1、好ましくは5 : 1ないし9 : 1の範囲に渡って変化し得る。実際、高い比率は短い触媒床を補うために使用され得る。
【００６６】
この態様の他の利点は、水からアルコールを蒸留するために塔の下部を操作することによって塔底留出物として出る水からアルコールが実質的に取り出され得ることである。これは、蒸留塔反応器中の通過を減らし得るものであり、このことは、一旦反応器から出た水からアルコールを回収するための他の蒸留塔の除去による見返りを越えるものである。
【００６７】
好ましい態様によれば、本プロセスはメタノールを製造するためのプロセスと組合される。
【００６８】
本発明によるジメチルエーテルを製造するための好ましいプロセスを図1に示す。システムは、先述したような予備反応器(12)と、反応蒸留(RD)カラム(10)と、凝縮器(13)と、ガス(3)用の出口を具備した気液分離タンク(11)とを含む。
【００６９】
図1に示したプロセスによれば、メタノールを含有するガス流、例えば直接蒸気は、加熱流として使用される。メタノールを含有するガス流は、800ないし1400 kPaの範囲の圧力を持つ。ガス流は、塔の底部にて再沸騰流(流14)を提供し、仕込み流(流2)を加熱する。仕込み流の加熱は、直接蒸気または熱交換器のいずれか(流1)を使用して達成され得る。
【００７０】
RD-DME塔と同じ、または異なる触媒のいずれかによって充填された予備反応器は、仕込み濃度を最適値に調節するために使用され得る。本発明の好ましい態様によれば、前記予備反応器は酸性樹脂によって充填される。
【００７１】
凝縮システムは、操作圧力下にて、還流および製造されたDMEを、言及された流の平衡沸点(equilibrium boiling point)と等しい温度で、所望される純度の液体流の形態で供給することを可能にする。
【００７２】
非凝縮性ガスは、流3によって、または凝縮器を出る任意の適当な流のいずれかによってシステムを出る。
【００７３】
塔の底部において、直接蒸気はストリッピング流(流14)の役割を果たす。塔の底部での生成物は、変換されなかったいくらかのメタノールを含有する水性の流であり、かつその純度は、取り出しとさらなる精製操作のために許容されるレベルに制御される(異なる量の蒸気および程度の異なる過飽和蒸気を使用することによって)。
【００７４】
図1のプロセスに使用されるRD-DME塔の充填床は、酸性樹脂触媒または他の適当な触媒を含有する縫われた布のパック(sewed cloth pack)を含むベール充填の形態である。
【００７５】
最適な流体力学条件は、RD塔全体に渡る温度および濃度プロファイルを調節するために適用され、「最適な流体力学条件」とは、還流(流6)の量、塔に入る再沸騰流(流14)の量および塔に入る仕込み流の分割比のことを言う。
【００７６】
塔の頂部での還流のための最適範囲は、5~9と考えられる。塔の圧力を変更し(8-10 barの範囲で)、DME還流(流6)を調節することは、塔の異なる地点にて対応する温度を最適化する。最適温度は、富化セクションにおいて38~130℃の範囲にあり、ストリッピングセクションにおいては150~170℃の範囲にあり、反応セクションにおいては130~150℃の範囲にある。ベール充填触媒床を使用することによって、床の溢出および乾燥の問題に直面すること無く、塔の中で広範囲の気体および液体輸送を可能にする。
【００７７】
ポンプを使用することによって(図1)、メタノール仕込み(流2)は最適圧力(8~10 bar)に到達する。これは、メタノールプラントからの高圧メタノール流を使用することによっても達成され得る。要求される仕込みの温度(操作圧力下での平衡沸点である)に到達させるために、メタノールを含有するガス流が仕込み流に注入される。直接蒸気と他の加熱システムの任意の組合わせも、この目的のために使用され得る。
【００７８】
20~100重量%、好ましくは80~90重量%のメタノール濃度を持つ仕込みは、最適な反応条件に到達する。一旦圧力が8~10 barに到達すると、他の操作条件はシステムの他のパーツの特定の設計によりそれらの最適値に設定される。これは、予備反応器を使用することおよび仕込みを分割することによって達成され、これらは広範囲の仕込み条件に対し容易に適用可能である。
【００７９】
仕込み中のメタノール濃度に依存して、仕込みの一部または全部は予備反応器に入り、その後RD-DME塔に向かう。予備反応器(12)に入った後、仕込みの濃度は変化し、予備反応器の条件は、濃度がRD-DMEプロセスのために要求される最適値に到達するように設定され得る。これは、仕込み中のメタノールの一部をDMEに変換することによって達成される。仕込み中のメタノールおよび水の量に関して、および触媒床のより良い利用のために、予備反応器を出た処理された仕込みは、流体力学濃度係数を用いることによって塔の安定操作が保証されるように、1つ以上の所望の地点からRD塔に入る2つ以上の副流(例えば、流2/および3//)に分割される。成分の濃度を気液輸送に適合する量に至るまで調節するために、以下の手順が用いられる。
【００８０】
仕込み流中でメタノール濃度が低い場合、仕込みは直接蒸気を使用せずに下部の枝管を介して塔に入る。仕込み中でメタノール濃度が高い場合、仕込みは直接蒸気を使用して上部の枝管を介して塔に入る。
【００８１】
塔の頂部を出る流(流5)は、凝縮器中で生成物流(13)として液化され、その一部はRDカラム(10)に(還流比で)リサイクル(6)される。残りは生成物として貯蔵される。
【００８２】
分離は、別個の装置としての、または凝縮器(13)の部分としての気-液タンク(11)中で生じる。
【００８３】
再沸騰流は、塔の底部での主として水を含む生成物の一部の形態で供給され、直接蒸気によって気化され得る。
【００８４】
直接蒸気が、液体を通過せずに液表面より上に注入され、そして再沸騰流の役割を果たすことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】記載なし
【図１】
2009079036.tif 000003
【外国語明細書】
2009079036000001.pdf