СПОСОБ РЕЦИКЛИНГА МЕТАНОЛА В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ ДИМЕТИЛОКСАЛАТА ИЗ СИНТЕЗ-ГАЗА
METHANOL PROCESSING METHOD IN THE PROCESS OF PRODUCING DIMETHYL OXALATE BY GAS SYNTHESIS

Перекрестная ссылка на родственную заявку
Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании заявки на патент Китая CN 201410314475.8, поданной в патентное ведомство Китая 3 июля 2014 года, которая включена в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение относится к технической области получения диметилоксалата из синтез-газа и, в частности, к способу рециклинга метанола в процессе получения диметилоксалата из синтез-газа.
Уровень техники
Газофазная каталитическая реакция конденсации СО при атмосферном давлении для получения диметилоксалата (ДМО) состоит, в основном, из двух стадий, включающих реакцию конденсации и реакцию окислительной этерификации. В реакции окислительной этерификации образуется метилнитрит (МН), который действует как окислитель и промежуточное соединение в реакции конденсации. В свою очередь NO, образующийся в реакции конденсации, является реагентом в реакции окислительной этерификации. Таким образом, согласованность реакций конденсации и реакции окислительной этерификации является ключом для создания экологически чистой и не загрязняющей окружающую среду замкнутой системы.
Уравнение реакции конденсации приведено ниже:
Уравнение реакции окислительной этерификации приведено ниже:
Метилнитрит, полученный в реакции окислительной этерификации, направляют обратно на реакцию конденсации.
Общее уравнение реакции приведено ниже:
В процессе синтеза диметилоксалата газофазную каталитическую реакцию конденсации между метилнитритом и СО выполняют на катализаторе и получают в результате диметилоксалат. Одновременно протекает побочная реакция с образованием диметилкарбоната (ДМК). Основная побочная реакция приведена ниже:
Метилнитрит может разлагаться с образованием NO, метилформиата (МФ) и метанола. Уравнение реакции приведено ниже:
2
2
При наличии воды метилформиат и диметилкарбонат вступают в реакции гидролиза. В реакции гидролиза метилформиата образуется муравьиная кислота и метанол. Муравьиная кислота является высоко коррозионным веществом и, следовательно, может разъедать оборудование. В реакции гидролиза диметилкарбоната образуется метанол и СО. СО рециркулирует и накапливается в системе, и трудно отделяем. Уравнения реакций гидролиза приведены ниже:
В этом случае рецикл метилнитрита из неочищенного метанола и разделение метилформиата и диметилкарбоната значительно влияет на безопасность и экономическую эффективность технологии производства этиленгликоля.
В предшествующем уровне техники были предложены способы рециклинга метанола в процессе получения диметилоксалата путем реакции каталитической конденсации СО. Например, согласно литературному источнику CN 102911059 A, газофазные и жидкофазные потоки, содержащие метилнитрит, подают в ректификационную колонну. Верхний поток ректификационной колонны содержит метилнитрит, а поток в ее нижней части содержит метанол и воду. Количество тарелок в ректификационной колонне находится в диапазоне от 10 до 50, температура в ее нижней части находится в диапазоне от 50 до 200°C, температура в ее верхней части находится в диапазоне от 10 до 100°C, коэффициент дефлегмации находится в диапазоне от 0,2 до 3,0, и рабочее давление находится в диапазоне от 50 до 400 КПа.
В настоящее время способ разделения азеотропной смеси диметилкарбоната и метанола включает процесс, выбранный из группы, состоящей из экстрактивной перегонки, мембранного разделения и перегонки с переменным давлением. Согласно литературным источникам CN 200610169592.5, CN 200710064633, CN 200710121912, CN 200810145291 и CN 201310034796, смесь диметилкарбоната и метанола разделяют при помощи мембраны, поскольку мембрана обладает различной осмотической селективностью в отношении метанола и диметилкарбоната. Однако нельзя утверждать, что полученная чистота потока имеет высокую экономическую эффективность и, следовательно, указанный поток во многих случаях необходимо перегонять дополнительно.
Согласно литературному источнику CN 201310098177, смесь диметилкарбоната и метанола, подлежащую разделению, подают при атмосферном давлении в экстракционную ректификационную колонну в ее среднюю секцию, а экстрагирующий агент (который представляет собой этиленгликоль) подают в ее верхнюю часть с соотношением растворителя в диапазоне от 1 до 3 и коэффициентом дефлегмации, равным 2. Метанол высокой чистоты извлекают в верхней части экстракционной ректификационной колонны, а диметилкарбонат и экстрагирующий агент извлекают в нижней ее части. Фракция из нижней части экстракционной ректификационной колонны поступает в колонну отгонки экстрагирующего агента с коэффициентом дефлегмации, равным 3. Диметилкарбонат извлекают в верхней части экстракционной ректификационной колонны, а экстрагирующий агент выделяют в нижней ее части. Экстрагирующий агент может быть использован повторно.
В литературном источнике CN 101381309 В диметилкарбонат выделяют из смеси диметилкарбоната и метанола при помощи азеотропной перегонки под пониженным давлением и азеотропной перегонки под высоким давлением, выполняемых в процессе со спаренными колоннами. Кроме того, рециклизуют метанол.
Однако в предшествующем уровне техники нет сведений об удалении метилформиата в процессе получения этиленгликоля, например, из угольного синтез-газа. В современном производственном оборудовании нельзя избежать образования метилформиата. Поскольку в процессе получения этиленгликоля из синтез-газа используют большое количество метанола, то учитывая экономическую эффективность, его необходимо использовать повторно. Если в рециклированном метаноле накапливается слишком много метилформиата, то, с одной стороны, метилформиат будет разлагаться с образованием муравьиной кислоты, которая разъедает оборудование и трубы, а с другой стороны, будет снижаться концентрация метанола и, следовательно, будет увеличиваться объем циркулирующего метанола, в результате чего будет увеличиваться и потребление электроэнергии. Следовательно, очень важно выделение метилформиата.
Краткое описание изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа рециклинга метанола в процессе получения диметилоксалата из синтез-газа. Метанол, рециклированный при помощи способа согласно настоящему изобретению, имеет высокую степень чистоты и может быть напрямую возвращен в процесс получения диметилоксалата в качестве реагента или абсорбента, в результате чего может быть улучшена эффективность рециклинга метанола. Кроме того, указанный способ имеет преимущество простоты стадий и низкого расхода электроэнергии. В то же время, согласно указанному способу, может быть не только уменьшена коррозия технологического оборудования и трубопроводов, обусловленная накапливанием остаточного метилформиата в метаноле, но и улучшено качество конечного этиленгликоля, получаемого на стадиях выделения и очистки процесса получения диметилоксалата.
Согласно настоящему изобретению, представлен способ рециклинга метанола в процессе получения диметилоксалата из синтез-газа, включающий стадии:
i) подачи неочищенного потока метанола, содержащего метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, в первую разделительную колонну и получения метилнитрита в верхней части первой разделительной колонны и неочищенного потока метанола, содержащего метилформиат и диметилкарбонат, в ее нижней части;
ii) подачи неочищенного потока метанола, содержащего метилформиат и диметилкарбонат, во вторую разделительную колонну и получения метилформиата в верхней части второй разделительной колонны и неочищенного потока метанола, содержащего диметилкарбонат, в ее нижней части; и
iii) подачи неочищенного потока метанола, содержащего диметилкарбонат, в установку по разделению диметилкарбоната и метанола и получения после разделения потока диметилкарбоната и потока метанола.
Способ согласно настоящему изобретению также можно интерпретировать как способ очистки отходов в процессе получения диметилоксалата из синтез-газа. В соответствии со способом утилизации отходов, также может быть рециклирован метилформиат, посредством чего может быть улучшено качество рециклированного метанола. Отходы согласно настоящему изобретению, как правило, относятся к любому потоку, содержащему метилнитрит, метилформиат, диметилкарбонат и метанол, полученному в процессе получения диметилоксалата из синтез-газа.
Как описано в разделе «Уровень техники», в предшествующем уровне техники маловероятно, что уделено внимание удалению метилформиата из жидких отходов (т.е. в потоке продукта процесса получения диметилоксалата из синтез-газа, из которого удален диметилоксалат), полученных в процессе получения диметилоксалата из синтез-газа, и, следовательно, побочный метилформиат остается в рециклированном метаноле. По мере накопления метилформиата, в результате разложения метилформиата образуется муравьиная кислота, которая разъедает оборудование и трубопроводы. В то же время снижается концентрация метанола. Следовательно, циркулирующий объем метанола необходимо увеличивать, что приводит к увеличению расхода электроэнергии, или следует сливать рециклированный метанол, например, для дополнительной очистки. Однако автор настоящего изобретения обнаружил описанную выше проблему и обосновал ее важность. Автор настоящего изобретения путем экспериментов и сравнений обнаружил, что выделение метилформиата может значительно влиять на экономическую эффективность процесса получения диметилоксалата и последующего процесса получения этиленгликоля. Кроме того, выделенный метилформиат также может быть рециклирован для дальнейшего использования и иметь определенную промышленную ценность и экономический пользу. Таким образом, может быть реализовано настоящее изобретение.
В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения метанол, рециклированный на стадии iii), напрямую направляют в реактор этерификации процесса получения диметилоксалата из синтез-газа в качестве реагента или в разделительные колонны указанного процесса в качестве абсорбента. «Напрямую» означает, что метанол, рециклированный на стадии iii), не требует дополнительной очистки и может быть напрямую направлен в реактор синтеза процесса получения диметилоксалата из синтез-газа в качестве реагента или обратно в разделительные колонны указанного процесса в качестве абсорбента.
Метилформиат, выделенный на указанной стадии i), также может быть напрямую возвращен в реактор конденсации, в котором получают диметилоксалат по реакции каталитической конденсации СО.
Согласно настоящему изобретению, синтез-газ может быть любым синтез-газом, содержащим СО и водород. Например, синтез-газ может быть получен из угля, природного газа, коксового газа, доменного колошникового газа, хвостового газа обжига карбида кальция или нефти.
Предпочтительно, в неочищенном потоке метанола, содержащем метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат на стадии i), содержание метилнитрита находится в диапазоне 0,1-10 масс. %, предпочтительно в диапазоне 0,5-8 масс. %, содержание метилформиата находится в диапазоне 0,1-25 масс. %, предпочтительно в диапазоне 0,5-25 масс. %, содержание диметилкарбоната находится в диапазоне 0,1-28 масс. %, предпочтительно в диапазоне 0,5-24 масс. %, и содержание метанола находится в диапазоне 50-99 масс. %, предпочтительно в диапазоне 50-96 масс. %.
В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения рабочее давление по манометру в верхней части первой разделительной колонны находится в диапазоне 0-1,0 МПа, предпочтительно в диапазоне 0,1-0,8 МПа, рабочая температура в ее верхней части находится в диапазоне 20-100°C, предпочтительно в диапазоне 30-80°C, и рабочая температура в ее нижней части находится в диапазоне 50-140°C, предпочтительно в диапазоне 86-129°C.
В настоящем описании, если не указано иное, давление относится к давлению по манометру.
Согласно настоящему изобретению первая разделительная колонна может быть насадочной колонной или тарельчатой колонной. Предпочтительно, число теоретических тарелок первой разделительной колонны находится в диапазоне 5-30, предпочтительно в диапазоне 10-25.
В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения рабочее давление по манометру в верхней части второй разделительной колонны находится в диапазоне 0,1-1,0 МПа, рабочая температура в ее верхней части находится в диапазоне 30-120°C, и рабочая температура в ее нижней части находится в диапазоне 60-140°C.
В дополнительном предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения рабочее давление по манометру в верхней части второй разделительной колонны находится в диапазоне 0,1-0,8 МПа, более предпочтительно в диапазоне 0,15-0,5 МПа, рабочая температура в ее верхней части находится в диапазоне 56-109°C, и рабочая температура в ее нижней части находится в диапазоне 81-139°C, более предпочтительно в диапазоне 91-129°C.
Согласно настоящему изобретению, вторая разделительная колонна может быть насадочной колонной или тарельчатой колонной с числом теоретических тарелок в диапазоне 10-50, предпочтительно в диапазоне 15-45.
В соответствии со способом согласно настоящему изобретению, в установке для разделения диметилкарбоната и метанола может происходить разделение метанола и диметилкарбоната в результате процесса, выбранного из группы, состоящей из мембранного разделения, экстракционной перегонки и перегонки с переменным давлением. Технологии разделения диметилкарбоната и метанола хорошо известны в данной области техники. Например, в литературных источниках CN 200610169592.5, CN 200710064633, CN 200710121912, CN 200810145291 и CN 201310034796 смесь диметилкарбоната и метанола разделяют при помощи мембраны, поскольку мембрана обладает различной осмотической селективностью в отношении метанола и диметилкарбоната. Согласно литературному источнику CN 201310098177, смесь диметилкарбоната и метанола, подлежащую разделению, подают при атмосферном давлении в экстракционную ректификационную колонну в ее средней секции, а экстрагирующий агент (который представляет собой этиленгликоль) подают в ее верхней части с соотношением экстрагирующего агента к жидкости, подлежащей разделению, в диапазоне от 1 до 3 и коэффициентом дефлегмации, равным 2. Метанол высокой чистоты извлекают в верхней части ректификационной колонны, а диметилкарбонат и экстрагирующий агент извлекают в нижней ее части. Фракция из нижней части ректификационной колонны поступает в колонну отгонки экстрагирующего агента с коэффициентом дефлегмации, равным 3. Диметилкарбонат выделяют в верхней части колонны отгонки экстрагирующего агента, а экстрагирующий агент выделяют в нижней ее части. Экстрагирующий агент может быть использован повторно. В литературном источнике CN 101381309 B диметилкарбонат выделяют из смеси диметилкарбоната и метанола при помощи азеотропной перегонки под пониженным давлением и азеотропной перегонки под высоким давлением, выполняемых в процессе со спаренными колоннами.
В соответствии со способом согласно настоящему изобретению, неочищенный поток метанола, содержащий метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, предпочтительно подают в первую разделительную колонну в ее верхней части. Поскольку метилнитрит имеет низкую температуру кипения, то его выделение может быть относительно простым. Поток, содержащий метилнитрит, предпочтительно подают в первую разделительную колонну в верхней ее части. В этом случае дефлегматор первой разделительной колонны может отсутствовать.
В соответствии со способом согласно настоящему изобретению, неочищенный поток метанола, содержащий метилформиат и диметилкарбонат, предпочтительно подают во вторую разделительную колонну в ее средней секции.
Поскольку получение диметилоксалата из синтез-газа представляет собой процесс, предшествующий процессу получения этиленгликоля, то настоящее изобретение дополнительно обеспечивает способ рециклинга метанола в способе получения этиленгликоля из синтез-газа, включающий описанные выше стадии способа рециклинга метанола в процессе получения диметилоксалата из синтез-газа.
Кроме того, настоящее изобретение дополнительно обеспечивает способ получения диметилоксалата из синтез-газа, включающий стадии:
a) осуществления реакции метанола, кислорода и NO в реакторе этерификации и получения газофазного реакционного потока, содержащего метилнитрит, и жидкофазного потока, содержащего метанол, воду, азотную кислоту, метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, последующего получения неочищенного потока I метанола, содержащего метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, после удаления тяжелых компонентов из жидкофазного потока,
b) осуществления реакции между СО, выделенного из синтез-газа, и газофазным реакционным потоком, полученным на стадии а), в присутствии катализатора, содержащего элементы платиновой группы, в реакторе конденсации и получения реакционного потока, содержащего диметилоксалат, метилнитрит, метилформиат, диметилкарбонат, NO и метанол,
c) выделения диметилоксалата из реакционного потока, полученного на стадии b), и получения неочищенного потока II метанола, содержащего метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, и газофазного потока, содержащего NO, последующего возврата указанного газофазного потока в реактор этерификации на стадии а),
d) рециклинга метанола из неочищенного потока I метанола, полученного на стадии а), и/или из неочищенного потока II метанола, полученного на стадии b), и факультативно из любых других неочищенных потоков метанола, содержащих метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, которые образуются в процессе получения диметилоксалата, при помощи вышеупомянутого способа рециклинга метанола согласно настоящему изобретению, и
e) возврата метанола, полученного на стадии d), в реактор этерификации на стадии а) и/или в абсорбционную колонну процесса получения диметилоксалата, для которой необходим метанол.
В способе получения диметилоксалата из синтез-газа согласно настоящему изобретению условия на стадиях а) и b) являются общепринятыми и хорошо известными в данной области техники.
В соответствии со способом согласно настоящему изобретению, неочищенный поток метанола, содержащий метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, подают в первую разделительную колонну (колонну выделения нитрита) и получают метилнитрит в верхней части первой разделительной колонны. Неочищенный поток метанола, из которого удален метилнитрит, подают во вторую разделительную колонну (колонну удаления легкого компонента) и удаляют метилформиат, который представляет собой более легкий компонент, в верхней части второй разделительной колонны. После удаления метилформиата неочищенный поток метанола содержит небольшое количество диметилкарбоната. После дополнительного разделения метанол направляют для дальнейшего применения, а диметилкарбонат сливают в качестве продукта.
В соответствии со способом согласно настоящему изобретению, количество метилформиата, накапливающегося в системе, может быть уменьшено, и, следовательно, может быть снижена вероятность коррозии трубопроводов и оборудования. Чистота циркулирующего метанола может быть повышена, а объем циркулирующего метанола может быть снижен и, следовательно, может быть уменьшен расход электроэнергии. Настоящее изобретение имеет очевидное экономическое преимущество и может обеспечивать достижение благоприятного технического эффекта.
Краткое описание сопровождающих графических материалов
На фиг. 1 представлена блок-схема процесса осуществления способа согласно настоящему изобретению.
Подробное описание вариантов реализации изобретения
Настоящее изобретение будет далее описано со ссылкой на сопровождающие графические материалы и варианты реализации, которые ни в коем случае не следует толковать как ограничение настоящего изобретения.
Как показано ни фиг. 1, неочищенный поток I метанола, содержащий метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, сначала подают в первую разделительную колонну Т-101 и при условиях разделения выделяют метилнитрит 2 в верхней ее части. Метилнитрит 2 может быть возвращен в реактор конденсации (не показан). Остаток 3 из нижней части первой разделительной колонны Т-101 поступает во вторую разделительную колонну Т-102, и в верхней части второй разделительной колонны Т-102 извлекают метилформиат 5. Метилформиат 5 может быть далее использован, например, в процессе получения муравьиной кислоты, формамида, СО высокой чистоты и т.п. Остаток 7, полученный из второй разделительной колонны Т-102, содержит большое количество метанола и небольшое количество диметилкарбоната. Смесь метанола и диметилкарбоната подают в установку Х-101 для разделения метанола и диметилкарбоната. Выделенный метанол 9 может быть использован повторно, например, метанол может быть подан в предыдущий реактор (не показан) для получения диметилоксалата из синтез-газа. Диметилкарбонат 8 сливают в качестве продукта.
Пример 1
Неочищенный поток I метанола, содержащий метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, подают в первую разделительную колонну Т-101. Метилнитрит 2 выделяют в верхней части первой разделительной колонны Т-101 и возвращают в реактор конденсации. Остаток 3 из нижний части первой разделительной колонны Т-101 подают во вторую разделительную колонну Т-102, и в верхней части второй разделительной колонны Т-102 извлекают метилформиат 5. Остаток 7 из нижней части второй разделительной колонны, содержащий большое количество метанола и небольшое количество диметилкарбоната, получают в нижней части Т-102. Остаток 7 подают в установку Х-101 для разделения метанола и диметилкарбоната и после разделения получают метанол 9, который возвращают в процесс получения диметилоксалата из синтез-газа и используют в качестве реагента в реакторе указанного процесса или в качестве абсорбента в разделительной колонне указанного процесса. Диметилкарбонат 8 сливают в качестве продукта. Ниже представлены конкретные условия эксплуатации.
Скорость подачи неочищенного потока I метанола, содержащего метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, составляет 5000 кг/час. В неочищенном потоке I метанола содержание метилнитрита составляет 0,5 масс. %, содержание метилформиата составляет 0,5 масс. %, содержание диметилкарбоната составляет 5 масс. %, и содержание метанола составляет 94 масс. %.
Количество теоретических тарелок первой разделительной колонны Т-101 равно 5, рабочее давление в верхней части первой разделительной колонны составляет 0,1 МПа (здесь и далее - по манометру), рабочая температура в верхней ее части равна 81°C, и рабочая температура в нижней ее части равна 85°C.
Число теоретических тарелок второй разделительной колонны Т-102 равно 35, рабочее давление в верхней части второй разделительной колонны составляет 0,1 МПа, рабочая температура в верхней ее части равна 58°C, и рабочая температура в нижней ее части равна 94°C.
Состав каждого из основных потоков представлен в Таблице 1.
При нормальных условиях эксплуатации нагрузка ребойлера в первой разделительной колонне Т-101 составляет 0,324 МВт. Нагрузка ребойлера во второй разделительной колонне Т-102 составляет 0,384 МВт, а нагрузка конденсатора в нем составляет 0,353 МВт.
Пример 2
Реализация примера 2 является такой же, как в примере 1, за исключением конкретных условий эксплуатации, которые представлены ниже.
Скорость подачи неочищенного потока I метанола, содержащего метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, составляет 10000 кг/час. В неочищенном потоке I метанола содержание метилнитрита составляет 8 масс. %, содержание метилформиата составляет 20 масс. %, содержание диметилкарбоната составляет 20 масс. %, и содержание метанола составляет 52 масс. %.
Число теоретических тарелок первой разделительной колонны Т-101 равно 25, рабочее давление в верхней части первой разделительной колонны составляет 0,7 МПа, рабочая температура в верхней ее части равна 30°C, и рабочая температура в нижней ее части равна 118°C.
Число теоретических тарелок второй разделительной колонны Т-102 равно 45, рабочее давление в верхней части второй разделительной колонны составляет 0,7 МПа, рабочая температура в верхней ее части равна 100°C, и рабочая температура в нижней ее части равна 129°C.
Состав каждого из главных потоков представлен в Таблице 2.
При нормальных условиях эксплуатации нагрузка ребойлера в первой разделительной колонне Т-101 составляет 0,494 МВт. Нагрузка ребойлера во второй разделительной колонне Т-102 составляет 1,100 МВт, а нагрузка конденсатора в нем составляет 1,137 МВт.
Пример 3
Реализация примера 3 является такой же, как в примере 1, за исключением конкретных условий эксплуатации, которые представлены ниже.
Скорость подачи неочищенного потока I метанола, содержащего метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, составляет 10000 кг/час. В неочищенном потоке I метанола содержание метилнитрита составляет 2 масс. %, содержание метилформиата составляет 1 масс. %, содержание диметилкарбоната составляет 20 масс. %, и содержание метанола составляет 77 масс. %.
Число теоретических тарелок первой разделительной колонны Т-101 равно 15, рабочее давление в верхней части первой разделительной колонны составляет 0,5 МПа, рабочая температура в верхней ее части равна 43°C, и рабочая температура в нижней ее части равна 118°C.
Число теоретических тарелок второй разделительной колонны Т-102 равно 15, рабочее давление в верхней части второй разделительной колонны составляет 0,3 МПа, рабочая температура в верхней ее части равна 75°C, и рабочая температура в нижней ее части равна 105°C.
Состав каждого из главных потоков представлен в Таблице 3.
При нормальных условиях эксплуатации нагрузка ребойлера в первой разделительной колонне Т-101 составляет 0,581 МВт. Нагрузка ребойлера во второй разделительной колонне Т-102 составляет 4,123 МВт, а нагрузка конденсатора в нем составляет 4,231 МВт.
Пример 4
Реализация примера 4 является такой же, как в примере 1, за исключением конкретных условий эксплуатации, которые представлены ниже.
Скорость подачи неочищенного потока I метанола, содержащего метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат, составляет 25000 кг/час. В неочищенном потоке I метанола содержание метилнитрита составляет 4 масс. %, содержание метилформиата составляет 2 масс. %, содержание диметилкарбоната составляет 10 масс. %, и содержание метанола составляет 84 масс. %.
Число теоретических тарелок первой разделительной колонны Т-101 равно 10, рабочее давление в верхней части первой разделительной колонны составляет 0,3 МПа, рабочая температура в верхней ее части равна 73°C, и рабочая температура в нижней ее части равна 95°C.
Число теоретических тарелок второй разделительной колонны Т-102 равно 30, рабочее давление в верхней части второй разделительной колонны составляет 0,15 МПа, рабочая температура в верхней ее части равна 58°C, и рабочая температура в нижней ее части равна 91°C.
Состав каждого из главных потоков представлен в Таблице 4.
При нормальных условиях эксплуатации нагрузка ребойлера в первой разделительной колонне Т-101 составляет 1,164 МВт. Нагрузка ребойлера во второй разделительной колонне Т-102 составляет 3,776 МВт, а нагрузка конденсатора в нем составляет 3,863 МВт.
Сравнительный пример 1
Технологические стадии и условия эксплуатации сравнительного примера 1 могут быть такими же, как в примере 2. В сравнительном примере 1 остаток 3 из нижней части первой разделительной колонны Т-101 не поступают во вторую разделительную колонну Т-102, а напрямую поступают в установку Х-101 для разделения метанола и диметилкарбоната. В результате содержание метилформиата в рециклированном растворе 8 метанола составляет 27,7 масс. %.
При таких условиях из-за большого содержания метилформиата в растворе 8 метанола он не подходит для непосредственной рециркуляции и использования в реакционном процессе. Вместо этого, раствор метанола должен быть слит или дополнительно очищен, или утилизирован как жидкие отходы. Даже при рециркуляции раствора метанола может быть использована лишь небольшая его часть. В то же время дополнительно требуется большое количество свежего метанола для удовлетворения требований производства. Кроме того, из-за большого содержания метилформиата оборудование может подвергаться коррозии. В конечном итоге, по мере накопления метилформиата метанол подлежит выгрузке из системы.
Более того, в этом случае при невозможности выделения метилформиата, содержащегося в большом количестве, эффективность последующего разделения метанола и диметилкарбоната будет ухудшена.
Сравнительный пример 2
Технологические стадии и условия эксплуатации сравнительного примера 2 могут быть такими же, как в примере 4. В сравнительном примере 2 остаток 3 из нижней части первой разделительной колонны Т-101 не поступает во вторую разделительную колонну Т-102, а напрямую поступает в установку Х-101 для разделения метанола и диметилкарбоната. В результате содержание метилформиата в рециклированном растворе 8 метанола составляет 1,75 масс. %.
При таких условиях количество метанола, возвращенного в реактор процесса получения диметилоксалата из синтез-газа, в сравнительном примере 2 больше, чем количество соответствующего метанола в примере 4. По мере накопления метилформиата с течением времени, загрязненный метанол, в конечном итоге, необходимо выгружать из системы. Следовательно, требуется большое количество свежего метанола для удовлетворения требований производства. Кроме того, было обнаружено, что в течение одинакового периода эксплуатации оборудование сильнее подвергается коррозии при эксплуатации в режиме согласно сравнительному примеру 2, чем в режиме согласно примеру 4.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано в подробностях, специалистам в данной области техники понятны любые модификации в пределах общей сущности и границ объема настоящего изобретения. Следует понимать, что различные аспекты, различные варианты реализации, а также соответствующие технические особенности, упомянутые в настоящем документе, могут быть комбинированы или частично или полностью заменены друг другом. Кроме того, специалистам в данной области техники понятно, что представленное выше описание является лишь иллюстративными вариантами осуществления настоящего изобретения, но оно не предназначено для ограничения настоящего изобретения.
Список условных обозначений
Т-101: первая разделительная колонна
Т-102: вторая разделительная колонна
Х-101: установка для разделения метанола и диметилкарбоната,
1: неочищенный поток метанола, содержащий метилнитрит, метилформиат и диметилкарбонат,
2: рециклированный метилнитрит,
3: остаток из нижней части первой разделительной колонны,
4: газ, выходящий в верхней части второй разделительной колонны,
5: метилформиат, выходящий в верхней части второй разделительной колонны,
6: верхний противоток второй разделительный колонны,
7: остаток из нижней части второй разделительной колонны,
8: рециклированный раствор метанола, и
9: конечный диметилкарбонат.