СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА МЕТОДОМ ОДНОСТАДИЙНОГО СИНТЕЗА И ЕГО ВЫДЕЛЕНИЯ
METHOD OF PRODUCING DIMETHYL ETHER BY SINGLE-STEP SYNTHESIS AND SEPARATION THEREOF

Предлагаемое изобретение относится к области нефтехимии и нефтехимического синтеза и более конкретно к технологии получения диметилового эфира (ДМЭ) и выделения его как товарного продукта.
В настоящее время ДМЭ используется в основном в газовых приборах бытового назначения и как пропеллент для аэрозолей. В последние два десятилетия в связи с неуклонным ростом цен на нефтепродукты и связанное с этим изменение сырьевой базы для производства продуктов и полупродуктов нефтехимического синтеза на природный газ, наметилось еще несколько направлений использования ДМЭ - в качестве альтернативного экологически чистого топлива для двигателей внутреннего сгорания или исходного сырья для синтеза бензина и олефинов.
Для целей современной нефтехимической промышленности ДМЭ в ограниченных количествах получают из метанола путем его дегидратации с использованием активной гамма окиси алюминия, а так же как побочный продукт в синтезе метанола.
Наряду с этим, перспективным способом его получения является технология одностадийного синтеза диметилового эфира из синтез-газа с использованием бифункционального катализатора, которая с технической и экономической точек зрения по сравнению с технологией синтеза метанола является достаточно привлекательной, поскольку благоприятное положение термодинамического равновесия позволяет достигать больших конверсий синтез-газа за проход, что в результате приводит к снижению расхода рециркулирующего газа, и, следовательно, к снижению капитальных затрат примерно на 30% [D. Мао, J. Xia, В. Zhang // Energy Conversion and Management. 2010. V.51. PP. 1134-1139].
Особенностями одностадийного синтеза ДМЭ из синтез-газа, который может быть описан системой стехиометрических уравнений (1)-(3), являются неполная конверсия синтез-газа за проход, экзотермичность протекающих в системе реакций, образование наряду с ДМЭ в значительных количествах метанола и оксида углерода (IV):
<mrow><mi>C</mi><msub><mi>O</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mn>3</mn><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mo>⇔</mo><mi>C</mi><msub><mi>H</mi><mn>3</mn></msub><mi>O</mi><mi>H</mi><mo>+</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mi>O</mi><mo>+</mo><mn>11.9</mn><mi>к</mi><mi>к</mi><mi>а</mi><mi>л</mi><mo>/</mo><mi>м</mi><mi>о</mi><mi>л</mi><mi>ь</mi><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mn>2</mn><mi>C</mi><msub><mi>H</mi><mn>3</mn></msub><mi>O</mi><mi>H</mi><mo>⇔</mo><msub><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>C</mi><msub><mi>H</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msub><mi>O</mi><mo>+</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mi>O</mi><mo>+</mo><mn>5.6</mn><mi>к</mi><mi>к</mi><mi>а</mi><mi>л</mi><mo>/</mo><mi>м</mi><mi>о</mi><mi>л</mi><mi>ь</mi><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mi>C</mi><mi>O</mi><mo>+</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mi>O</mi><mo>⇔</mo><mi>C</mi><msub><mi>O</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mn>9.8</mn><mi>к</mi><mi>к</mi><mi>а</mi><mi>л</mi><mo>/</mo><mi>м</mi><mi>о</mi><mi>л</mi><mi>ь</mi><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
Наиболее оптимальным по составу для синтеза ДМЭ является синтез-газ с соотношением водород/оксид углерода (II), близким к 1,0, который получают в основном в процессе газификации угля.
Вместе с тем, в России синтез-газ из природного газа получают в основном методом парового риформинга, при этом состав синтез-газа (соотношение водород/оксид углерода (II) 4,5-5,0, модуль 2,6-3,0) является наименее благоприятным для синтеза ДМЭ. Увеличение спроса на ДМЭ приводит к необходимости поиска новых технических решений для проведения процесса одностадийного синтеза. В связи с этим задача разработки процесса синтеза ДМЭ из синтез-газа, полученного именно этим способом, и его выделения из контактных газов является актуальной.
Так, известен способ получения диметилового эфира из синтез-газа, описанный в патенте DE 4222655, согласно которому прямой синтез ДМЭ из синтез-газа с модулем 1,3 осуществляется при температуре 200-350°C, давлении 1,0-10,0 МПа и кратности циркуляции 1,0-5,0 на бифункциональном катализаторе, содержащем в своем составе компоненты синтеза метанола и его дегидратации. Выделение ДМЭ заданного качества осуществляется по схеме, включающей охлаждение и сепарацию при высоком давлении на газовую и жидкую фазы; абсорбцию ДМЭ и оксида углерода (IV), содержащихся в газовом потоке, метанолом; регенерацию абсорбента - метанола; выделение оксида углерода (IV), содержащегося в жидкой фазе после сепарации и газовой фазе после десорбции, методом экстрактивной ректификации, при этом в качестве экстрагента используют метанол или воду или 10-30% мас. водный раствор метанола; разделение эквимолярной смеси ДМЭ/метанол/вода методом ректификации по двухколонной схеме.
Недостатком способа является необходимость выделения наряду с ДМЭ побочного продукта - метанола (двухпродуктовая схема), и громоздкое аппаратурно-технологическое оформление процесса, которое предполагает использование как минимум пяти стадий для выделения товарного ДМЭ.
Наиболее близким техническим решением является способ получения диметилового эфира из синтез-газа с модулем 2,2-2,7 (соотношение водород/оксид углерода (II) 2,2-4,2), описанный в патенте фирмы Haldor Topse US5908963, согласно которому процесс осуществляется при температуре 240-290°C, давлении 42 бар и кратности циркуляции 4,0-5,0 на бифункциональном катализаторе. Разделение продуктов реакции включает стадии охлаждения и сепарации контактного газа; возврат части газового потока без выделения оксида углерода (IV) на синтез оксигенатов; выделение ДМЭ из газов сдувки абсорбцией метанолом; получение дополнительного количества ДМЭ дегидратацией насыщенного абсорбента; разделение жидкой фазы и продуктов реакции дегидратации, содержащих смесь ДМЭ/метанол/вода, методом ректификации по двухколонной схеме, при этом выделяемый метанол используется в качестве абсорбента на стадии выделения ДМЭ из газов сдувки, а водный конденсат выводится из системы. Выход и селективность ДМЭ по углероду в расчете на углерод оксидов углерода (II) и (IV) составляет 83,9-85,4% мас. и 89,6-90,3% мас. соответственно при степени использования углерода 93,7-94,6%.
Недостатком способа является недостаточно высокий выход и селективность образования ДМЭ, а также чистота продукта - получаемый ДМЭ содержит в своем составе до 20% мас. примесей - метанола и воды и может быть использован только в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Вместе с тем, присутствие метанола в ДМЭ, использующемся в качестве исходного сырья для синтеза бензина и олефинов, нежелательно, поскольку метанол приводит к образованию побочных продуктов, таких как дурол и метан. Кроме того, присутствие метанола и оксида углерода (IV) в ДМЭ ухудшает эксплуатационные характеристики топлива.
Задачей настоящего изобретения является разработка одностадийного способа получения диметилового эфира из синтез-газа, полученного различными способами, в том числе синтез-газа парового риформинга, обеспечивающего высокий выход и селективность по ДМЭ при производительности, соответствующей известным из уровня техники техническим решениям или их превышающим, а также выделения ДМЭ как товарного продукта, соответствующего ТУ 2434-052-05761695-2007 «Эфир диметиловый жидкий», или как кондиционного продукта с содержанием примесей не более 10% мас., с целью его дальнейшего использования в качестве альтернативного экологически чистого топлива для двигателей внутреннего сгорания или исходного сырья для синтеза высокооктанового бензина и олефинов.
Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения диметилового эфира методом одностадийного синтеза и его выделения, включающий подачу синтез-газа, проведение реакции в реакторе адиабатического типа при повышенной температуре и давлении в присутствии бифункционального катализатора, охлаждение и сепарацию полученных контактных газов на газовую и жидкую фазы с выделением диметилового эфира из газовой фазы путем абсорбции метанолом с получением абсорбента, насыщенного оксидом углерода (IV) и диметиловым эфиром, и метанола из жидкой фазы путем ректификации, в котором синтез проводят в многоступенчатом реакторе в присутствии бифункционального катализаторов двух типов, один из которых обладает более выраженной активностью в отношении синтеза метанола - тип 1, а другой - более выраженной активностью в отношении его дегидратации - тип 2; до подачи в реактор синтез-газ смешивают с газами рецикла, часть полученной смеси нагревают до 255-265°C, впрыскивают в нее метанол, выделенный из жидкой фазы, и подают на первую ступень реактора, другую часть - охлаждают и подают в виде квенчей на каждые последующие ступени реактора в основной газовый поток в количестве, обеспечивающем температуру газа на входе в слой катализатора, расположенного на этих ступенях, 240-250°C; весь поток газовой фазы, выделенный после сепарации, направляют на абсорбцию диметилового эфира, затем полученный насыщенный абсорбент направляют на стриппинг оксида углерода (IV) с получением смеси диметилового эфира и метанола, которую в свою очередь подвергают ректификации с получением дистиллята - диметилового эфира с содержанием примесей от 3,0 до 10,0% мас. и кубового остатка - метанола, который снова направляют на абсорбцию.
Реализация предложенного способа получения диметилового эфира возможна при использовании синтез-газа, соответствующего модулю 1,0-3,0 и соотношению водород/оксид углерода (II), равному 1,0-5,0.
В предложенном способе получения диметилового эфира в качестве катализатора типа 1 используют медь-цинковый катализатор, расположенный на всех ступенях реактора, а в качестве катализатора типа 2 - медь-цинк-хромовый катализатор, расположенный на последней ступени реактора послойно под катализатором типа 1 по ходу основного газового потока.
Неконденсирующиеся после абсорбции диметилового эфира газы, содержащие водород, оксиды углерода (II) и (IV), метан, азот, а также следы метанола и диметилового эфира, направляют на смешение с исходным синтез-газом как газ рецикла.
Газ после стриппинга, содержащий преимущественно оксид углерода (IV), направляют на смешение с исходным синтез-газом как газ рецикла.
Для получения диметилового эфира с содержанием примесей 3,0% мас. метанол, выделенный из жидкой фазы методом ректификации, возвращают на вход в реактор синтеза диметилового эфира в объеме не менее 42,5% или для получения диметилового эфира с содержанием примесей 10,0% мас. - не менее 20,7%.
Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается:
1) в увеличении выхода и селективности образования ДМЭ в расчете на углерод оксидов углерода (II) и (IV) по сравнению с прототипом за счет использования двухслойной загрузки катализатора на последней ступени реактора и рецикла метанола на вход первой секции реактора.
2) в увеличении чистоты получаемого ДМЭ с получением товарного продукта, соответствующего ТУ 2434-052-05761695-2007 «Эфир диметиловый жидкий», или кондиционного продукта с содержанием примесей не более 10% мас.;
3) в упрощении процесса за счет исключения отдельной стадии дегидратации метанола.
Принципиальная схема процесса для варианта использования в качестве аппаратурного оформления трехступенчатого адиабатического реактора с межступенчатым охлаждением контактного газа путем подачи холодного потока синтез-газа (квенча) на вход в каждую ступень представлена на фиг.1.
Схема получения и выделения ДМЭ работает следующим образом:
Свежий синтез-газ с помощью компрессора (1) компримируют до заданного давления 5,0-9,0 МПа, смешивают с газами рецикла - газами из абсорбера (8) и стриппинг-колонны (9). Смесь свежего синтез-газа и газов рецикла разделяют на два потока. Часть потока охлаждают и подают в реактор синтеза ДМЭ (3) в качестве холодных квенчей на вторую и третью ступени реактора перпендикулярно основному потоку. Температура газа на входе в слой катализатора на второй и третьей ступенях - 240-250°С. Основной поток подогревают до температуры 220-230°С за счет тепла контактных газов, отходящих из реактора синтеза ДМЭ (3), перегревают до температуры 255-265°С и направляют на вход в реактор (3) - на первую его ступень. Перед входом в реактор в горячий поток впрыскивают возвратный метанол.
Реактор синтеза ДМЭ (3) представляет собой секционированный адиабатический аппарат с холодными квенчами, в который загружено два типа бифункционального катализатора. На всех ступенях реактора расположен модифицированный активной гамма окисью алюминия промышленный медь-цинковый катализатор синтеза метанола (тип 1). На третьей ступени расположено два слоя катализатора: первый слой медь-цинковый катализатор (тип 1), второй слой, расположенный под первым по ходу основного газового потока, - медь-цинк-хромовый катализатор (тип 2). Характеристика катализаторов представлена в таблице 1.
Таблица 1
Характеристика используемых катализаторов синтеза ДМЭ.
Состав: % масс.
Катализатор
медь-цинковый (тип 1)
медь-цинк-хромовый (тип 2)
СuО
44,5±1,5
23,5±1,5
ZnO
19,6±1,5
23,5±1,5
Сr<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
-
16,5±1,5
Аl<sub>2</sub>О<sub>3</sub>
35,9±1,5
34,5±1,5
графит
до 1,5
до 2
Размер гранул, мм
6×4±0,5
6×4±0,5
Насыпная плотность, г/дм<sup>3</sup>
0,9-1,1
1,0-1,1
Содержание пыли и мелочи, % масс.
не более 1,5
не более 1,5
Контактные газы из реактора охлаждают до 40°С, при этом пары метанола и воды конденсируются. Полученная паро-газо-жидкостная смесь поступает в сепаратор (5), где происходит разделение фаз.
Жидкую фазу из сепаратора (5) нагревают и направляют в ректификационную колонну (6). Дистиллятный пар из колонны (6), представляющий собой метанол с примесями воды, ДМЭ и оксида углерода (IV), направляют в конденсатор (11), из которого часть сконденсировавшегося потока возвращают в колонну (6) в качестве флегмы, а остальную часть - охлаждают и собирают в емкости (12), откуда подают на вход в реактор синтеза ДМЭ. В виде кубовой жидкости из колонны (6) выводят воду с небольшим содержанием метанола.
2
Газовую фазу из сепаратора (5) полностью направляют на очистку от ДМЭ и СO в абсорбер (8), орошаемый метанолом. Часть газового потока вместе с газами из абсорбера (8) подают на всас циркуляционного компрессора (4). Для предотвращения накопления инертов в системе часть газового потока из абсорбера (8) выводят в виде сдувки. Абсорбент, насыщенный ДМЭ и оксидом углерода (IV), из абсорбера (8) подают в стриппинг-колонну (9). Газы стриппинга - в основном оксид углерода (IV) с небольшим содержанием ДМЭ направляют на всас компрессора (2). Кубовый продукт стриппинг-колонны (9), представляющий собой раствор ДМЭ в метаноле, направляют в ректификационную колонну (10). Кубовый продукт - метанол охлаждают и собирают в емкости (7), откуда подают на орошение абсорбера (8).
С верха колонны (10) в виде дистиллята выводят ДМЭ с содержанием примесей от 3,0 до 10,0% мас.
Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение, но никоим образом не ограничивают его.
Номера потоков в таблицах материального баланса соответствуют позициям, приведенным на фиг.1. Принципиальная схема процесса получения диметилового эфира методом одностадийного синтеза и его выделения.
Пример 1.
Получение ДМЭ с содержанием примесей 3,0% мас. из синтез-газа с модулем 2,9.
В качестве сырья используют синтез-газ с модулем 2,9 и соотношением водород/оксид углерода (II), равным 4,7. Процесс проводят в реакторе синтеза ДМЭ (3), в который загружено два типа катализатора, при давлении 7,0 МПа, температуре 240-300°C и кратности циркуляции 5,0-5,5 по способу, описанному выше.
Метанол из жидкой фазы выделяют в ректификационной колонне (6), работающей при давлении 1,0 МПа и температуре в кубе колонны 170-180°C. Часть выделенного метанола - 42,5%об. - подают на вход в реактор синтеза ДМЭ (3) на первую ступень катализатора, другую часть метанола выводят вместе с товарным ДМЭ.
ДМЭ из контактных газов последовательно выделяют в абсорбере (8), стриппинг-колонне (9) и ректификационной колонне (10).
Абсорбцию проводят при температуре 40-50°C и давлении 5,5-6,5 МПа. В качестве абсорбента используют метанол с содержанием воды 20-30% мас. Степень извлечения ДМЭ в абсорбере (8) составляет 85-90%.  Газовый поток из абсорбера частично подают на всас циркуляционного компрессора (4), частично сдувают.
Стриппинг оксида углерода (IV) из насыщенного абсорбента проводят при давлении 1,0-1,5 МПа и температуре в кубе колонны 100-120°C. Газ стриппинга, содержащий в своем составе в основном оксид углерода (IV), с помощью компрессора (2) компримируется до давления 7,0 МПа и направляется на смешение с газами из абсорбера (8) и далее со свежим синтез-газом.
Ректификацию смеси ДМЭ/метанол/вода проводят при давлении 1,0-2,0 МПа и температуре в кубе колонны 140-160°C. В качестве дистиллята с верха ректификационной колонны (10) выводят ДМЭ с содержанием примесей 3,0% мас.
Результаты, полученные при инженерных расчетах материального баланса описанного выше процесса, приведены в таблице 2.
Таблица 2
Материальный баланс схемы, работающей по примеру 1.
Номера потоков
1-свежий синтез-газ
2-сдувка
3-рецикл
4-вода
5-ДМЭ
Расход, кмоль/ч
1588
479
7913
270
167
Состав, % мас.
ДМЭ
0,0
4,5
9,5
0,0
97,0
Метанол
0,0
3,4
3,1
1,0
1,8
Вода
1,0
0,4
0,4
99,0
0,2
Н<sub>2</sub>
15,1
26,5
24,6
0,0
0,0
СО
44,6
6,7
6,3
0,0
0,0
СO<sub>2</sub>
31,3
15,9
16,2
0,0
1,0
СН<sub>4</sub>
6,9
36,7
34,5
0,0
0,0
N<sub>2</sub>
1,1
5,9
5,5
0,0
0,0
3
В выбранных условиях достигнут выход и селективность ДМЭ в расчете на углерод оксидов углерода (II) и (IV) 90,6% мас. и 97,8% мас. соответственно при степени использования углерода 92,6% масс. и производительности по ДМЭ 0,21 кг(ДМЭ)/нм(синтез-газ).
Пример 2. Получение ДМЭ с содержанием примесей 10% мас. из синтез-газа с модулем 2,9.
Процесс проводят по методу и при условиях, описанных в примере 1. Отличается от примера 1 тем, что на вход в реактор синтеза ДМЭ возвращают 20,7%об. метанола, выделенного из жидкой фазы. В качестве продукта из схемы выводят ДМЭ с содержанием примесей 10,0% мас.
Результаты расчета материального баланса приведены в таблице 3.
Таблица 3
Материальный баланс схемы, работающей по примеру 2.
Номера потоков
1-свежи и синтез-газ
2-сдувка
3-рецикл
4-вода
5-ДМЭ
Расход, кмоль/ч
1588
478
7913
261
177
Состав, % мас.
ДМЭ
0,0
4,1
9,1
0,0
90,0
Метанол
0,0
3,4
3,1
1,0
8,5
Вода
1,0
0,4
0,3
99,0
0,5
Н<sub>2</sub>
15,1
26,7
24,8
0,0
0,0
СО
44,6
6,8
6,4
0,0
0,0
СO<sub>2</sub>
31,3
15,6
15,9
0,0
1,0
СН<sub>4</sub>
6,9
37,0
34,9
0,0
0,0
N<sub>2</sub>
1,1
6,0
5,6
0,0
0,0
3
В выбранных условиях достигнут выход и селективность ДМЭ в расчете на углерод оксидов углерода (II) и (IV) 86,2% мас. и 92,8% мас. соответственно при степени использования углерода 92,8% мас. и производительности по ДМЭ 0,22 кг(ДМЭ)/нм(синтез-газ).
Пример 3. Получение ДМЭ с содержанием примесей 10% мас. из синтез-газа с модулем 2,2.
Процесс проводят по методу, описанному в примере 1. Отличается от примера 1 тем, что процесс проводят при температуре 230-320°C и в качестве сырья используют синтез-газ с модулем 2,2 и соотношением водород/оксид углерода (II), равным 2,2; на вход в реактор синтеза ДМЭ возвращают 17,5%об. метанола, выделенного из жидкой фазы. В качестве продукта из схемы выводят ДМЭ с содержанием примесей 10,0% мас. Результаты расчета материального баланса приведены в таблице 4.
Таблица 4
Материальный баланс схемы, работающей по примеру 3.
Номера потоков
1-свежий синтез-газ
2-сдувка
3-рецикл
4-вода
5-ДМЭ
Расход, кмоль/ч
1481
162
7913
199
238
Состав, % мас.
ДМЭ
0,0
5,1
9,2
0,0
90,0
Метанол
0,0
3,2
2,9
1,0
8,4
Вода
1,0
0,4
0,3
99,0
0,6
Н<sub>2</sub>
13,1
17,8
16,6
0,0
0,0
СО
82,5
16,7
15,6
0,0
0,0
СO<sub>2</sub>
1,7
25,7
26,1
0,0
1,0
СН<sub>4</sub>
1,8
20,1
19,0
0,0
0,0
N<sub>2</sub>
1,0
11,0
10,3
0,0
0,0
3
В выбранных условиях достигнут выход и селективность ДМЭ в расчете на углерод оксидов углерода (II) и (IV) 89,0% мас. и 93,1% мас. соответственно при степени использования углерода 95,6% мас. и производительности по ДМЭ 0,28 кг(ДМЭ)/нм(синтез-газ).
Пример 4. Получение ДМЭ без возврата метанола на вход в реактор.
Процесс проводят по методу и при условиях, описанных в примере 1. Отличается от примера 1 тем, что в газовый поток, который подают на первую ступень реактора синтеза ДМЭ, не впрыскивают метанол, выделенный из жидкой фазы. Из схемы выводят либо два продукта - ДМЭ с содержанием примесей 10,0% мас. (поток 5) и метанол с содержанием примесей 5,0% мас. (поток 6), либо ДМЭ с содержанием примесей 16,1% мас. (поток 5а). Результаты расчета материального баланса для двух вариантов приведены в таблице 5.
Таблица 5
Материальный баланс схемы, работающей по примеру 4.
№№ потоков
1-свежий синтез-газ
2-сдувка
3-рецикл
4-вода
5-ДМЭ
6-метанол
5а-ДМЭ
Расход, кмоль/ч
1588
477
7913
252
169
18
186
Состав, % мас.
ДМЭ
0,0
3,9
8,9
0,0
90,0
0,5
83,9
Метанол
0,0
3,3
3,1
1,0
8,5
95,0
14,4
Вода
1,0
0,4
0,3
99,0
0,5
4,3
0,7
Н<sub>2</sub>
15,1
26,9
25,0
0,0
0,0
0,0
0,0
СО
44,6
6,9
6,4
0,0
0,0
0,0
0,0
СO<sub>2</sub>
31,3
15,2
15,5
0,0
1,0
0,0
0,9
СН<sub>4</sub>
6,9
37,3
35,2
0,0
0,0
0,0
0,0
N<sub>2</sub>
1,1
6,0
5,6
0,0
0,0
0,0
0,0
3
Таким образом, без рецикла метанола на вход в реактор синтеза ДМЭ получают с низким выходом ДМЭ, не соответствующий заданным стандартам. Выход и селективность ДМЭ в расчете на углерод оксидов углерода (II) и (IV) составляет 72,6% мас. и 78,0% мас. соответственно при степени использования углерода 93,0% мас. и производительности по ДМЭ 0,18 кг(ДМЭ)/нм(синтез-газ).
Пример 5. Получение ДМЭ с содержанием примесей 10% мас. без бифункционального катализатора типа (2).
Процесс проводят по методу и при условиях, описанных в примере 1. Отличается от примера 1 тем, что в реактор на всех ступенях загружен только катализатор типа (1). На вход в реактор синтеза ДМЭ возвращают 89,3%об. метанола, выделенного из жидкой фазы. В качестве продукта из схемы выводят ДМЭ с содержанием примесей 10,0% мас. Результаты расчета материального баланса приведены в таблице 6.
Таблица 6
Материальный баланс схемы, работающей по примеру 5.
Номера потоков
1-свежи и синтез-газ
2-сдувка
3-рецикл
4-вода
5-ДМЭ
Расход, кмоль/ч
1588
642
7913
213
152
Состав, % мас.
ДМЭ
0,0
1,3
4,3
0,0
90,0
Метанол
0,0
2,9
2,8
1,0
8,8
Вода
1,0
0,2
0,2
99,0
0,2
Н<sub>2</sub>
15,1
20,9
19,2
0,0
0,0
СО
44,6
15,3
14,2
0,0
0,0
СO<sub>2</sub>
31,3
33,7
35,3
0,0
1,0
СН<sub>4</sub>
6,9
22,1
20,7
0,0
0,0
N<sub>2</sub>
1,1
3,6
3,3
0,0
0,0
3
Таким образом, без использования катализатора типа (2) получают ДМЭ с низким выходом. Выход и селективность ДМЭ в расчете на углерод оксидов углерода (II) и (IV) составляет 74,2% мас. и 92,6% мас. соответственно при степени использования углерода 80,2% мас. и производительности по ДМЭ 0,17 кг(ДМЭ)/нм(синтез-газ).
Предлагаемый способ одностадийного синтеза ДМЭ из синтез-газа, полученного различными способами, в том числе синтез-газа парового риформинга, позволяет достигать выход и селективность образования ДМЭ по углероду в расчете на углерод оксидов углерода (II) и (IV) на 5-10% мас. выше данных показателей, достигаемых в прототипе, при производительности, соответствующей уровню мировых стандартов, и выделять ДМЭ как товарный продукт, соответствующий ТУ 2434-052-05761695-2007 или как кондиционный продукт с содержанием примесей не более 10% мас. с целью его дальнейшего использования в качестве альтернативного экологически чистого топлива для двигателей внутреннего сгорания или исходного сырья для синтеза высокооктанового бензина и олефинов.