二甲醚在實(shí)驗(yàn)室的制備方法有哪些?
- 發(fā)布時(shí)間:2023-03-15
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實(shí)驗(yàn)室中一般使用原甲酸三甲酯,以氯化鐵為催化劑制得?;蛴锰妓峒柞モc在320℃熱分解得到。高純度的DME通過威廉遜合成法用碘甲烷和甲醇鈉反應(yīng)制備。該反應(yīng)條件苛刻,必須在無水條件下反應(yīng)。工業(yè)上,DME最早是從合成甲醇的副產(chǎn)物中分離回收。之后二甲醚的生產(chǎn)方法主要有兩步法(甲醇脫水成二甲醚)和一步法(合成氣直接合成二甲醚)。此外還有從二氧化碳和生物質(zhì)制備二甲醚的方法。
一步法
該法是由天然氣轉(zhuǎn)化或煤氣化生成合成氣后,合成氣進(jìn)入合成反應(yīng)器內(nèi),在反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)完成甲醇合成與甲醇脫水兩個(gè)反應(yīng)過程和變換反應(yīng),產(chǎn)物為甲醇與二甲醚的混合物,混合物經(jīng)蒸餾裝置分離得二甲醚,未反應(yīng)的甲醇返回合成反應(yīng)器。
一步法多采用雙功能催化劑,該催化劑一般由2類催化劑物理混合而成,其中一類為合成甲醇催化劑,如Cu-Zn-Al(O)基催化劑,BASFS3-85和ICI-512等;另一類為甲醇脫水催化劑,如氧化鋁、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、絲光沸石等。
二步法
該法是分兩步進(jìn)行的,即先由合成氣合成甲醇,甲醇在固體催化劑下脫水制二甲醚。國內(nèi)外多采用含γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子篩作為脫水催化劑。反應(yīng)溫度控制在280-340℃,壓力為0.5-0.8MPa。甲醇的單程轉(zhuǎn)化率在70-85%之間,二甲醚的選擇性大于98%。
一步法合成二甲醚沒有甲醇合成的中間過程,與兩步法相比,其工藝流程簡單、設(shè)備少、投資小、操作費(fèi)用低,從而使二甲醚生產(chǎn)成本得到降低,經(jīng)濟(jì)效益得到提高。因此,一步法合成二甲醚是國內(nèi)外開發(fā)的熱點(diǎn)。國外開發(fā)的有代表性的一步法工藝有:丹麥Topsφe工藝、美國Air Products工藝和日本NKK工藝。
二步法合成二甲醚是21世紀(jì)國內(nèi)外二甲醚生產(chǎn)的主要工藝,該法以精甲醇為原料,脫水反應(yīng)副產(chǎn)物少,二甲醚純度達(dá)99.9%,工藝成熟,裝置適應(yīng)性廣,后處理簡單,可直接建在甲醇生產(chǎn)廠,也可建在其它公用設(shè)施好的非甲醇生產(chǎn)廠。但該法要經(jīng)過甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工藝,流程較長,因而設(shè)備投資較大。但21世紀(jì)國外公布的大型二甲醚建設(shè)項(xiàng)目絕大多數(shù)采用兩步法工藝技術(shù),說明兩步法有較強(qiáng)的綜合競爭力。但21世紀(jì)國內(nèi)外二甲醚生產(chǎn)的二步法合成工藝能耗均太高,且行業(yè)競爭激烈。而只有將噸醚蒸汽消耗降至0.4噸以下,二甲醚純燒才能與液化石油氣抗衡。