一种利用合成气制备DME羰基化反应原料气的方法与流程

本发明属于二甲醚（dme）羰基化反应，具体地，本发明涉及一种利用合成气制备dme羰基化反应原料气的方法。

背景技术：

1、乙酸甲酯是一种多功能的有机化合物，广泛应用于工业制造、制药、农业和食品加工等领域，是香料、橡胶、塑料和农药的关键原料，同时在乙醇合成反应中也扮演着重要角色。乙酸甲酯合成方法主要有：甲醇与乙酸反应精馏法、甲醇脱氢合成法、甲醇羰基化一步法、甲酸甲酯同系化反应法以及dme羰基化法。其中，dme羰基化反应采用分子筛作为催化剂，不涉及腐蚀性催化剂/中间产物，工艺路线友好，成本低廉，且可充分利用煤基合成气资源，具有良好的应用前景。在dme羰基化反应中，通常需要使用co和dme的复合气作为反应原料。然而，传统的制备方法通常需要先将co和dme分别制备，然后再混合得到复合气，这种方法不仅过程繁琐，而且成本较高。

2、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

2、如图1所示，现有技术在利用合成气制备乙酸甲酯时，通常需要从合成气中预先分离出co和h2。合成气经甲醇合成、甲醇脱水制dme，dme与合成气中分离出的co进行羰基化反应制得乙酸甲酯。若需制备乙醇，还需在上述工艺路线基础上，将乙酸甲酯与合成气中分离得到的h2进行加氢反应制得乙醇。该工艺过程不仅需要从合成气中预先分离出co和h2，且还需要利用合成气先逐步合成甲醇、dme等中间产物，才能最终获得乙酸甲酯和乙醇等最终产物，工艺路线复杂，难度高，效率低，成本高。

3、基于此，本发明将合成气制甲醇和甲醇脱水制二甲醚的反应步骤整合为一步，并且无需预先分离出co和h2，直接生成dme反应原料气（co/dme/h2），适用于dme羰基化反应及后续加氢反应。该技术路线既省略了甲醇、dme合成和分离步骤，且无需从合成气中预先分离co、h2用于后续羰基化反应及后续加氢反应，简化了工艺流程，适用于大规模工业化，具有显著的实用价值。

4、为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

5、第一方面，本发明实施例提出一种利用合成气制备dme羰基化反应原料气的方法，包括如下步骤：

6、（1）在反应器中装填好双功能催化剂后，对所述双功能催化剂进行预处理；

7、（2）将预处理后的所述双功能催化剂降温后，再通入合成气，进行催化反应，得到包含有co、dme和h2的复合气，即为所述dme羰基化反应原料气；其中，所述合成气为高纯合成气或含co2的合成气。

8、在一些实施例中，所述步骤（1）中，所述双功能催化剂兼具甲醇合成和甲醇脱水的双重功能，包括负载型催化剂、混合型催化剂、胶囊型催化剂中的至少一种；

9、可选地，所述负载型催化剂包括cu/al2o3、pd/al2o3中的至少一种；

10、可选地，所述混合型催化剂包括cu/zno&al2o3、cuznal&al2o3、cuznzr&al2o3、zno-zro2&al2o3、cu/zno&hzsm-5、cuznal&hzsm-5、cuznzr&hzsm-5、zno-zro2&hzsm-5、zncr&al2o3、zncr&hzsm-5中的至少一种；

11、可选地，所述胶囊催化剂包括cu/zno@hzsm-5、cuznal@hzsm-5、cuznzr@hzsm-5、zno-zro2@hzsm-5、zncr&al2o3、zncr@hzsm-5中的至少一种。

12、在一些实施例中，所述步骤（1）中，所述预处理过程为：在还原气氛下，将所述双功能催化剂以1~10℃/min的升温速率加热至200~300℃，保温1~12h。

13、在一些实施例中，所述还原气氛为h2或h2与惰性气体的混合气，所述还原气氛的空速为1000~10000h-1。

14、在一些实施例中，所述步骤（1）中，所述反应器为固定床反应器、浆态床反应器、膜反应器中的任一种。

15、在一些实施例中，所述步骤（2）中，所述合成气的空速为500~8000h-1。

16、在一些实施例中，所述步骤（2）中，当所述合成气为高纯合成气时，所述高纯合成气中的h2/co的体积比为(0.5~4):1；

17、和/或，当所述合成气为含co2的合成气时，所述含co2的合成气中的h2/(co+co2)的体积比为(0.5~4):1，且co2的体积浓度为0.1%~30%。

18、在一些实施例中，所述步骤（2）中，所述催化反应的反应温度为180~400°c，反应压力为0.1~10.0mpa。

19、第二方面，本发明实施例还提出一种由第一方面所述的方法制得的dme羰基化反应原料气，所述dme羰基化反应原料气中包含有co、dme和h2。

20、第三方面，本发明实施例还提出一种如第二方面所述的dme羰基化反应原料气的应用，将所述dme羰基化反应原料气用于dme羰基化反应及后续加氢反应中。

21、本发明实施例所具有的优点和有益效果为：

22、（1）本发明实施例制得的dme羰基化反应原料气中，co和dme的比例可控，可根据dme羰基化反应过程的需求进行灵活调控，从而提高催化效率。

23、（2）当所述dme羰基化反应原料气用于dme羰基化反应过程中时，可直接将合成气通过一步法制得乙酸甲酯、乙醇等反应产物，工艺流程简便可控，效率高，具有较好的工业化前景。

24、（3）与间接法相比，本发明实施例没有合成气制备甲醇、甲醇脱水制备dme步骤，同时，无需从合成气中预先分离出co、h2用于后续羰基化及加氢反应，简化了工艺流程，提高了生产效率，易于工业化生产应用。

1.一种利用合成气制备dme羰基化反应原料气的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用合成气制备dme羰基化反应原料气的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述双功能催化剂兼具甲醇合成和甲醇脱水的双重功能，包括负载型催化剂、混合型催化剂、胶囊型催化剂中的至少一种；

3.根据权利要求1所述的利用合成气制备dme羰基化反应原料气的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述预处理过程为：在还原气氛下，将所述双功能催化剂以1~10℃/min的升温速率加热至200~300℃，保温1~12h。

4.根据权利要求3所述的利用合成气制备dme羰基化反应原料气的方法，其特征在于，所述还原气氛为h2或h2与惰性气体的混合气，所述还原气氛的空速为1000~10000h-1。

5.根据权利要求1所述的利用合成气制备dme羰基化反应原料气的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述反应器为固定床反应器、浆态床反应器、膜反应器中的任一种。

6.根据权利要求1所述的利用合成气制备dme羰基化反应原料气的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述合成气的空速为500~8000h-1。

7.根据权利要求1或6所述的利用合成气制备dme羰基化反应原料气的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，当所述合成气为高纯合成气时，所述高纯合成气中的h2/co的体积比为(0.5~4):1；

8.根据权利要求1所述的利用合成气制备dme羰基化反应原料气的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述催化反应的反应温度为180~400°c，反应压力为0.1~10.0mpa。

9.一种由权利要求1-8任一项所述的方法制得的dme羰基化反应原料气，其特征在于，所述dme羰基化反应原料气中包含有co、dme和h2。

10.一种如权利要求9所述的dme羰基化反应原料气的应用，其特征在于，将所述dme羰基化反应原料气用于dme羰基化反应及后续加氢反应中。