Способ получения диметилового эфира Советский патент 1982 года по МПК C07C43/04 C07C41/01 

Изобретение относится к способам получения диметилового эфира«, который находит широкое применение в химическом производстве в качестве растворителя.. Известен способ получения диметило вого эфира (ДМЭ)путем взаимодействия СО и в присутствии СОа с использованием цинк-хром- или медноо1сисного катализатора на окиси алюминия (до 36 вес.%) в качестве носителя при давлении 30-400 атм и температуре 200-400°С СИ. Однако известный способ не обеспечивает необходимой селективности по отношению к диметиловому эфиру, который в данном процессе получают только как побочный к основному продукту метанолу. Цель изобретения - повышение селек тивности процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения диметилового эфира конверсией смеси га-. зов СО, Н,, и CO(i при температуре 280400 С и давлении 100-150 ат в присут ствии окисного цинк-хромсодержащего катализатора и окиси алюминия, процес ведут при мольном соотношении окиси углерода к водороду от 0,56 до 1,16 на цинк-хром-медь-алюминиевом катализаторе. Предпочтительно использовать катализатор, выполненный в виде чередующихся слоев цинк-хром-медного катализатора и окиси алюминия при весовом соотношении 1:1, или использовать катализатор в виде механической смеси указанных компонентов. Предложенный способ позволяет достигнуть сравнительно высокой селективности процесса в отношении диметилового эфира (до 67%). Проведение реакции при таких условиях позволяет также значительно увеличить скорость конверсии СО, СОг и Hrj в реакторе/ так как большая часть образующегося промежуточного метанола по мере его образования дегидратирует в ДМЭ, и слои катализатора обеспечивают этот процесс и при малых концентрациях метанола. Указанный катализатор активирует процесс поглощения окисью углерода, ;содержащейся в реакционной смеси воды. Это, в свою очередь, значительно снижает количество непрореагировавшего газа, возврашаемого в рецикл, что дает экономичес кие и технологические преимущества. В процессе можно использовать см газов СО,СО2 и Н5,получающуюся при окислении тяжелых углеводородов или газификации угля с содержанием сд до 52 об.% и Н до 20 об.%. При выс ком содержании СО и низком проценте СО возможно достижение высокой Сдо 80%) степени конверсии. Пример 1.В реактор объемо 5 м загружают при чередующихся сло 3,4 м окисного медь-цинк-хромового катализатора при атомном соотношени соответственно (82:16:14) и 1,6 м окиси алюминия. Медь-цинк-хромовый катализатор формуют с получением таблеток,диаметр которых равен 6 мм, а высота 5 MMf тогда как из глинозема формую шарики диаметром 5 мм. Весовое соотношение между медь-цинк-хромовым катализатором и глин земом составляет 1:1. В реакционный аппарат при расходе потока 100000 HMV4 и объемной скорости 20000 ч подают смесь водо рода, окиси углерода и углекислого газа при процентном соотношении вод род: окись углерода:углекислый газ 49:49:2. Мольное соотношение СО и Hfj составляет 1,00. Избыточное давление в реакторе равно 150 кг/см, а температура сос тавляет . Из реакционного аппарата отводят поток, включающий водород, окись углерода, уг лекислый газ, метан,метиловый спирт, диметиловый эфир и воду. Степень конверсии СО равна 38%. Селективность в отношении диметилового эфира (ДМЭ) составляет 69%, в отношении метанола - 4,6%, в отношении метана - 2%, а в отноше нии углекислого газа - 34,4%. Затем реакционную смесь разгоняю и получают чистый ДМЭ. Пример 2. Исходную газовую смесь следующего состава,- вес.%: ,67 СО35,20 ,46 СНл0,37 ,30 При мольном соотношении СО и Н 0,56 и объемной скорости 100000 HMV подают в реактор под давлением 100 кг/см и температуре , про пуская через слоистый, катализатор состава, указанного в примере 1. Прореагировавший газ на выходе и реактора имеет следующие характерис тики : Объемная скорость потока, 5600 Состав, вес.%: Н,248,58 СО8,45 COj17,45 ,66 ,53 СНэОН2,23 СНзОСИз 18,48 . . 3,32 Температура,°С 270 Получают 1250 метилового спирта и 10360 ДМЭ, что соответствует .конверсии окиси углерода равной 67%. Примем 3. Работают в условиях примера 2, но при следующей характеристике исходной смеси, полученной частичным окислением- тяжелых, масел O.J: Объемная скорость ГТГ11,-1Т/-3 100000 потока. вес.%: Состав, Hct СО СОг Мольное соотношение СО и Н 1,16 Температура,С250 На выхрде из реактора газообразный продукт имеет следующие характеистики:Объемная скорость потока нм ч50350 Состав, вес.%: На14,05 СО29,97 СОч27,30 . СН,ОН0,91 СНзОСНз24,20 СН40,54 NJ 2,62 ,0,41 Температура,°С270 В итоге получают AHjOH 460-нм /ч 12150 HMV4 ДМЭ. Конверсия СО составляет 77%. П р и м е р 4. Катализатор получают тщательным смешением порошков катализатора Си, Zn, Сг при соотноении 82:16:4 и порошков окиси алюминия при весовом соотношении 1:1. Поученный таким образом катализатор таблетируют в виде частиц диаметром 6 мм. в реактор вводят 5 м такого катализатора, а затем подают газовую смесь при процентном соотношении Нг :СО:СОг 49:49:2, мольном соотноении СО-и HQ 1,00 и объемной скорости потока 100000 . Температура в реакторе составляет 250°С, а давление - 100 кг/см. Выходящий из реактора поток состоит из Hrj, GO, CO-i, СН4,СН,,ОН, ,, CHj при конверсии СО равной 27%. Селективность по ДМЭ составляет 64%, по метанолу - 7,8%, по 1%,по СО( - 27,2%. Затем реакционную смесь перегоняют с получением чистого ДМЭ. Пример 5. Катализатор и сос тав газовой смеси используют с хара теристиками, указанныг/ш в примере 4. При температуре процесса и давлении 100 кг/см конверсия СО составляет 35%, селективность по ДМЭ 65%, по метанолу - 2,1%, по СН4- 1,5% и по СО-i - 31,4%. Пример 6. Катализатор и рас ходы газовой смеси, описанные в примере 4, используют при температуре 300°С и давлении 150 кг/см. Конверсия СО составляет 40% при селективности по даэ 66%, по метанолу - 2,2%, по СН - If8%, по СО2- 30% Формула изобретения 1. Способ получения диметилового эфира конверсией смеси газов СО, Иди СО при температуре 280-400 С и давлении 100-150 ат в присутствии окисного цинк-хромсодержащего катализатора и окиси алюминия, отличающийся тем, что, с целью поклиения- селективности процесса, последний ведут при мольном соотношении окиси углерода к водороду от 0,56 до 1,16 на цинк-хром-медь-алюминиевом катализаторе. 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что используют катализатор, выполненный в виде чередующихся слоев цинк-хром-медного катализатора и окиси алюминия при весовом соотношении 1:1. 3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что используют катализатор, содержащий компоненты, в виде механической смеси. Источники информации, принятые, .во внимание при экспертизе 1, J.Schmidt, Das Kohlenoxid :, Leipzig, Academische verlagsgeselleschaff, 1950, s. 189-220 (прототип).