خلاصه

اختراع حاضر به یک روش و سیستم بهبود یافته برای سنتز دی متیل اتر (DME) از مواد اولیه متشکل از H2 و COx، که در آن x = 1-2 مربوط می شود. فرآیند اختراع حاضر شامل (الف) قرار دادن مخلوط گازی شامل گاز سنتز از مرحله (ج) به DME با تماس مخلوط گازی شامل گاز سنتز از مرحله (ج) با کاتالیزوری که قادر به تبدیل گاز سنتز به سنتز DME به DME است. یک مخلوط گازی شامل DME به دست آورید؛ (ب) قرار دادن مخلوط گازی شامل مخلوط گازی مذکور از مرحله (الف) به یک واکنش جابجایی معکوس گاز آب با افزایش جداسازی؛ و (ج) ترکیب همه مخلوط گازی مذکور از مرحله (ب) مخلوط گازی برای به دست آوردن DME و مخلوط گازی شامل گاز سنتز که تا مرحله (الف) بازیافت می‌شود، تحت جداسازی DME/gas قرار می‌گیرد. در اینجا، ماده اولیه از مرحله (الف) یا مرحله (ب) معرفی می‌شود و نسبت مولی H 2 به CO x در مخلوط گازی که مرحله (b) در آن انجام می‌شود حداقل (x+0.8) است. اختراع حاضر همچنین سیستمی را برای انجام واکنش های توصیف شده در اختراع حاضر نشان می دهد.

شرح

روش و سیستم تولید دی متیل اتر

زمینه فنی

اختراع حاضر به تولید دی متیل اتر (DME) و به ویژه به روش و سیستمی برای تولید DME مربوط می شود.

تکنیک پس زمینه

دی متیل اتر (DME) یک ترکیب ارزشمند مفید در صنایع شیمیایی است، به عنوان مثال به عنوان یک پیش ماده برای تولید دی متیل سولفات، اسید استیک یا الفین ها. این یک ماده شیمیایی تحقیقاتی مهم است و به عنوان مبرد و پیشران استفاده می شود. علاوه بر این، DME ممکن است در آینده کاربرد وسیع تری پیدا کند زیرا به عنوان سوخت های جدید توسعه می یابد، به عنوان مثال، به عنوان جایگزین یا افزودنی برای پروپان در LPG، و به عنوان یک افزودنی سوخت دیزل. می توان آن را با آبگیری کاتالیستی متانول تولید کرد و متانول را می توان با هیدروژناسیون کاتالیستی CO یا CO تولید کرد، به عنوان مثال با استفاده از گاز سنتز. بنابراین، تولید DME از گاز سنتز را می توان با روش های مستقیم یا غیر مستقیم انجام داد. روش‌های غیرمستقیم شامل تماس گاز سنتز با یک کاتالیزور سنتز متانول برای تشکیل متانول و به دنبال آن تماس آن با کاتالیزور کم‌آبی برای تشکیل DME است. روش دیگر، متانول می تواند به عنوان ماده اولیه استفاده شود، که بدون نیاز به کاتالیزور سنتز متانول با کاتالیزور آبگیری در تماس است. روش مستقیم شامل تماس گاز سنتز با یک کاتالیزور دو عملکردی است که شامل یک کاتالیزور سنتز متانول و یک کاتالیزور کم‌آبی است و در نتیجه نیاز به جداسازی و خالص‌سازی متانول را از بین می‌برد. در حال حاضر هر دو روش مستقیم و غیر مستقیم به صورت تجاری برای تولید DME استفاده می شوند.

چندین طرح واکنش برای سنتز دی متیل اتر ایجاد شده است، مانند:

(1) سنتز متانول:

(2) تغییر آب و گاز:

(3) کم آبی متانول:

(4) به طور کلی:

بر اساس واکنش های (1) تا (3)، دو واکنش کلی جایگزین برای سنتز DME از گاز سنتز عبارتند از:

(5)

(6)

به طور معمول، سیستم‌های کاتالیزور مستقیم DME شامل یک کاتالیزور سنتز متانول می‌شوند که قادر به کاتالیز کردن واکنش‌های (1) و (2) و یک کاتالیزور کم‌آبی که قادر به کاتالیز کردن واکنش (3) است، اگرچه مواد خاصی در هر سه واکنش موثر شناخته شده‌اند. این مواد اخیر به عنوان کاتالیزورهای دو عملکردی نیز شناخته می شوند. به منظور دستیابی به بهترین گزینش پذیری کربن برای DME، به طور کلی ترجیح داده می شود که DME توسط واکنش های (5) و/یا (6) تشکیل شود. این به بیشتر اتم‌های کربن موجود در واکنش‌دهنده‌ها اجازه می‌دهد تا در نهایت محصول مورد نظر یعنی DME را به جای محصولات جانبی مانند CO2 تشکیل دهند.

برهمکنش‌های بین واکنش‌های مختلف که با هم سنتز DME را تشکیل می‌دهند، مانند برهم‌کنش‌های بین واکنش‌های (1)-(3) که هر یک از واکنش‌های کلی (4)-(6) را ایجاد می‌کنند، برای یک بازده رضایت‌بخش DME بسیار مهم است، به‌ویژه که همه واکنش‌ها واکنش های تعادلی نسبت مولی CO به CO - یا در زمینه اختراع حاضر، مقدار x در CO x - نقش اصلی را ایفا می کند. به طور معمول، مقادیر کمی از CO2 را می توان در خوراک تحمل کرد . با این حال، از آنجایی که حذف آب توسط واکنش (2) حیاتی است - در نهایت، آب در هر دو واکنش (1) و (3) تشکیل می شود و یک محصول جانبی در واکنش های کلی (5) و (6) - دی اکسید کربن است. محتوای مواد خام باید تا حد امکان کم باشد. وجود C02 در خوراک به نفع واکنش معکوس انتقال گاز آب است و در نتیجه تعادل واکنش های (1) و (3) را به سمت واکنش دهنده ها تغییر می دهد. اما حتی با وجود CO خالص به عنوان گونه‌های اکسید کربن، روش‌های استفاده‌شده در حال حاضر برای تولید DME از یک نقطه ضعف بزرگ رنج می‌برند که بازده رضایت‌بخش DME را فقط با استفاده از بازیافت‌های اصلی می‌توان به دست آورد. در اینجا، ماده اولیه واکنش نداده از DME تولید شده جدا شده و برای تماس مجدد با سیستم کاتالیزور به داخل راکتور هدایت می شود. CO2 بخش مهمی از این بازیافت است، اما از آنجایی که کاتالیزور دو عملکردی تنها می تواند مقادیر کمی CO2 را تحمل کند ، باید قبل از بازیافت به CO2 تبدیل شود . CO 2 باید از نظر اقتصادی در مضیقه باشدتبدیل به CO، مانند یک مرحله اصلاح خشک. مخلوط تعادلی معمولاً حاوی مقادیر قابل توجهی متانول نیز می باشد، که همچنین باید برای به دست آوردن بازده کلی DME رضایت بخش به کاتالیزور بازیافت شود. چنین بازیافت بزرگی از انعطاف‌پذیری فرآیند جلوگیری می‌کند و هزینه‌های مرتبط با، به عنوان مثال، حفظ تمام جریان‌های واکنش‌دهنده در دما و فشار مورد نظر را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، جداسازی های انرژی بر در مقیاس بزرگ (به عنوان مثال، تقطیر) برای جداسازی DME از واکنش دهنده ها و واسطه های واکنش نداده مورد نیاز است. WO2005/026093 فرآیندی را برای تولید DME افشا می کند که در آن CO2 از طریق یک واکنش جابجایی معکوس گاز آب به CO تبدیل می شود که به جداسازی نامطلوب DME و CO2 و چرخه CO2 بزرگ نیاز دارد . روش غیرمستقیم مورد استفاده برای سنتز DME از همان تعادل و نیاز به بازیافت رنج می برد، تنها تفاوت این است که واکنش های (1) و (2) در ناحیه واکنش متفاوتی نسبت به واکنش (3) انجام می شود. بنابراین، هنوز نیاز زیادی در هنر به افزایش بازده DME بدون نیاز به بازیافت گسترده وجود دارد تا تولید DME انعطاف پذیرتر و مقرون به صرفه باشد.

مشکل دیگر گرمازایی واکنش های (1)-(3) است. از آنجایی که این واکنش ها بسیار گرمازا هستند، مقدار زیادی گرما در طول سنتز DME تولید می شود. تجهیزات پیشرفته تولید DME می توانند این گرما را مدیریت کنند، به عنوان مثال، با استفاده از راکتورهای دوغاب فعال خنک شده برای جذب گرما. از آنجایی که روش غیرمستقیم سنتز DME گرما را در بیش از یک راکتور توزیع می کند، این روش به طور کلی بهتر می تواند تشکیل گرما را مدیریت کند. عزیزی و همکاران (Chem. Eng. Proc. 82، 2014، 150-172) مسائل و چالش های موجود در سنتز DME هنر قبلی را بررسی کردند.

ایلیوتا و همکاران (علوم مهندسی شیمی 66 (2011) 2241-2251) و حمیدی و همکاران (مجله مؤسسه مهندسین شیمی تایوان 47 (2015) 105-112) استفاده از جاذب هایی را پیشنهاد کرده اند که به طور انتخابی آب را متصل می کنند. واکنش (تعادل 1) و (3) به سمت محصولات متانول و DME تغییر می کند. ایلیوتا یک مطالعه مدل را با استفاده از یک سیستم کاتالیزوری حاوی ذرات کاتالیزوری نامشخص و زئولیت-4A به عنوان سومین ماده فعال توصیف می کند. حمیدی همچنین یک مطالعه نظری را گزارش کرد که در آن کاتالیزورهای دو عملکردی بی حرکت با ذرات زئولیت-4A جاری که قادر به جذب آب هستند ترکیب شدند. رسلر و همکاران (در واکنش یکپارچه و عملیات جداسازی، مدل‌سازی و اعتبارسنجی آزمایشی، ویراستاران: هنر اشمیت-تراب و آندری گوراک، اسپرینگر ورلاگ، 2006، ISBN10 3-540-30148-8، فصل 4: روش‌های واکنشی دیسک) از سنتز تک راکتوری DME با سنتز سنتز با استفاده از ترکیب 25:25:50 (برحسب حجم) از کاتالیزور سنتز متانول (Cu/ZnO/Al2O3 ) ، گاما آلومینا و زئولیت -3 A. در این افشاها، سیستم کاتالیزور شامل سه گونه فعال مختلف است که در آن زئولیت (3A یا 4A) به عنوان جاذب آب استفاده می شود. استفاده از جاذب های انتخابی آب در سنتز DME سنتز DME با جذب سطحی افزایش یافته (SEDMES) نامیده می شود.

هدف اختراع حاضر ارائه روش و سیستمی برای تولید دی متیل اتر به شیوه ای کارآمدتر و مقرون به صرفه تر است. مهمتر از همه، نیاز به بازیافت CO2 گسترده و مراحل اصلاح همزمان با کمک CO2 اجتناب می شود . علاوه بر این، بازیافت متانول به حداقل می رسد و از مشکلات مرتبط با گرمازای واکنش اجتناب می شود. در نهایت، حضور CO2 در مخلوط تعادلی سرکوب می شود ، که از نیاز به جداسازی دست و پا گیر DME از مخلوط های حاوی مقادیر زیادی CO2 جلوگیری می کند و بازیافت CO2 را تا حد زیادی کاهش می دهد ، که گران ترین در تولید DME معمولی دو جنبه پول است.

خلاصه اختراع

مخترعان دریافته‌اند که با ترکیب یک راکتور سنتز DME معمولی یا تقویت‌شده با جداسازی با یک راکتور انتقال معکوس گاز آب با افزایش جداسازی، بازده DME تا حد زیادی افزایش می‌یابد و نیاز به بازیافت CO قابل‌توجه کاهش یا حتی حذف می‌شود . بنابراین، همانطور که در بالا ذکر شد، از بسیاری از معایب سنتز DME معمولی اجتناب می شود. به عنوان مثال، اندازه کوچکتر و بازیافت کمتر به میزان زیادی هزینه را کاهش می دهد و انعطاف پذیری روش را در مقایسه با روش های هنر قبلی برای سنتز DME افزایش می دهد. علاوه بر این، فرآیندی که در اختراع حاضر توضیح داده شده است، انعطاف‌پذیری بی‌سابقه‌ای را در ترکیب مواد اولیه فراهم می‌کند، زیرا می‌توان از هر گونه اکسید کربن (یا مخلوطی از آن) استفاده کرد، و مقدار هیدروژن در ماده اولیه را می‌توان به راحتی به بازده DME بهینه تنظیم کرد. امکان استفاده به‌ویژه از CO2 خالص به عنوان گونه‌های اکسید کربن در مواد اولیه، پیشرفت قابل‌توجهی نسبت به روش‌های هنر قبلی است.

در جنبه اول، اختراع حاضر به روشی برای سنتز دی متیل اتر (DME) از مواد اولیه حاوی H2 و COx مربوط می شود، که در آن x=1-2 ، شامل :

(الف) قرار دادن مخلوط گازی شامل گاز سنتز از مرحله (ج) به سنتز DME با تماس با مخلوط گازی شامل گاز سنتز از مرحله (ج) با کاتالیزوری که قادر به تبدیل گاز سنتز به DME است، در نتیجه DME شامل مخلوط گازی به دست می‌آید.

(ب) قرار دادن مخلوط گازی شامل مخلوط گازی از مرحله (الف) به یک واکنش تغییر معکوس گاز آب با افزایش جداسازی؛ و

(ج) قرار دادن مخلوط گازی مذکور از مرحله (ب) به جداسازی DME/گاز سنتز برای به دست آوردن DME و مخلوط گازی شامل گاز سنتز، بازیافت مخلوط گازی به‌دست‌آمده شامل گاز سنتز به مرحله (الف)،

که در آن ماده اولیه در مرحله (الف) یا مرحله (ب) معرفی می‌شود، و در آن نسبت مولی H2 به COx در مخلوط گازی که مرحله (b) در آن انجام می‌شود حداقل ( 8+x) است.

در جنبه دوم، اختراع حاضر مربوط به سیستمی برای اجرای روش جنبه اول است که شامل:

(الف) ورودی برای دریافت مواد اولیه شامل H2 و COx ، که در آن x=1-2 ،

(ب) یک منطقه واکنش تغییر گاز آب معکوس برای تبدیل H 2 و CO x به H 2 O و CO، شامل یک ورودی (b1) برای دریافت مخلوط گازی شامل مخلوط گازی از منطقه (d)، که در آن نسبت مولی از H2 به COx در مخلوط گازی مرحله (b) حداقل ( x +0.8) است، که شامل یک بستر کاتالیزوری (b2) از یک سیستم کاتالیزور تغییر معکوس گاز آب با افزایش جداسازی برای تخلیه صادرات مخلوط گازی (b3) است.

ج) یک جداکننده شامل یک ورودی (c1) برای دریافت مخلوط گازی مذکور از ناحیه (b)، وسیله (c2) برای جداسازی مخلوط گازی مذکور به DME و یک مخلوط گازی شامل گاز سنتز، یک خروجی (c3) برای تخلیه یک گاز مخلوطی شامل گاز سنتز و یک خروجی (c4) برای تخلیه DME؛ و

(د) یک منطقه تولید دی متیل اتر شامل یک ورودی (d1) برای دریافت مخلوط گازی مذکور شامل گاز سنتز از جداکننده (c)، یک سیستم کاتالیزوری (d2) که قادر به تبدیل گاز سنتز به دی متیل اتر، خروجی (d3) برای تخلیه است. از مخلوط گازی،

که در آن ورودی (a) در ارتباط سیال با ورودی (b1) یا ورودی (d1)، خروجی (b3) در ارتباط سیال با ورودی (c1)، خروجی (c3) در ارتباط سیال با ورودی (d1) و خروجی است. (d3) در ارتباط سیال با ورودی (b1) ارتباط سیال است.

راه های تفصیلی

اختراع حاضر به فرآیندی برای سنتز دی متیل اتر (DME) از مواد اولیه متشکل از H2 و COx، که در آن x=1-2، و سیستمی برای انجام فرآیند مربوط می‌شود . همانطور که توسط متخصصان این هنر درک خواهد شد، هر زمان که روش ذکر شود، در صورت لزوم، همان روش در مورد سیستم اعمال می شود، و هر زمان که سیستم ذکر شده باشد، در صورت مناسب، همان روش در مورد روش صدق می کند.

روش

روش اختراع حاضر روشی برای سنتز دی متیل اتر (DME) از مواد اولیه متشکل از H و CO است و شامل:

(الف) قرار دادن مخلوط گاز سنتز حاوی گاز سنتز از مرحله (ج) به سنتز DME با تماس با مخلوط گازی حاوی گاز سنتز از مرحله (ج) با یک کاتالیزور که قادر به تبدیل گاز سنتز به DME است، در نتیجه مخلوط‌های گازی حاوی DME به دست می‌آید.

(ب) قرار دادن مخلوط گازی شامل مخلوط گازی از مرحله (الف) به یک واکنش تغییر معکوس گاز آب با افزایش جداسازی؛ و

(ج) قرار دادن مخلوط گازی مذکور از مرحله (ب) به جداسازی DME/گاز سنتز برای به دست آوردن DME و مخلوط گازی شامل گاز سنتز، بازیافت مخلوط گازی به دست آمده شامل گاز سنتز به مرحله (الف).

در اینجا، ماده اولیه از مرحله (الف) یا مرحله (ب) معرفی می‌شود، و نسبت مولی H2 به COx در مخلوط گازی تحت مرحله (b) حداقل ( x+0.8) است. در زمینه اختراع حاضر، "حالت گازی" به حالت گازی تحت شرایط فرآیند اطلاق می شود.

این فرآیند شامل یک عملیات بازیافت است که در آن واکنش‌دهنده‌های باقیمانده (گاز سنتز) که از محصول DME در مرحله (ج) حذف شده‌اند، به مرحله (الف) بازیافت می‌شوند. DME اساساً در مرحله (الف) تشکیل می شود، اما ممکن است به میزان کمتری در مرحله (ب) نیز تشکیل شود. ماده اولیه معمولاً به صورت مخلوط گازی است. در اولین تجسم، ماده اولیه ابتدا با مخلوط گازی مرحله (الف) در معرض مرحله (ب) قرار می گیرد، که در طی این مدت ترکیب مخلوط گازی ترکیبی به طور کلی تغییر می کند. بسته به ماهیت واکنش جابجایی معکوس گاز آب و ترکیب مواد اولیه، ممکن است مقداری DME در مرحله (ب) تشکیل شده باشد. مخلوط گازی مرحله (ب) سپس تحت مرحله (ج) قرار می گیرد، که طی آن هر DME تشکیل شده در مرحله (ب) با DME موجود در مخلوط گازی مرحله (الف) ترکیب می شود و مخلوط گازی باقیمانده جدا می شود. بنابراین مرحله (ج) حداقل دو محصول را ارائه می دهد، اولی یک مخلوط گازی شامل گاز سنتز و سایر اجزای مرحله (ب) و به طور قابل ملاحظه ای عاری از DME، و دومی DME یا مخلوطی است که شامل DME است. در تجسم دوم، ماده اولیه ابتدا در معرض مرحله (الف) با بازیافت مرحله (ج) قرار می‌گیرد، که طی آن یک مخلوط گازی تعادلی شامل DME و CO2 تشکیل می‌شود. مخلوط گازی مرحله (الف) سپس در معرض مرحله (ب) قرار می‌گیرد، که طی آن CO2 به CO تبدیل می‌شود و در صورت تمایل بیشتر به DME تبدیل می‌شود. تمام DME تشکیل شده در مراحل (الف) و (ب) از مخلوط گازی باقی مانده جدا می شود. بنابراین، مرحله (ج) حداقل دو محصول را ارائه می دهد، اولی یک مخلوط گازی شامل گاز سنتز و سایر اجزای مرحله (ب) و به طور قابل ملاحظه ای عاری از DME، و دومی DME یا مخلوطی است که شامل DME است.

در یک تجسم، مرحله (ب) مستقیماً پس از مرحله (الف) بدون هیچ تغییر قابل توجهی در مخلوط گازی از مرحله (الف) انجام می‌شود. در یک تجسم خاص، مرحله (ج) مستقیماً بعد از مرحله (ب) بدون ایجاد هیچ گونه تغییر مهم بیشتر در مخلوط گازی از مرحله (ب) انجام می شود. در یک تجسم، مرحله (الف) مستقیماً بعد از مرحله (ج) بدون هیچ گونه تغییر مهم بیشتر در مخلوط گازی شامل گاز سنتز از مرحله (c) انجام می‌شود. در یک تجسم، مرحله (الف) مستقیماً روی ماده اولیه بدون هیچ تغییر قابل توجهی در ماده اولیه انجام می شود. در یک تجسم، مرحله (ب) مستقیماً روی ماده اولیه بدون هیچ تغییر قابل توجهی در ماده اولیه انجام می شود. در یک تجسم، مرحله (ب) مستقیماً روی مخلوط گازی متشکل از ماده اولیه و مخلوط گازی مرحله (الف) بدون هیچ تغییر قابل توجهی در مخلوط گازی انجام می‌شود. در اینجا، "بدون هیچ تغییر قابل توجهی" به معنای بدون تغییر ترکیب مخلوط گازی مورد نظر است. همانطور که توسط افراد ماهر در این هنر درک می شود، تغییرات (جزئی) در دما و فشار تغییرات قابل توجهی در نظر گرفته نمی شود.

در یک تجسم، روش اختراع حاضر شامل مرحله جداسازی COx از DME نیست، که در آن x> 1.4 است. در یک تجسم، روش اختراع حاضر شامل مرحله جداسازی CO2 از DME نیست. در یک تجسم ترجیحی خاص، فرآیند طبق اختراع شامل مرحله تبدیل CO2 به CO با اصلاح (خودگرمایی) در بازیافت بین مرحله (c) و مرحله (a) نیست، یعنی بازیافت گفته شده بین مرحله (c) و مرحله (الف) ترجیحاً شامل مرحله اصلاح (خودگرمایی) نمی شود.

ماده خام

برای اهداف اختراع حاضر، جداسازی مواد اولیه وارد شده به سیستم یا فرآیند اختراع حاضر، یعنی مخلوط واکنش دهنده معرفی شده، از خوراک به مرحله (ب) مهم است. دومی همچنین به عنوان مخلوط گازی نامیده می شود که در آن مرحله (ب) انجام می شود و در آن نسبت مولی H2 به COx برای اختراع حاضر حیاتی است . در مخلوط گازی که مرحله (ب) در آن انجام می شود، نسبت مولی H2 به COx باید حداقل (x+0.8) باشد. بنابراین، نسبت مولی H2 به COx در خوراک باید طوری انتخاب شود که خوراک به مرحله (ب) نسبت مولی H2 به COx را داشته باشد. روش اختراع حاضر ترجیحاً شامل مرحله تعیین ترکیب بازیافت است، یعنی مخلوط گازی حاوی گاز سنتز از مرحله (ج)، یا مخلوط گازی از مرحله (الف)، به طوری که ترکیب مواد اولیه به ویژه مقدار H2 موجود در آن را می توان با ترکیب بهینه خوراک تا مرحله (ب) تنظیم کرد. تعیین این ترکیب گازی و چنین تنظیمی از ترکیب مواد اولیه برای افراد ماهر در این هنر شناخته شده است. ترجیحاً ترکیب بازیافت تعیین می شود.

مواد اولیه مورد استفاده برای تولید DME اختراع حاضر حداقل شامل H2 و CO x است که در آن x = 1-2 است. در مقایسه با روش‌ها و تجهیزات متداول تولید DME که به CO به عنوان ماده اولیه نیاز دارند و نمی‌توانند از CO استفاده کنند ، سیستم اختراع حاضر انعطاف‌پذیری بیشتری را فراهم می‌کند زیرا DME از هر یک از CO، CO یا مخلوط‌های آنها ساخته شده است. به عبارت دیگر، DME ها با هر مقدار x در محدوده 1-2 به راحتی ساخته می شوند. در زمینه اختراع حاضر، مخلوطی از H2 و COx به هر نسبت و هر مقدار ممکن x به عنوان گاز سنتز نیز نامیده می شود. بنابراین ماده اولیه گاز سنتز یا حاوی گاز سنتز است. علاوه بر گاز سنتز، ماده اولیه به صورت اختیاری حاوی اجزای دیگری مانند متان و هیدروکربن های بالاتر، گازهای بی اثر مانند نیتروژن، آرگون و مانند آن است.

COx نشان دهنده CO، CO2 یا مخلوطی از آنها است، و همچنین ممکن است به عنوان "اکسیدهای کربن" نامیده شود، CO و CO2 دو گونه اکسید کربن هستند که به طور متناوب به عنوان "CO و/یا CO2 " نامیده می شود. مقدار x نشان‌دهنده تعداد اتم‌های اکسیژن موجود در هر اتم کربن در بخش اکسید کربن ماده اولیه (یعنی CO+CO2 ) است، بدون توجه به هر اتم اکسیژن و/یا کربن دیگری که ممکن است در ماده اولیه وجود داشته باشد. بنابراین، x در محدوده 1-2 است، که در آن x=1 نشان دهنده CO خالص و x=2 نشان دهنده CO2 خالص است. مقدار متوسط ​​x نشان دهنده وجود مخلوطی از CO و CO 2 در خوراک است که به راحتی توسط فرد ماهر قابل تشخیص است. به عنوان مثال، وقتی x=1.9، 1.9 اتم اکسیژن در هر اتم کربن وجود دارد، به این معنی که نسبت مولی CO:CO2 1:9 است. به همین ترتیب، وقتی x=1.5، نسبت مولی CO:CO2 1:1 است.

با استفاده از مواد اولیه (که در آن x هر مقداری در محدوده 1-2 است)، روش های شرح داده شده در اینجا کارآمد عمل می کنند. در یک تجسم، ماده اولیه حاوی CO 2 یا به عبارت دیگر x>1، یعنی 1<x<2 است. روش ها و سیستم های اختراع حاضر به ویژه سودمند هستند زیرا CO2 می تواند به عنوان منبع اتم های کربن برای تولید DME استفاده شود. ترجیحاً x>1.2، ترجیحاً x>1.5، ترجیحاً x>1.7. در یک تجسم ترجیحی خاص، x نزدیک به 2 است، مانند 1.8-2، یا 1.9-2، یا حتی حدود 2، یا به عبارت دیگر، خوراک حاوی CO2 است و به طور قابل ملاحظه ای عاری از CO است. اگر مقدار زیادی CO2 در ماده اولیه وجود داشته باشد، ماده اولیه ترجیحاً تحت واکنش تغییر معکوس گاز آب در مرحله (ب) قرار می گیرد تا محتوای CO افزایش یابد . بنابراین، زمانی که ماده اولیه غنی از CO2 باشد، یعنی x=1.9-2 یا x>1.5 یا حتی x>1.2، ترجیح داده می شود که خوراک به مرحله (b) تغذیه شود. در تجسم دیگر، ماده اولیه حاوی CO است، یا حتی CO گونه غالب اکسید کربن است، و x نزدیک به 1 است، مانند 1-1.5، 1-1.2، یا 1-1.1 یا حتی حدود 1، و نیازی نیست منطقه واکنش تغییر گاز آب معکوس قبل از منطقه تولید DME است و ماده اولیه را می توان در مرحله (الف) یا (ب) بدون تأثیر بر راندمان فرآیند معرفی کرد. بنابراین، صرف نظر از مقدار x، ماده اولیه به طور موثر در مرحله (ب) معرفی می شود، اما زمانی که CO گونه غالب اکسید کربن باشد، به عنوان مثال x=1-1.2، ماده اولیه در مرحله (الف) معرفی می شود. بدون به خطر انداختن کارایی روش ممکن است. بنابراین، در یک تجسم ترجیحی، ماده اولیه در مرحله (ب) معرفی می شود.

نسبت مولی بهینه H2 به COx در ماده اولیه عمدتاً به مقدار x بستگی دارد . از نظر تئوری، بر اساس استوکیومتری واکنش، نسبت مولی بهینه H به CO از 1-2 در x = 1 تا 2-3 در x = 2، بسته به طرح واکنش دنبال شده متغیر است. هنگامی که 1 مول CO2 به 1 مول CO و 1 مول H2O تبدیل می شود ، 1 مول H2 مصرف می شود . به عبارت دیگر، نسبت مولی H2 به COx در محدوده x تا (x+1)، که در آن x=1-2، از لحاظ نظری سودمند است. برای تشکیل DME توسط واکنش (5) یا (6)، از نظر تئوری نسبت مولی H2 به COx بهینه (x+1) است. اگرچه H 2 و CO x استوکیومتری ترجیح داده می شوند، فرآیند اختراع حاضر نیز می تواند به آرامی با استفاده از H2 فوق استوکیومتری و حتی اندکی زیر استوکیومتری انجام شود . بنابراین، نسبت مولی H2 به COx در مواد اولیه اختراع حاضر به طور کلی حداقل (x+0.8)، ترجیحاً حداقل (x+1) است. حداکثر محتوای H 2 از نظر فنی نامحدود است، اما برای کارایی محتوای H 2 معمولاً از (x+10) یا حتی (x+5) یا حتی (x+2) تجاوز نمی کند. بنابراین، اچمحدوده های ترجیحی برای نسبت مولی 2 به CO x عبارتند از (x+0.8) تا (x+10)، (x+1) تا (x+10)، (x+0.8) تا (x+5)، (x+ 1) تا (x+5)، (x+0.8) تا (x+2) و (x+1) تا (x+2). فرآیند اختراع حاضر با استفاده از مواد اولیه دارای طیف وسیعی از نسبت‌های مولی H2 به COx همانطور که در اینجا تعریف شده است، به آرامی عمل می‌کند ، بنابراین بازدهی مواد اولیه مذکور را در مقایسه با فرآیندهای مرسوم برای تولید انعطاف‌پذیری DME فراهم می‌کند . با این حال، بیش از حد بزرگتر H نسبت به CO برای مزایای دیگری یافت نشد و تنها منجر به تجمع قابل توجهی از H در سیستم خواهد شد. H2 اضافی را می توان با یک مرحله پاکسازی از سیستم خارج کرد که ترجیحاً در بازیافت بین مرحله (c) و مرحله (a) انجام می شود. بنابراین، در یک تجسم، روش اختراع حاضر شامل مرحله حذف H2 از سیستم ، ترجیحاً حذف مخلوط گازی حاوی گاز سنتز از مرحله (c) است. خالص سازی چنین بازیافت هایی در هنر شناخته شده است. گاز تصفیه شده را می توان برای مثال به عنوان سوخت در کوره یا موارد مشابه استفاده کرد.

اگرچه برای جلوگیری از تجمع قابل توجه H2 در سیستم ترجیح داده می شود، اما ممکن است مقدار کمی از H2 ترجیح داده شود زیرا مرحله (ب) در شرایط H2 اضافی بهترین عملکرد را دارد، همانطور که در ادامه بیشتر بحث شده است. نسبت مولی بهینه H2 به COx در خوراک به مرحله (b) حدود (x+2) است که می‌توان با استفاده از مواد اولیه با نسبت مولی H2 به COx کمی بالاتر ، مانند +x( از طرف دیگر، H2 اضافی مورد نیاز در مرحله (ب) قبل از شروع تولید DME یا در طی مراحل اولیه فرآیند به راکتور وارد می شود. در مرحله اولیه فرآیند، نسبت مولی H2 به COx خوراک ( بسیار ) بیشتر از ( x +1)، به عنوان مثال حداقل (x+1.5) یا حتی حداقل (x+2) است.

در یک تجسم جایگزین، نسبت مولی H2 به COx در خوراک به مرحله (b) حیاتی نیست ، اما نسبت مولی H2 به COx در خوراک حیاتی است . بنابراین، در این تجسم، محدوده های ترجیحی برای نسبت مولی H2 به COx ( x +0.8) تا (x+10)، (x+1) تا (x+10)، (x+1.5) تا (x) است. +1.5) تا (x+10)، (x+0.8) تا (x+5)، (x+1) تا (x+5)، (x+0.8) تا (x+2) و (x+1) ) تا (x +2).

از طریق اختراع حاضر، مواد اولیه برای تولید DME (که قبلاً هرگز برای تولید DME مناسب نبوده اند) را می توان به دست آورد، مانند گاز کوره بلند (BFG)، گاز کوره کک یا حتی گاز زائد حاصل از فرآیندهای جذب کربن. مواد اولیه معمولی تر مانند گاز طبیعی، SNG و زغال سنگ یا گاز تبدیل به گاز زیست توده نیز می توانند استفاده شوند، معمولاً در پایین دست مرحله اصلاح، برای افزایش محتوای H2 و CO. در صورت تمایل، H2 اضافی را می توان به این گازها اضافه کرد تا نسبت مولی H2 به COx به دست آید. در این هنر، تنظیم محتوای H2 بر اساس استوکیومتری استوکیومتری محتوای COx نسبت به واکنش شناخته شده است. بنابراین، در یک تجسم ترجیحی، مواد اولیه حداقل تا حدی از گاز کوره بلند (BFG)، گاز کوره کک یا فرآیند جذب کربن مشتق شده است. انعطاف پذیری مواد اولیه مورد استفاده برای سنتز DME یک پیشرفت بزرگ نسبت به روش های هنر قبلی تولید DME است.

در فرآیند اختراع حاضر، ماده اولیه همانطور که در بالا تعریف شد را می توان در مرحله (الف) یا مرحله (ب) معرفی کرد. همانطور که در اینجا استفاده می شود، "معرفی شده در مرحله (الف)" به این معنی است که ماده اولیه تحت مرحله (الف) قرار می گیرد، به موجب آن، ماده اولیه توسط راکتور DME مرحله (الف) دریافت می شود، یا ماده اولیه با ماده اولیه از مرحله (الف) مخلوط می شود. الف) قبل از وارد شدن به راکتور DME. بازیافت c) ترکیب می شود، یعنی با مخلوط گازی شامل گاز سنتز. به همین ترتیب، "معرفی در مرحله (ب)" به این معنی است که ماده اولیه تحت مرحله (ب) قرار می گیرد و بنابراین ماده اولیه توسط راکتور انتقال معکوس گاز آب مرحله (ب) یا قبل از وارد شدن به آب معکوس دریافت می شود. راکتور انتقال گاز، مواد اولیه با مخلوط گازی از مرحله (الف) ترکیب می شوند.

مرحله (الف)

قرار دادن بازیافت از مرحله (c)، یعنی مخلوط گازی شامل گاز سنتز از مرحله (c)، به مرحله (الف) برای سنتز DME شامل تماس مخلوط گازی با کاتالیزوری که قادر به تبدیل گاز سنتز به DME است. در یک تجسم همانطور که در بالا توضیح داده شد، ماده اولیه نیز تحت مرحله (الف)، ترجیحاً پس از ترکیب با بازیافت از مرحله (c) قرار می گیرد، اگرچه به عنوان ماده اولیه، بازیافت را می توان به طور جداگانه در مرحله (الف) نیز معرفی کرد. با توجه به واکنش های تعادلی موجود، غلظت DME در جریان گاز ورودی، یعنی مخلوط گازی از مرحله (c) باید تا حد امکان پایین باشد. بنابراین، اجرای مرحله جداسازی (ج) برای فرآیند اختراع حاضر بسیار سودمند است، زیرا تضمین می‌کند که بازیافت حاوی مقادیر قابل توجهی DME نیست و عمدتاً حاوی گاز سنتز و در صورت تمایل متانول است.

مرحله (الف) شامل تماس با مخلوط گازی حاوی گاز سنتز و ماده اولیه اختیاری مرحله (ج) با یک سیستم کاتالیست است که معمولاً در یک بستر کاتالیزوری قرار دارد. سیستم کاتالیست قادر به تبدیل گاز سنتز به DME است و معمولاً شامل یک سیستم کاتالیزور مستقیم DME است. سیستم کاتالیست مستقیم DME معمولاً از یک کاتالیزور سنتز دوکاره DME یا ترکیبی از یک کاتالیزور سنتز متانول و یک کاتالیزور آبگیری متانول انتخاب می شود. هر سیستم کاتالیزور مستقیم DME که در این هنر شناخته شده است در این زمینه مناسب است. کاتالیزورهای مناسب شامل کاتالیزورهای آلومینا مبتنی بر اکسید روی مس (Cu-ZnO-Al2O3 ) هستند، اگرچه سایر کاتالیزورها نیز مناسب هستند. مرحله (الف) معمولاً در دمای 100-500 درجه سانتی گراد، ترجیحاً 200-400 درجه سانتی گراد و 10-200 بار، ترجیحاً 20-100 بار انجام می شود.

در یک تجسم ترجیحی، مرحله (الف) در حالت افزایش جداسازی انجام می‌شود، یا به عبارت دیگر، مرحله (الف) در منطقه واکنش سنتز DME تقویت‌شده با جداسازی (SEDMES) انجام می‌شود. "افزایش جداسازی" به جداسازی یک محصول از یک مخلوط تعادلی اشاره دارد به طوری که تعادل به سمت محصول منتقل شود. بنابراین، برای سنتز DME مرحله (الف)، ترجیح داده می‌شود که H2O را از مخلوط تعادلی جدا کنیم زیرا این واکنش‌های (1) و (3) یا (6) را به سمت متانول محصول یا DME تغییر می‌دهد. روش های مناسب برای دستیابی به افزایش جداسازی شامل استفاده از غشاهای انتخابی و جاذب های انتخابی است. به عنوان مثال، سنتز DME مرحله (a) در حالت افزایش جذب انجام می شود، که در آن H2O بر روی یک جاذب انتخابی آب جذب می شود. یک روش جایگزین برای دستیابی به افزایش جداسازی شامل استفاده از غشاهای انتخابی است که به یک محصول، ترجیحا H2O، نفوذپذیر هستند . هنگامی که H2O به طور انتخابی در این غشا نفوذ می کند، از مخلوط تعادلی جدا می شود و بنابراین مخلوط تعادلی به سمت محصولات واکنش سنتز DME حرکت می کند. ترجیحاً مرحله (الف) در حالت افزایش جذب انجام می شود و سیستم کاتالیزور بیشتر از یک جاذب انتخابی آب تشکیل می شود.

منطقه واکنش SEDMES شامل یک سیستم کاتالیزور شامل یک سیستم کاتالیزور مستقیم DME است که قادر به تبدیل گاز سنتز به DME است و ابزاری برای جداسازی آب از مخلوط واکنش، معمولاً با یک جاذب انتخابی آب یا فرم انتخاب آب غشای جنسی.

در این راستا، هر جاذب انتخابی آب که در این هنر شناخته شده است که قادر به جذب آب است اما DME کمی و ترجیحاً متانول کمی نیز دارد، مناسب است. ترجیحاً جاذب نیز H2 و COx را جذب نمی کند . در یک تجسم ترجیحی، جاذب انتخابی آب یک ماده متخلخل است که ترجیحاً حداکثربه طوری که منافذ می توانند مولکول های آب را در خود جای دهند اما مولکول های DME را نمی توانند در خود جای دهند. جاذب های انتخابی آب مناسب عبارتند از جاذب های مبتنی بر سیلیس، جاذب های مبتنی بر آلومینا و مخلوط آنها، به ویژه آلومینوسیلیکات ها مانند زئولیت ها، اکسیدهای فلزات قلیایی خاکی (مانند Ca، Mg، Ba)، محدود به ماتریس های متخلخل مانند آلومینوسیلیکات ها، گرافیت و کمپلکس های رسی متشکل از هالیدها، سولفات ها و فسفات ها. راهنمایی های بیشتر را می توان در اسناد منتشر شده توسط یوان و همکاران (بازبینی های انرژی تجدیدپذیر و پایدار، 2016، 54، 761-776) یافت. در یک تجسم خاص ترجیح داده شده، جاذب انتخابی آب یک زئولیت است که ترجیحاً دارای اندازه متوسط ​​منافذ حداکثر است.زئولیت این مواد برای جذب آب انتخابی هستند. ترجیحاً اندازه منافذ متوسط ​​باشددر محدوده. زئولیت های مناسب زئولیت های نوع A، ترجیحا زئولیت 3A، زئولیت 4A و مخلوط آنها هستند. زئولیت 3A، زئولیت 4A و مخلوط‌های آن‌ها به دلیل گزینش پذیری بالا برای جذب آب ترجیح داده می‌شوند. هنگام استفاده از جاذب های آب با منافذ بزرگتر، مانند زئولیت ZSM-5، انتخاب پذیری جذب آب کاهش می یابد و مولکول های دیگری مانند متانول و DME می توانند روی جاذب جذب شوند. علاوه بر این، مخترعان دریافتند که ZSM-5 توانایی افزایش جذب قابل توجهی ندارد. در نتیجه، بازده DME فرآیند کاهش می‌یابد و ترکیب گونه‌های جذب‌شده یکنواخت نیست، که مانع از بازسازی سیستم کاتالیزور می‌شود. همانطور که توسط افراد ماهر در این هنر درک می شود، سیستم کاتالیزور ممکن است شامل اجزای دیگری مانند تکیه گاه ها نیز باشد که تحت شرایط فرآیند بی اثر هستند یا باعث تولید DME می شوند.

هر نوع غشا شناخته شده در هنر که برای نفوذ مولکول های آب انتخابی باشد و در عین حال مولکول های گازی دیگر را حفظ کند، برای استفاده در ناحیه واکنش SEDMES مناسب است. شخص ماهر می تواند برای مثال در اسناد منتشر شده توسط Smitha و همکارانش راهنمایی دریافت کند (J. Membr. Sci. 2004, 241, 1, 1-21). غشاهای مناسب شامل غشاهای پلیمری مانند غشاهای پلیمری مبتنی بر پلی وینیل الکل، غشاهای مبتنی بر پلی‌آمید و غشاهای پلیمری سولفونه (مانند SPEEK یا مبتنی بر nafion)، غشاهای زئولیت مانند زئولیت A، ZSM-5 و موردنیت، سیلیکالیت، (آمورف) هستند. ) غشاهای سیلیسی و غشاهای سیلیسی هیبرید آلی- معدنی. فیلم‌های سیلیس هیبریدی آلی-غیر آلی شامل، برای مثال، آنهایی هستند که توسط Castricum و همکاران (J. Mater. Chem. 2008, 18, 2150-2158) و فیلم Agirre Arisketa و همکاران HybSi افشا شده‌اند. راکتورهای SEDMES ترجیحاً از غشاهای سیلیسی هیبریدی آلی-غیر آلی استفاده می کنند که در WO 2007/081212، WO 2010/008283، WO 2013/066184 و WO 2014/025259 افشا شده است، که تمام این موارد با رفرنس کامل در فیلم آنها در اینجا آمده است. همانطور که در آن توضیح داده شده است. این غشاء در برابر دمای بالا و فشار گذرنده مقاوم است و بنابراین برای استفاده بسیار مناسب است. دمای بالاتر و فشار گذرنده منجر به شار بیشتر می شود که به نوبه خود کارایی (هزینه) روش اختراع حاضر را افزایش می دهد.

سیستم کاتالیست موجود در ناحیه واکنش SEDMES قادر به کاتالیز کردن واکنش های (1)-(3) همانطور که در بالا تعریف شد و در عین حال قادر به جذب آب است. با توجه به این موضوع، تعادل واکنش ( 2 ) به سمت واکنش‌دهنده‌های CO و H2O سوق داده می‌شود که به نوبه خود استفاده از CO2 (بزرگ) را به عنوان گونه‌های اکسید کربن در مواد اولیه امکان‌پذیر می‌سازد . دوم، تعادل واکنش های (1) و (3) به ترتیب به سمت محصولات متانول و DME تحت فشار قرار می گیرند. CO2 تولید شده توسط واکنش به CO (و H2O که جذب می شود) تبدیل می شود (2 ). این اثرات جاذب آب باعث افزایش زیادی در بازده کلی "یک پاس" DME می شود که به این معنی است که نیاز به بازیافت به حداقل می رسد. علاوه بر این، تشکیل CO سرکوب می شود ، که از جداسازی خسته کننده بین CO و DME در مخلوط تعادلی جلوگیری می کند ( مثلاً در مرحله (c))، و تا حد زیادی بازیافت CO را که دو جنبه گران قیمت تولید DME معمولی هستند حذف می کند. بسته به نسبت H2 به COx در خوراک، مخلوط محصول از منطقه واکنش SEDMES عمدتا حاوی DME و مقداری گاز سنتز باقیمانده است.

در مرحله (الف)، بازیافت مرحله (ج)، که حداقل شامل گاز سنتز و در صورت تمایل متانول است، به DME تبدیل می‌شود. مرحله (الف) یک مخلوط تعادلی حاوی حداقل DME و CO ، دو محصول واکنش کلی سنتز DME، و به طور کلی H و CO باقیمانده ، و مقداری متانول، هر گونه گاز بی اثر از خوراک نیز در تعادل موجود است، فراهم می کند. مخلوط وسط اگر منطقه واکنش (a) یک منطقه تولید DME معمولی به جای منطقه واکنش SEDMES باشد، مخلوط تعادلی همچنین حاوی مقادیر قابل توجهی H2O است. با این حال، اگر منطقه واکنش (a) یک منطقه واکنش SEDMES باشد، تعادل به سمت تشکیل DME رانده می‌شود و مخلوط تعادلی منطقه (a) عمدتاً حاوی DME، CO و H2 است. DME از بقیه مخلوط تعادلی جدا نمی شود، اما به مرحله (ب) تغذیه می شود، جایی که DME و هر متانول در تماس نیستند و CO2 ( و H2 ) به CO (و H2O ) تبدیل می شوند. DME در نهایت در مرحله (ج) جدا می شود. بنابراین، از جدایی خسته کننده بین DME و CO اجتناب می شود.

مرحله (ب)

در مرحله (ب)، مخلوط گازی که مخلوط گازی مرحله (الف) و ماده اولیه اختیاری را تشکیل می‌دهد، تحت یک واکنش انتقال معکوس گاز آب با افزایش جداسازی قرار می‌گیرد. مخلوط گازی که مرحله (ب) به آن انجام می شود، همچنین به عنوان تغذیه مرحله (ب) شناخته می شود، معمولاً از مخلوط گازی مرحله (الف) و یک خوراک اختیاری تشکیل شده است. بنابراین، در یک تجسم، روش اختراع حاضر شامل مرحله ترکیب مواد اولیه با مخلوط گازی از مرحله (الف) است که پس از آن مخلوط گازی ترکیب شده تحت مرحله (ب) قرار می‌گیرد.

واکنش های تغییر گاز آب در هنر به خوبی شناخته شده است و شامل تعادل زیر است:بسته به شرایط و کاتالیزور مورد استفاده، تعادل ممکن است بیشتر در سمت محصول (H2 + CO2 ) یا سمت واکنش دهنده (H2O + CO) باشد. برای واکنش معکوس جابجایی آب - گاز ، تعادل به سمت واکنش دهنده تغییر می کند و مصرف H و CO را برای تشکیل H2O و CO ترجیح می دهد . فرد ماهر می داند که چگونه شرایط و کاتالیزورهایی را برای ارتقای واکنش تغییر معکوس گاز آب انتخاب کند. مناطق واکنش معکوس تغییر گاز آب و راکتورهای این واکنش در این هنر شناخته شده است. بنابراین، مرحله (ب) شامل تماس با مواد اولیه با یک کاتالیزور تغییر معکوس گاز آب است، یعنی کاتالیستی که قادر به کاتالیز کردن یا ارتقاء واکنش تغییر معکوس گاز آب است. مرحله (ب) عموماً بالای 150 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 150-1000 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 150-500 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 200-400 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 200-350 درجه سانتیگراد عمل می کند. فشار عموماً بالای 4 بار است، مثلاً 10-80 بار، ترجیحاً 22-40 بار. مزیت آن، مرحله (ب) معمولاً بالای 150 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 200-1000 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 200-500 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 200-350 درجه سانتیگراد، و بالاتر از 4 بار، ترجیحاً 10-80 بار، ترجیحاً 22 است. عملکرد -40bar شخص ماهر در اسناد منتشر شده توسط Haije و Geerlings (Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 8609-8610) و در EP0737648 راهنمایی بیشتری می یابد.

بنابراین، خوراک به مرحله (b) حاوی H2 و COx است، که در آن نسبت مولی H2 به COx حداقل ( x +0.8)، ترجیحا حداقل (x+1)، ترجیحاً حداقل (x+1.5) است. ترجیحاً حداقل (x+2). مخترعان به‌طور شگفت‌انگیزی دریافته‌اند که این فرآیند زمانی که سوپراستوکیومتری H2 در خوراک به مرحله (ب) وجود داشته باشد، بهینه عمل می‌کند ، اگرچه مقادیر استوکیومتری و حتی اندکی زیر استوکیومتری نیز می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. حداکثر محتوای H 2 از نظر فنی نامحدود است، اما برای کارایی محتوای H 2 معمولاً از (x+10) یا حتی (x+5) تجاوز نمی کند. بنابراین، در خوراک به مرحله (b)، محدوده ترجیحی برای نسبت مولی H به CO x ( x+0.8) تا (x+10)، (x+1) تا (x+10)، (x+) است. 1.5) تا (x+10)، (x+2) تا (x+10)، (x+0.8) تا (x+5)، (x+1) تا (x+5) و (x+2) به (x+5). اگرچه H2 سوپراستوکیومتری سودمندترین است ، فرآیند توصیف شده در اختراع حاضر با استفاده از طیف گسترده ای از نسبت های مولی H2 به COx همانطور که در اینجا تعریف شده است، به آرامی عمل می کند، بنابراین در مقایسه با فرآیندهای مرسوم برای DMEتولید H2 و COx در خوراک به مرحله (ب) را می توان با تنظیم (یا "تنظیم") مقدار H2 موجود در خوراک و به صورت اختیاری با تنظیم حذف تحت تأثیر قرار داد.نسبت مولی

تغییر معکوس گاز آب مرحله (ب) اختراع حاضر جداسازی افزایش یافته است. واکنش‌های جابجایی گاز آب با افزایش جداسازی و تغییر معکوس گاز آب در این هنر شناخته شده‌اند. "افزایش جداسازی" به جداسازی یک محصول از یک مخلوط تعادلی اشاره دارد به طوری که تعادل به سمت محصول تغییر کند. برای جابجایی معکوس گاز آب در مرحله (ب)، این بدان معنی است که H2O یا CO، ترجیحا H2O، از مخلوط تعادلی جدا می شود. روش های مناسب برای دستیابی به افزایش جداسازی شامل استفاده از غشاهای انتخابی و جاذب های انتخابی است. به عنوان مثال، جابجایی معکوس آب-گاز مرحله (ب) در حالت افزایش جذب انجام می شود، که در آن H2O بر روی یک جاذب انتخابی آب جذب می شود، و مخلوط تعادلی که از مرحله (b) پدید می آید، عمدتا حاوی CO و H2 است. یک روش جایگزین برای دستیابی به افزایش جداسازی شامل استفاده از غشاهای انتخابی است که به یک محصول، ترجیحا H2O ، نفوذپذیر هستند . وقتی H 2هنگامی که O به طور انتخابی در این غشاء نفوذ می کند، از مخلوط تعادلی جدا می شود، بنابراین مخلوط تعادلی به سمت محصولات واکنش جابجایی معکوس آب-گاز حرکت می کند. ترجیحاً مرحله (ب) در حالت افزایش جذب انجام می شود. واکنش‌های جابجایی آب-گاز و جابجایی معکوس آب-گاز در این هنر شناخته شده‌اند. برای واکنش جابجایی معکوس گاز آب با افزایش جذب، ترکیب یک کاتالیزور تغییر معکوس گاز آب با یک جاذب برای جذب انتخابی آب، فعالیت را می توان در یک ماده واحد ترکیب کرد. این واکنش تغییر معکوس گاز آب ممکن است به عنوان "افزایش جذب بخار" نیز نامیده شود. سیستم‌های کاتالیزور جابجایی معکوس گاز آب که در مرحله (ب) مفید هستند، در این هنر شناخته شده‌اند و شامل کاتالیزورهای LTS (تغییر دمای پایین)، کاتالیزورهای MTS (تغییر دمای متوسط)، کاتالیزورهای تغییر اسید، آلومینا و کاتالیزورهای مبتنی بر فلزات نجیب هستند. کاتالیزورهای ترجیحی مبتنی بر Cu، Zn، Fe، Co، Mo، Al، Mg، Pt، Rh، Au یا مخلوطی از آنها هستند و ممکن است با قلیایی، ترجیحا K-promoted شوند. در یک تجسم، کاتالیست مورد استفاده در واکنش جابجایی معکوس گاز آب مرحله (b) از کاتالیزورهای مبتنی بر Cu/ZnO، کاتالیزورهای مبتنی بر CoMoS، کاتالیزورهای مبتنی بر پلاتین، Rh یا طلا و کاتالیزور Zn-آلومینا انتخاب شده است. از آنجایی که آب در مرحله (ب) از مخلوط تعادلی جدا یا خارج می شود، واکنش در جهت تشکیل CO (و H2O جدا شده ) رانده می شود.

در یک تجسم ترجیحی خاص، مرحله (ب) یک واکنش سنتز DME افزایش یافته جدایی (SEDMES) است. منطقه واکنش SEDMES شامل یک سیستم کاتالیست حاوی یک سیستم کاتالیزور مستقیم DME به عنوان یک کاتالیزور تغییر معکوس گاز آب است. منطقه واکنش SEDMES دارای قابلیت جابجایی معکوس گاز آب است و بنابراین می توان از آن در مرحله (ب) استفاده کرد. سیستم کاتالیست موجود در ناحیه واکنش SEDMES دارای فعالیت تغییر معکوس گاز آب است زیرا واکنش تغییر گاز آب (2) به سمت واکنش دهنده ها رانده می شود. بنابراین، منطقه واکنش SEDMES برای استفاده به عنوان منطقه واکنش جابجایی معکوس گاز آب در مرحله (ب) مناسب است. بنابراین، در یک تجسم، مرحله (ب) در یک منطقه واکنش SEDMES انجام می شود و بستر کاتالیزوری موجود در آن شامل یک سیستم کاتالیزور مستقیم DME و یک جاذب انتخابی آب است که در بالا توضیح داده شد. در این تجسم، مرحله (الف) ترجیحاً در یک منطقه تولید DME معمولی، ترجیحاً یک منطقه تولید DME معمولی برای سنتز مستقیم DME انجام می‌شود.

مرحله (ب) در یک منطقه واکنش یا راکتور حاوی کاتالیزور تغییر معکوس گاز آب و وسیله ای برای جداسازی H2O از مخلوط تعادلی انجام می شود . چنین دستگاه هایی معمولاً شامل جاذب های انتخاب کننده آب یا غشاهای انتخاب کننده آب هستند که ترجیحاً از جاذب های انتخاب کننده آب استفاده می کنند. در یک تجسم، کاتالیزور تغییر معکوس گاز آب یک سیستم کاتالیست مستقیم DME است. علاوه بر مخلوط گازی مرحله (الف)، ماده اولیه را می توان به راکتور مرحله (ب) نیز وارد کرد. در اینجا، مخلوط گازی ماده اولیه و مخلوط محصول مرحله (الف) با هم مخلوط و تبدیل می شوند تا مخلوط محصول واحد مرحله (ب) را تشکیل دهند. مخلوط گازی مرحله (الف) و هر CO2 موجود در ماده اولیه قبل از جداسازی مرحله (ج ) به CO تبدیل می شود .

از آنجایی که CO2 در مرحله (ب) به CO تبدیل می شود ، مقدار x کاهش می یابد. از آنجایی که مخلوط تعادلی از مرحله (b) خارج می شود، مقدار x همچنان می تواند بیشتر از 1 باشد، با این حال، x معمولاً در محدوده 1-1.2 در مخلوط گازی مرحله (b) است. با توجه به حذف H2O از مخلوط گازی با استفاده از یک جاذب انتخاب کننده آب ، ترکیب مخلوط گازی از مرحله (ب) عمدتاً به نسبت H2 به COx و مقدار x در خوراک بستگی دارد. در موردی که ناحیه واکنشی که مرحله (ب) در آن انجام می‌شود، ناحیه واکنش SEDMES است، COx و H2 تا حدی به متانول و DME در مرحله (b ) تبدیل می‌شوند. با این حال، مخلوط تعادلی مرحله (ب) حاوی مقادیر قابل توجهی COx ، H2 ، در صورت تمایل متانول و DME و هر گونه (بی اثر) دیگری است که ممکن است در خوراک وجود داشته باشد. در جایی که مرحله (ب) شامل یک واکنش انتقال معکوس گاز آب با افزایش جداسازی معمولی است، مخلوط تعادلی عاری از متانول و DME خواهد بود، به جز مواردی که به مرحله (الف) تغذیه می‌شوند.

در یک تجسم ترجیحی، حداقل یکی از مراحل (الف) و (ب) در منطقه واکنش سنتز DME افزایش یافته جذب (SEDMES) همانطور که در بالا توضیح داده شد انجام می شود. در یک تجسم، مرحله (الف) در ناحیه واکنش SEDMES انجام می‌شود. در یک تجسم، مرحله (ب) در منطقه واکنش SEDMES انجام می شود. در یک تجسم، مراحل (الف) و (ب) در ناحیه واکنش SEDMES انجام می‌شوند. مرحله (ب) ترجیحاً در یک منطقه واکنش SEDMES انجام می شود و مرحله (الف) یک منطقه تولید DME معمولی یا یک منطقه واکنش SEDMES است. ترجیحاً، مرحله (b) در یک منطقه واکنش SEDMES انجام می شود و مرحله (a) یک منطقه تولید DME معمولی است. اگرچه ممکن است استفاده از SEDMES به عنوان تولید DME اصلی در مرحله (الف) از نظر بازده نظری DME سودمند باشد، راکتورهای دوغاب و جاذب ها سازگار نیستند. بازسازی جاذب می تواند مشکل ساز باشد، به ویژه زمانی که در یک راکتور دوغاب قرار گیرد. بنابراین، برای استفاده از SEDMES و در عین حال اجتناب از هرگونه مشکل تشکیل گرما، ترجیح داده می شود مرحله (الف) در منطقه تولید DME معمولی و مرحله (ب) در گاز آب معکوس SEDMES یا افزایش جداسازی انجام شود. منطقه واکنش تغییر مکان

مرحله (ج)

مخلوط گازی مرحله (ب) در معرض جداسازی DME / گاز سنتز قرار می گیرد. چنین جداسازی در هنر شناخته شده است و DME را از سایر اجزا، از جمله گاز سنتز، در مخلوط گازی از مرحله (ب) جدا می کند. بنابراین، مرحله (ج) یک مخلوط گازی شامل گاز سنتز به عنوان محصول اول و DME به عنوان محصول دوم را فراهم می کند. هر روش شناخته شده در هنر برای جداسازی DME از مخلوط گازی حاوی DME و گاز سنتز برای استفاده به عنوان مرحله (c) مناسب است. مرحله (ج) معمولاً با فلاشینگ، تقطیر یا ترکیبی از آنها انجام می شود. ترجیحاً حداقل تبخیر فلاش در مرحله (ج) استفاده می شود زیرا به طور موثر گاز سنتز فرار را از DME کمتر فرار جدا می کند. در صورتی که DME به این ترتیب حاوی اجزای دیگری مانند متانول و/یا آب باشد، بخش کمتر فرار حاوی DME را می توان بیشتر جدا کرد. در یک تجسم ترجیحی، مرحله (c) شامل یک سری از (c1) فلاش و (c2) تقطیر است. در فلش (c1)، تمام فرارترین اجزا، از جمله H2 و COx ( یعنی گاز سنتز)، معمولاً همراه با گازهای دائمی (بی اثر) که ممکن است وجود داشته باشند، حذف می شوند. اجزای باقی‌مانده با DME جمع‌آوری‌شده از ستون تقطیر به‌عنوان بخش بالای سر و متانول به‌عنوان بخش ته‌نشینی، به‌صورت اختیاری با مقداری آب تقطیر می‌شوند. مخلوط گازی شامل گاز سنتز از مرحله (ج) (معمولاً از چشمک زدن) به مرحله (الف) بازیافت می شود. اگر یک جریان متانول جداگانه در مرحله (ج) به دست آید، به عنوان مثال در مرحله (c2)، می توان آن را به عنوان یک محصول جانبی از سیستم خارج کرد و برای استفاده مناسب استفاده کرد، یا می توان آن را به مرحله (الف) اضافه کرد. تبدیل به DME DME از مرحله (c)، معمولاً از مرحله (c2)، محصول اصلی فرآیند اختراع حاضر است.

مخلوط گازی شامل گاز سنتز از مرحله (ج) به مرحله (الف) بازیافت می شود. این مخلوط شامل، معمولاً اساساً از H2 و COx ، و به صورت اختیاری یک گاز دائمی ( بی اثر ) موجود در مخلوط گازی از مرحله (ب) تشکیل شده است. در اینجا x معمولاً 1-1.4، ترجیحاً 1-1.1، ترجیحاً در حدود 1 است، به این معنی که محتوای CO2 بسیار کم تا ناچیز است. با توجه به این موضوع، جداسازی مرحله (ج) راحت است و قبل از مرحله (الف) نیازی به تبدیل CO2 به CO نیست .

فرآیند اختراع حاضر ترجیحاً شامل مرحله بازسازی سیستم کاتالیزور هر ناحیه واکنش افزایش جذب مورد استفاده، به عنوان مثال، یک منطقه واکنش SEDMES است. در برخی موارد، جاذب به طور کامل توسط مولکول های آب جذب شده اشغال می شود و دیگر جذب آب نمی تواند انجام شود. در این مرحله گفته می شود که جاذب با مولکول های آب "بار" شده است. بازسازی با خشک کردن (حذف آب) جاذب سیستم کاتالیست را قادر می سازد تا برای چرخه های بعدی سنتز DME مجدداً استفاده شود. بازسازی را می توان با هر روشی که در هنر برای خشک کردن مواد جاذب جامد شناخته شده است، انجام داد. روش های مناسب شامل کاهش فشار کلی یا فشار جزئی بخار در راکتور (به عنوان مثال، جذب نوسان فشار (PSA) یا جذب نوسان فشار خلاء (VPSA))، افزایش دما (به عنوان مثال، حالت جذب نوسان دما (TSA))، قرار دادن یک جاذب با بار کامل تماس با گاز خشک کننده (مثلا عبور گاز از راکتور) یا ترکیبی از آن. گاز خشک باید حاوی کمتر از 0.1 درصد آب باشد و می تواند حاوی نیتروژن، گازهای نجیب، هیدروکربن ها و حتی گاز سنتز باشد. ترکیبی از تکنیک های خشک کردن مانند کاهش فشار و گرما نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد. در این مورد، ترجیحاً حداقل دو راکتور SEDMES به طور موازی برای انجام یک مرحله از هر یک از (الف) و/یا (ب) در فرآیند اختراع حاضر قرار می‌گیرند، به طوری که یک راکتور می‌تواند به طور همزمان بازسازی شود. راکتور برای تولید دی متیل اتر استفاده می شود. بنابراین، تولید مداوم DME امکان پذیر است.

در مواردی که سیستم کاتالیست SEDMES حاوی یک جاذب انتخابی آب است که در بالا به عنوان جاذب انتخاب کننده آب تعریف شده است، بازسازی در مقایسه با روش های تولید DME هنر قبلی تسهیل می شود. با توجه به منافذ کوچک جاذب، آب به طور انتخابی روی آن جذب می شود. بنابراین، بازسازی جاذب، گاز خروجی حاوی بخار خالص را فراهم می کند. برای استخراج ترکیبات ارزشمندی مانند متانول یا حتی DME، هیچ مرحله جداسازی بیشتری برای این گاز زباله لازم نیست.

سیستم

این اختراع همچنین مربوط به دستگاه یا سیستمی است که مخصوص اجرای روش اختراع حاضر طراحی شده است. سیستم اختراع حاضر یک سیستم مدولار است که در آن حداقل سه، ترجیحاً حداقل چهار ماژول در ارتباط سیال با یکدیگر هستند. در اینجا، هر ماژول ممکن است یک واحد جداگانه باشد، یا دو یا چند ماژول ممکن است در یک واحد ادغام شوند. ترجیحاً، هر ماژول یک واحد جداگانه است و می تواند در داخل سیستم تا این حد متمایز شود. سیستم مدولار برای انجام روش اختراع حاضر ممکن است به عنوان یک مرکز سنتز DME یا یک کارخانه تولید DME نیز نامیده شود. سیستم اختراع حاضر شامل:

(الف) ورودی برای دریافت مواد اولیه شامل H2 و COx ، که در آن x=1-2 ،

(ب) یک منطقه واکنش جابجایی گاز آب معکوس برای تبدیل H 2 و CO x به H 2 O و CO، شامل یک ورودی مخلوط گازی (b1) برای دریافت یک مخلوط گازی شامل مخلوط گازی از منطقه (d)، که در آن رسانا نسبت مولی H2 به COx در مخلوط گازی مرحله (b) حداقل ( x +0.8) است که شامل بستر کاتالیزوری (b2) سیستم کاتالیزور انتقال معکوس گاز آب با افزایش جداسازی و بستر کاتالیست (b2) است. برای تخلیه صادرات مخلوط گازی (b3)؛

ج) یک جداکننده شامل یک ورودی (c1) برای دریافت مخلوط گازی از ناحیه (b)، وسیله (c2) برای جداسازی مخلوط گازی مذکور به DME و یک مخلوط گازی شامل گاز سنتز، برای تخلیه یک خروجی (c3) برای مزبور. مخلوط گازی حاوی گاز سنتز و یک خروجی (c4) برای تخلیه DME؛ و

(د) یک منطقه تولید دی متیل اتر شامل یک ورودی (d1) برای دریافت مخلوط گازی شامل گاز سنتز از جداکننده (c)، یک سیستم کاتالیزور (d2) که قادر به تبدیل گاز سنتز به DME و برای تخلیه خروجی گاز است. مخلوط (d3).

در اینجا ورودی (a) در ارتباط سیال با ورودی (b1) یا ورودی (d1)، خروجی (b3) در ارتباط سیال با ورودی (c1)، خروجی (c3) در ارتباط سیال با ورودی (d1) قرار دارد. خروجی (d3) در ارتباط سیال با ورودی (d1) ورودی (b1) در ارتباط سیال است.

ابتدا سیستم اختراع حاضر شامل یک ورودی (a) برای دریافت مواد اولیه می باشد. این سیستم شامل حداقل دو ناحیه واکنش، یعنی منطقه واکنش (b) و منطقه واکنش (d) است. ماده اولیه دریافتی از طریق ورودی (a) به منطقه واکنش (b) یا منطقه واکنش (d) وارد می شود. بنابراین، ورودی (a) در ارتباط سیال با ورودی (b1) ناحیه واکنش (b) یا با ورودی (d1) ناحیه واکنش (d) است. محل ترجیحی ورودی (a) در ناحیه واکنش (b)، در ناحیه واکنش (b)، در ارتباط سیال بین منطقه واکنش (d) و منطقه واکنش (b)، یعنی در خروجی (d3) و ورودی (b1) است. ، یا در ارتباط سیال بین جداکننده (c) و ناحیه واکنش (d) یعنی بین خروجی (c3) و ورودی (d1). در یک تجسم، ورودی (a) در ناحیه واکنش (b) یا در ارتباط سیال بین منطقه واکنش (d) و منطقه واکنش (b)، ترجیحاً منطقه واکنش (d) و منطقه واکنش (b)) در ارتباط سیال قرار دارد. یعنی ورودی (a) در ارتباط سیال با ورودی (b1) است. این تجسم با روش اختراع حاضر مطابقت دارد که در آن ماده اولیه در مرحله (ب) معرفی شده است. در یک تجسم جایگزین، ورودی (a) در ناحیه واکنش (d) یا در ارتباط سیال بین جداکننده (c) و منطقه واکنش (d)، ترجیحا جداکننده (c) و منطقه واکنش (d) در ارتباط سیال قرار دارد (یعنی، ورودی (a) در ارتباط سیال با ورودی (d1) است. این تجسم مربوط به فرآیند اختراع است که در آن ماده اولیه در مرحله (الف) معرفی می شود. در یک تجسم ترجیحی خاص، سیستم مطابق اختراع شامل دو ورودی است، یک ورودی اول (a1) و یک ورودی دوم (a2). در اینجا، ورودی (a1) در ناحیه واکنش (b) یا در ارتباط سیال بین منطقه واکنش (d) و منطقه واکنش (b)، ترجیحا سیال بین منطقه واکنش (d) و منطقه واکنش قرار دارد. (ب) در ارتباط و ورودی (a2) در ناحیه واکنش (d) یا در ارتباط سیال بین جداکننده (c) و ناحیه واکنش (d)، ترجیحاً بین جداکننده (c) و منطقه واکنش (د) قرار دارد. د) در ارتباطات سیال. سیستمی که در آن هر دو ورودی (a1) و (a2) وجود دارند، بهترین انعطاف پذیری را در ترکیب مواد اولیه فراهم می کند و در عین حال تولید DME را تا حد زیادی ساده می کند و در نتیجه هزینه ها را در مقایسه با تولید DME معمولی کاهش می دهد. بسته به ترکیب مواد اولیه می توان از کدام ورودی برای استفاده استفاده کرد. همانطور که قبلا ذکر شد، CO 2 غنی شده ترجیحاً در مرحله (ب) فرآیند اختراع حاضر معرفی می شود.(یعنی x>1.5)، و بنابراین ورودی (a1) ترجیحا استفاده می شود. به همین ترتیب، خوراک غنی از CO ترجیحاً در مرحله (الف) فرآیند مطابق با اختراع معرفی می‌شود (یعنی x<1.5)، بنابراین استفاده ترجیحی از ورودی (a2).

منطقه واکنش (ب) یک منطقه واکنش تغییر معکوس گاز آب افزایش یافته جداسازی است و برای انجام مرحله (ب) از فرآیند اختراع حاضر طراحی شده است. مناطق واکنش جابجایی معکوس گاز آب و راکتورهای چنین مناطق واکنشی در این هنر شناخته شده اند. منطقه واکنش (b) عموماً می تواند بالای 150 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 200-1000 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 200-500 درجه سانتیگراد، و بالاتر از 4 بار، ترجیحاً 10-80 بار عمل کند.

منطقه واکنش (b) شامل یک ورودی (b1) برای دریافت مخلوط گازی از منطقه (d) است. در یک تجسم، ماده اولیه مستقیماً به منطقه واکنش (b) تزریق می شود و ورودی (a) سیستم ورودی دیگری به منطقه واکنش (b) است. در تجسم دیگر، ماده اولیه در ارتباط سیال بین منطقه واکنش (d) و منطقه واکنش (b)، یعنی بین خروجی (d3) و ورودی (b1) تزریق می شود. بنابراین، ورودی (b1) برای دریافت مخلوط خوراک مذکور از ورودی (a) و مخلوط گازی از ناحیه (d) عمل می کند. منطقه واکنش (b) همچنین شامل یک بستر کاتالیزوری (b2) است که حاوی یک سیستم کاتالیزور تغییر معکوس گاز آب با جداسازی افزایش یافته است. هر سیستم کاتالیزوری که در این هنر شناخته شده است دارای فعالیت معکوس انتقال گاز آب و همچنین فعالیت جداسازی آب می تواند در بستر (b2) استفاده شود. سیستم‌های کاتالیست تعویض معکوس گاز آب مناسب در این هنر شناخته شده‌اند و در بالا بیشتر تعریف شده‌اند. سیستم کاتالیزور همچنین شامل وسایلی برای جداسازی H2O از مخلوط محصول است . ابزار جداسازی H2O از مخلوط محصول ممکن است به شکل یک جاذب انتخاب کننده آب یا یک غشای انتخاب کننده آب باشد. جاذب های انتخاب کننده آب مناسب و غشاهای انتخاب کننده آب مناسب در این هنر شناخته شده اند و در بالا بیشتر تعریف شده اند. منطقه واکنش (b) همچنین شامل حداقل یک خروجی (b3) برای تخلیه مخلوط گازی شامل گاز سنتز است، خروجی (b3) در ارتباط سیال با ورودی (c1) است. منطقه واکنش (b) ممکن است حاوی یک خروجی اضافی برای حذف H2O که در طی بازسازی از جاذب جذب شده یا به شکل پساب غشایی خارج شده باشد . به طور معمول، منطقه واکنش (b) همچنین شامل وسایلی برای بازسازی جاذب است که پس از بارگیری، قادر به حذف مولکول های H2O جذب شده از جاذب است. چنین وسایلی در هنر شناخته شده اند.

سیستم مطابق با اختراع همچنین شامل یک جداکننده (c) است که برای اجرای مرحله (ج) روش مطابق اختراع طراحی شده است. جداکننده (c) شامل یک ورودی (c1) برای دریافت مخلوط گازی از ناحیه (b)، ابزاری برای جداسازی مخلوط گازی مذکور به یک جریان اول شامل گاز سنتز و جریان دوم شامل DME، با در خروجی (c3) برای تخلیه است. به جریان اول و خروجی (c4) برای تخلیه جریان دوم. یک خروجی اضافی (c5) ممکن است برای خروج جریان های اضافی از اجزای حذف شده از DME، مانند متانول و/یا آب، ارائه شود. جداکننده‌های مناسب (c) در این هنر شناخته شده‌اند و شامل فلاشرها، ستون‌های تقطیر یا ترکیبی از آنها هستند. ترکیبی از تبخیر و تقطیر فلش در این هنر برای جدا کردن DME خالص از مخلوط محصول به خوبی شناخته شده است. خروجی (c3) در ارتباط سیال با ورودی (dl) است، بنابراین اولین جریان را قادر می سازد تا به منطقه (d) هدایت شود. جریان دوم معمولاً از DME تشکیل شده است و محصول اصلی روش و سیستم اختراع حاضر است.

منطقه واکنش (d) یک منطقه تولید DME است و برای انجام مرحله (الف) فرآیند اختراع حاضر طراحی شده است. منطقه (d) ممکن است یک منطقه واکنش برای سنتز مستقیم DME یا یک منطقه واکنش برای سنتز غیر مستقیم DME باشد. چنین مناطق واکنش و راکتورهایی برای چنین مناطق واکنشی در هنر شناخته شده است. منطقه واکنش (d) می تواند برای سنتز مستقیم DME از گاز سنتز استفاده شود و بنابراین، حاوی یک راکتور حاوی یک سیستم کاتالیزور مستقیم DME است. به طور متناوب، منطقه واکنش (d) می تواند برای سنتز غیرمستقیم DME از گاز سنتز استفاده شود، بنابراین شامل دو راکتور، یکی برای سنتز متانول از گاز سنتز، که حاوی کاتالیزور سنتز متانول است، و دیگری برای آبگیری برای تشکیل DME، که شامل یک راکتور است. کاتالیزور کم آبی متانول چنین مناطق واکنش و ترتیبات راکتور برای سنتز مستقیم و غیرمستقیم DME در هنر شناخته شده است و برای استفاده به عنوان منطقه واکنش (d) مناسب است. در یک تجسم ترجیحی، منطقه واکنش (d) برای سنتز مستقیم DME از گاز سنتز همانطور که در اینجا توضیح داده شده است استفاده می شود. منطقه واکنش (d) به طور کلی می تواند در 100-500 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 200-400 درجه سانتیگراد، و 10-200 بار، ترجیحاً 50-100 بار عمل کند.

منطقه واکنش (d) شامل یک ورودی (dl) برای دریافت مخلوط گازی شامل گاز سنتز از منطقه واکنش (c) است. بنابراین، خروجی (c3) در ارتباط سیال با ورودی (dl) است. منطقه واکنش (d) همچنین شامل یک یا چند بستر کاتالیزوری (d2) است که شامل یک سیستم کاتالیزوری برای تولید DME از گاز سنتز است. هر سیستم کاتالیزوری که در هنر برای تولید DME شناخته شده است را می توان در بستر (d2) استفاده کرد. کاتالیزورهای مناسب سنتز متانول که ممکن است در بستر اول گنجانده شوند شامل کاتالیزورهای اکسید مس/روی مبتنی بر آلومینا (Cu-ZnO- Al2O3 ) هستند . کاتالیزورهای مناسب آبگیری متانول که ممکن است در بستر دوم گنجانده شوند عبارتند از گاما آلومینا و HZSM-5. ترجیحاً، کاتالیزور سنتز متانول و کاتالیزور آبگیری متانول در یک بستر به عنوان یک سیستم کاتالیزور مستقیم DME، ترجیحاً یک کاتالیزور دو عملکردی ارائه می‌شوند. سیستم های کاتالیست مستقیم DME ترجیحی شامل Cu/ZnO/γ-آلومینا و Cu/ZnO/HZSM-5 می باشد. منطقه واکنش (d) همچنین شامل حداقل یک خروجی (d3) برای تخلیه مخلوط گازی خارج شده از بستر (d2) است. مخلوط گازی حاوی DME است. خروجی (c3) و خروجی اختیاری (c5) در ارتباط سیال با ورودی (dl) و خروجی (d3) در ارتباط سیال با ورودی (bl) است.

سیستم اختراع حاضر ممکن است علاوه بر این شامل یک تخلیه، معمولاً یک خروجی گاز، ترجیحاً در ارتباط سیال بین خروجی (c3) و ورودی (dl) باشد. این پاکسازی را می توان برای حذف هر گونه H اضافی و گازهای بی اثری که ممکن است بسته به ترکیب دقیق خوراک وجود داشته باشد از سیستم استفاده کرد. چنین پاکسازی در هنر شناخته شده است.

در یک تجسم ترجیحی خاص، منطقه واکنش (d) یک منطقه واکنش SEDMES نیست و مخلوط تعادلی منطقه (d) شامل DME، متانول، COx ، H2 و H2O است. DME از این مخلوط تعادلی جدا نمی شود، اما به منطقه واکنش SEDMES (b) وارد می شود. در جایی که منطقه واکنش (b) یک منطقه واکنش SEDMES است، مخلوط تعادلی منطقه (d) به راحتی به منطقه (b) هدایت می شود، جایی که با سیستم کاتالیست SEDMES همانطور که در بالا تعریف شد تماس می گیرد. با قرار دادن مخلوط تعادل منطقه (d) به SEDMES، CO2 باقیمانده به CO تبدیل می شود، که به نوبه خود با H2 واکنش می دهد و متانول و در نهایت DME تشکیل می دهد. همانطور که آب در ناحیه واکنش SEDMES جذب می شود، تعادل یا واکنش های (1)-(3) به سمت مصرف CO2 و تشکیل DME سوق داده می شود. اگر استوکیومتری بین H2 و COx در خوراک به دقت انتخاب شده باشد، می توان با تنظیم مقدار H2 اضافه شده به گونه های گازی اکسید کربن ( به عنوان مثال ، به نسبت مولی H2 به COx حداقل x+1 ) یافت. به آسانی به این نتیجه رسیدیم که DME محصول اصلی روش و سیستم اختراع حاضر است و آب هم‌شکل شده در حالت جذب روی جاذب جذب می‌شود. مخلوط تعادلی مرحله (ب)/راکتور (ب) حاوی DME، H2 ، COx است که x نزدیک به 1 است، مثلاً 1-1.2، و احتمالاً مقداری متانول. سپس، جداسازی در جداکننده (c)/مرحله (c) شامل جداسازی برای حاوی H و CO است.یک جریان اول از x ، یک جریان دوم که اساساً از DME تشکیل شده است و یک جریان سوم اختیاری شامل متانول. جریان اول و جریان سوم به مرحله (الف) / راکتور (د) بازیافت می شوند. نیازی به جداسازی DME از سایر اجزای گاز مانند CO2 نیست. از آنجایی که جداسازی DME از CO2 به ویژه دشوار است، روشی که در این تجسم توضیح داده شده است پیشرفت قابل توجهی نسبت به هنر قبلی است . علاوه بر این، مقدار بازیافت گاز سنتز و متانول در مقایسه با بازیافت گاز سنتز، CO و متانول مورد نیاز در فرآیندهای تولید DME معمولی به شدت کاهش می‌یابد . یکی دیگر از ویژگی های کلیدی روش توصیف شده در این تجسم این است که مقدار زیادی از DME در منطقه تولید DME معمولی (d) تولید می شود، که برای آن می توان مقدار زیادی تشکیل گرما را اداره کرد. بنابراین، منطقه (d) به طور مطلوب مجهز به وسایلی برای تصفیه گرمای تولید شده در آن است، ترجیحاً منطقه (d) از یک راکتور دوغاب استفاده می کند.

اولین سیستم ترجیحی A در اینجا با ارجاع به شکل 1 توضیح داده شده است. سیستم این تجسم شامل یک منطقه واکنش (d)، یک منطقه واکنش (b) در پایین دست منطقه (d)، یک جداکننده (c) پایین دست منطقه (b)، و یک جداکننده (c) از جداکننده (c) است. به منطقه واکنش (د). بنابراین، خروجی (d3) ناحیه واکنش (d) در ارتباط سیال با ورودی (b1) ناحیه واکنش (b) و خروجی (b3) ناحیه واکنش (b) در ارتباط سیال با ورودی (c1) جداکننده (c)، و خروجی (c3) و (c5) جداکننده (c) در ارتباط سیال با ورودی (dl) ناحیه واکنش (d) هستند. ورودی (a) در ارتباط سیال بین خروجی (d3) و ورودی (b1) است و در شکل به صورت ورودی (a1) نشان داده شده است. در سیستم توصیف شده در این تجسم، ورودی (a2) لزوما وجود ندارد. به این ترتیب ماده اولیه با مخلوط گازی منطقه واکنش (d) ترکیب شده و مخلوط گازی ترکیب شده از طریق ورودی (b1) به منطقه واکنش (b) وارد می شود. متناوباً، ورودی (a) ممکن است مستقیماً در ناحیه واکنش (b) به عنوان یک ورودی جداگانه ارائه شود، که در آن ترکیب با مخلوط گازی از منطقه واکنش (d) در منطقه واکنش (b) انجام می شود. در منطقه واکنش (b)، محتوای CO در مخلوط گازی ترکیبی به هزینه CO2 توسط بستر (b2) که شامل کاتالیزور تغییر معکوس گاز آب است، افزایش می‌یابد. منطقه واکنش (b) با جداسازی، ترجیحاً جذب سطحی افزایش یافته است، و بنابراین حاوی H قابل دستیابی است.دستگاهی برای جداسازی O، ترجیحاً که در آن بستر (b2) بیشتر شامل یک جاذب انتخاب کننده آب باشد. سپس مخلوط گازی با مقدار کاهش یافته x از طریق خروجی (b3) به ورودی (c1) جداکننده (c) هدایت می شود، که مخلوط گازی را به ترکیبات حاوی سنتز تقسیم می کند که از طریق خروجی (c3) به واکنش هدایت می شوند. منطقه (د) یک جریان اول گاز، یک جریان دوم حاوی DME که به عنوان محصول از طریق خروجی (c4) تخلیه می شود، و یک جریان سوم که از طریق خروجی (c5) به منطقه واکنش (d) هدایت می شود. جداکننده (c) همچنین شامل وسایل (c2-i) برای جداسازی اولین جریان حاوی گاز سنتز از اجزای باقیمانده در مخلوط گازی خارج از منطقه واکنش (b) و برای جداسازی اولین جریان حاوی DME است. دستگاه (c2-ii) جایی که جریان دوم از اجزای باقی مانده از دستگاه (c2-i) جدا می شود (با هم جریان سوم را تشکیل می دهند). دستگاه (c2-i) ترجیحاً فلاشر و دستگاه (c2-ii) ترجیحاً ستون تقطیر باشد. دستگاه (c2-i) دارای یک خروجی (c3) برای تخلیه اولین جریان مذکور است. دستگاه (c2-ii) دارای یک خروجی (c4) برای تخلیه DME و یک خروجی (c5) برای تخلیه اجزای باقی مانده است. خروجی های (c3) و (c5) در ارتباط سیال با ورودی (dl) ناحیه واکنش (d) هستند. بازیافت از خروجی (c3) به ورودی (dl) ترجیحاً حاوی یک پاکسازی است. در منطقه واکنش (d) CO، H2 و متانول موجود در جریان اول و سوم با سنتز مستقیم DME، ترجیحاً با استفاده از سیستم کاتالیزور (d2) به DME تبدیل می‌شوند. منطقه واکنش (d) همچنین شامل یک خروجی (d3) برای تخلیه مخلوط تعادلی به دست آمده از ناحیه واکنش (d) است، خروجی (d3) در ارتباط سیال با ورودی (bl) ناحیه واکنش (b) است. در یک جنبه ترجیحی از این تجسم، منطقه واکنش (b) یک منطقه واکنش SEDMES همانطور که در بالا تعریف شد است.