10万吨年二甲醚生产流程的项目开发

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1、10万吨/年二甲醚生产流程的项目开发摘要：综述了二甲醚的性质、用途及生产方法。对年产10万吨二甲醚的生产流程进行工艺设计，通过对DME精馏塔和甲醇回收塔的操作条件进行优化，减少了塔的理论板数，减少了设备投资，降低公用工程消耗和温位，进而降低操作费用。关键词：甲醇；二甲醚；工艺条件；模拟与优化二甲醚(DimethylEther，简称DME)习惯上简称甲醚，为最简单的脂肪醚，分子式C2H6O，是乙醇的同分异构体，结构式CH3-O-CH3，分子量46.07，是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品。DME因其良好的理化性质而被广泛地应用于化工、日化、医

2、药和制冷等行业,近几年更因其燃烧效果好和污染少而被称为“清洁燃料”,引起广泛关注。如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷荆，减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。由于其良好的水溶性、油溶性，使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。代替甲醇用作甲醛生产的新原料。作为民用燃料气其储运、燃烧安全性，预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气，可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。也是柴油发动机的理想燃料，与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题。二甲醚在燃烧时不会产生破坏环境的气体，能便宜而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为2

3、l世纪的能源之一[1-2]。中国工程院倪维斗院士预言，二甲醚必将成为中国能源结构中的一支生力军，预计5年内我国将有500万吨到1000万吨的二甲醚年需求量。尽管二甲醚的投资额比较高，但大处从国家能源安全考虑，小处从市场需求与企业效益考虑，高额投资也是值得的，国家也应对清洁能源产业的发展壮大给予必要扶持，同时呼吁成立一个国家层次的推广发展醉、醚燃料的机构[3]。藉此契机，综合考虑，进行了此年产10万吨二甲醚装置生产流程设计。1国内外二甲醚生产发展现状目前，全球二甲醚总生产能力约为21万t/a，产量16万t/a左右，表1-1为世界二甲醚主要生产厂家及产

4、量。我国二甲醚总生产能力约为1.2万t/a,产量约为0.8万t/a，表1-2为我国二甲醚主要生产厂家及产量。据市场调查国内二甲醚需求量远远超过供给量，目前国内仅气雾剂一项需求量达到1.5~1.8万吨/年，而高纯度的二甲醚还依赖进口。表1-3为2005年和2010年我国对二甲醚的市场需求预测，可见，二甲醚市场应用前景广阔，因此对二甲醚的生产工艺进行研究很有必要[4-6]。表1.1世界二甲醚主要生产厂家及产量[6]国家和地区生产厂家生产能力（Kt/a）美国杜邦公司30ALLEDSINGNALING10德国联合莱茵褐煤燃料公司20DEA公司65荷兰阿克苏

5、公司30住友公司日本三井东压化学公司10日本制铁公司澳大利亚CSR有限公司（DEA技术）10南非（DEA技术）-印度PTBumitangerrang气体化工业公司3台湾康盛公司18中国大陆12表1.2我国二甲醚主要生产厂家与产量生产厂家生产能力（Kt/a）广东中山精细化工实业公司5成都华菱公司2江苏吴县合成化学品厂2上海申威气雾剂公司1湖北田力实业公司1.5合计11.5表1.3我国对二甲醚的市场需求预测2005年需求量2010年需求量项目（Kt/a）（Kt/a）气雾剂22.830汽车燃料37308240民用燃料1226019230合计16012.8

6、275002本设计采用的方法作为纯粹的DME生产装置而言，表1.4中列出了3种不同生产工艺的技术经济指标。由表1-4可以看出，由合成气一步法制DME的生产成本远较硫酸法和甲醇脱水法为低，因而具有明显的竞争性。但相对其它两类方法，目前该方法正处于工业放大阶段，规模比较小，另外，它对催化剂、反应压力要求高，产品的分离纯度低，二甲醚选择性低，这都是需要研究解决的问题。本设计采用汽相气相甲醇脱水法制DME[7-8]，相对液相法，气相法具有操作简单,自动化程度较高,少量废水废气排放,排放物低于国家规定的排放标准，DME选择性和产品质量高等优点。同时该法也是目

7、前国内外生产DME的主要方法。表1.4二甲醚各种生产方法技术经济比较方法硫酸法气相转化法一步合成法催化剂反应温度/°C反应压力/Mpa转化率/%二甲醚选择性/%1000t/a投资/万元车间成本（元/吨）二甲醚纯度/%硫酸130~160常压~90>99280~3204500~4800≦99.6固体酸催化剂200~4000.1~1.575~85>99400~5004600~4800≦99.9多功能型催化剂250~3003.5~6.090>65700~8003400~36003工艺设计3.1工艺条件设计3.1.1反应原理反应方程式：2CH3OH→(CH3

8、)2O+H2O；ΔHr(25℃)=-11770KJ/kmol3.1.2反应条件本过程采用连续操作，反应条件：温度T=250