二甲醚文献综述

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1、【前言】二甲醚（DME）是一种新型的煤基清洁能源，具有替代石油和天然气产品的潜力。其特性与液化石油气十分相似，十六烷值高达55以上，燃烧吋无黑烟，释放的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物极少，在室温下是无色气体，在0.6MPa下为液体，无腐蚀性和致癌性，符合绿色能源的要求。国际上称之为“21世纪洁净燃料”。【主题】1二甲醚工艺简介与选择1.1国内外二甲醚工艺合成气制二甲醚（DME）均经历“合成气制甲醇”与“甲醇脱水”两个反应。人们把两个反应在同一反应器中进行的过程称为“直接法（一步法）”，面将先合成甲醇然后经甲醇脱水生产二甲醚的工艺过程称为“间接

2、法（两步法）”。“直接法”20世纪80年代初，国外对二甲醚作柴油的洁净替代燃料进行研究开发，价格很贵的“气雾剂级与化工级二甲醚”不宜用作燃料，要求有价格低的“燃料级二甲醚”大型化生产。90年代初，在中国用DME替代液化石油气（LPG）作洁净民用燃料取得成功，加快了DME洁净燃料的市场化过程。“一步法”大型化二甲醚生产开始受到重视。“直接法（一步法）”在同一反应器中，在“甲醇合成”与“甲醇脱水”两种催化剂存在下，进行以下反应：甲醇合成反应C0+2H2=CH3OH水煤气变换反应C0+H20=C02+H2甲醇脱水反应2CH30H=CH30CH3+

3、H20由于两种催化剂间的协同作用，可打破反应的化学平衡，提高合成气的单程转化率，并有利于二甲醚的生成，在化学反应上具有很大的优势。乃•麦HaldorTopsoe开发从天然气大规模合成二甲醚技术，1995年50kg/d中试，催化剂连续操作12000小时。美国APC1作为美国能源部洁净煤和替代燃料项目，开发了LPME0H（液相甲醇法），并进一步用于合成气一步合成二甲醚的LPDME（液相二甲醚法），进行50kg/d模试与2000t/a中试。曰本的JFE（以前的NKK公司）也相继开发液相二甲醚法,在Kushiro（1999-2002）进行5t/d的

4、中试。国内科研院校也相继进行研宄开发工作。1996〜2000年间，国际上把“直接法”作为合成气制二甲醚的主选途径。到目前为止国际上还没有用APC1的LPDME与HaldorTopsoe的“直接法”技术的工业化生产厂。我国清华大学在APCI的基础上，对LPDME催化剂及催化工艺、浆态床技术有很大改进，在重庆建有3000吨DME/年中试，运转良好，但目前尚还未达工业化规模。如果采用直接法生产二甲醚，在大规模工业化生产装置上具有一定的风险。“整体法”、“整体一步法”近几年来，二甲醚洁浄燃料在国内外受到广泛重视，二甲醚大型化工业生产将提到议事日程。

5、经过多年的开发研宂实践，对“直接法”有了全而的认识。“直接法”在反应上的优越性早己得到公认。但在最近的屮试过程屮也暴露Y工艺上的缺点，或者说存在目前技术水平还不易解决的诸多问题：(1)催化剂容易失活，反应机理表明，甲醇脱水催化剂的酸中心和甲醇合成催化剂相互作用导致加速失活。两种催化剂的最佳温度范围不匹配，提高反应温度，势必降低催化剂寿命。这一难题，国际上从事工业催化剂研发的HaldorTopsoe公司目前也不易解决。(2)“直接法”反应产物二甲醚与合成气共存，由于二甲醚的沸点低，使分离过程复杂化，需吸收、解吸等复杂的工艺过程，造成了设备投资

6、及操作费用的增加，二甲醚损失大，成本高。这些问题大大掩盖其反应上的优越性，国外大公司也对此予以重视。1999年初，ChcmSystems对美国海湾地区及屮东以天然气为原料的237万吨/年二甲醚装置的技术经济评估中己提到上述问题，而且还表明，“间接法”只比“直接法”生产成本略高。2003年下半年，APCI及HaldorTopsoc公司对“直接法”采取务实态度。2003年10月APCI建议用“整体一步法(Intergratedone-stepprocess)”(“液相甲醇法LPME0H”+“气相甲醇制DME法MTD”代替LPDMEoAPCI认为

7、现用的“整体一步法”比过去所提的LPDME一步法更可靠、生产成本更低。HaldorTopsoe公司在2003年11月的“第6庙国际DME组织大会”(The6thIDAMeeting,inPhoenix,Arizona,USA)上，建议用“整体法”(“气相甲醇法GPMEOH”+“气相甲醇制DME法MTD”)代替“直接法”。所谓“整体一步法(Intergratedone-stepprocess)”实际上与两步法的区别，仅仅在于前者在合成甲醇后不需甲醇精馏，粗甲醇可直接进行再脱水合成二甲醚，而后者需将甲醇精馏后再脱水。两步法：目前，二甲醚主要为化

8、工产品，世界产量千万吨/年。甲醇固定床脱水制二甲醚是国内外唯一工业化生产过程。工程放大难度不大，过程相对简单，投资较低，原料易得，技术成熟应用比较广泛。甲醇和二甲醚均可作为最终产