二甲醚的生產(chǎn)工藝

1、 二甲醚及生產(chǎn)工藝摘要：綜述了二甲醚的性質(zhì)、用途、生產(chǎn)方法及使用二甲醚時(shí)候的注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：二甲醚 化工產(chǎn)品 合成氣一步法 甲醇液相法 甲醇?xì)庀喾ㄒ弧?產(chǎn)品說明1、二甲醚的基本概況二甲醚別名：甲醚英文名稱：methyl ether；dimethyl ether；DMECAS編號(hào)：115-10-6分 子 式：C2H6O結(jié) 構(gòu) 式：CH3OCH3二甲醚又稱甲醚，簡(jiǎn)稱DME。二甲醚在常壓下是一種無色氣體或壓縮液體，具有輕微醚香味。相對(duì)密度（20）0.666，熔點(diǎn)-141.5，沸點(diǎn)-24.9，室溫下蒸氣壓約為0.5MPa，與石油液化氣（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多種有機(jī)溶劑。易燃，

2、在燃燒時(shí)火焰略帶光亮，燃燒熱（氣態(tài)）為1455kJ/mol。常溫下DME具有惰性，不易自動(dòng)氧化，無腐蝕、無致癌性，但在輻射或加熱條件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。二甲醚是醚的同系物，但與用作麻醉劑的乙醚不一樣，毒性極低；能溶解各種化學(xué)物質(zhì)；由于其具有易壓縮、冷凝、氣化及與許多極性或非極性溶劑互溶特性，廣泛用于氣霧制品噴射劑、氟利昂替代制冷劑、溶劑等，另外也可用于化學(xué)品合成，用途比較廣泛。2 生產(chǎn)原理2.1 生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介 目前國內(nèi)外二甲醚生產(chǎn)方法主要有合成氣一步法和甲醇法。甲醇法又分為甲醇?xì)庀喾ê图状家合喾?。合成氣一步法的工業(yè)化技術(shù)尚未成熟,理由是: 現(xiàn)有的技術(shù)未經(jīng)裝置檢驗(yàn); 即使按現(xiàn)有技術(shù),其

3、生產(chǎn)成本也高于甲醇?xì)庀喾?.2 反應(yīng)方程式合成氣一步法以合成氣(CO + H2 )為原料,合成甲醇反應(yīng)和甲醇脫水反應(yīng)在一個(gè)反應(yīng)器中完成,同時(shí)伴隨CO的變換反應(yīng)。其反應(yīng)式如下。2CO + 4H2 = 2CH3OHCO +H2O =CO2 +H22CH3OH =CH3OCH3 +H2O總反應(yīng): 3CO + 3H2 =H3COCH3 +CO2甲醇液相法：甲醇脫水反應(yīng)在液相、常壓或微正壓、130 130 下進(jìn)行。其化學(xué)反應(yīng)式如下:2CH3OH =H3COCH3 +H2O甲醇?xì)庀喾ǎ捍呋瘎閆SM分子篩、磷酸鋁或2Al2O3。甲醇脫水反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式如下。主反應(yīng): 2CH3OH =H3COCH3 +H2

4、O主要副反應(yīng):CH3OH =CO + 2H2H3 COCH3 =CH4 +H2 +COCO +H2O =CO2 +H23 工藝過程及流程圖3.1工藝過程合成氣一步法合成氣一步法的主要特點(diǎn)在于反應(yīng)的優(yōu)勢(shì),合成甲醇反應(yīng)和甲醇脫水反應(yīng)在一個(gè)反應(yīng)器中完成。反應(yīng)平衡常數(shù)大,合成氣單程轉(zhuǎn)化率高,達(dá)到40. 0% 75. 0%。合成氣一步法以合成氣(CO+H2)為原料,合成甲醇反應(yīng)和甲醇脫水反應(yīng)在一個(gè)反應(yīng)器中完成,同時(shí)伴隨CO的變換反應(yīng)。合成氣一步法的主要特點(diǎn)在于化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)。合成甲醇反應(yīng)和甲醇脫水反應(yīng)在一個(gè)反應(yīng)器中完成,反應(yīng)平衡常數(shù)大。由于反應(yīng)生成的甲醇立即進(jìn)行脫水反應(yīng)生成二甲醚,從而克服了合成甲醇反應(yīng)

5、轉(zhuǎn)化率低的弱點(diǎn)。合成氣中CO單程轉(zhuǎn)化率高,可達(dá)到40. 0% 75. 0%。甲醇液相法甲醇液相法由硫酸法發(fā)展而來,而硫酸法生產(chǎn)二甲醚工藝是硫酸法生產(chǎn)硫酸二甲酯生產(chǎn)流程中的前半段生產(chǎn)工藝。甲醇脫水反應(yīng)在液相、常壓或微正壓、130130下進(jìn)行。甲醇經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器,在無機(jī)酸的催化作用下進(jìn)行脫水反應(yīng)。通過加熱,將反應(yīng)生成的二甲醚、水以及相平衡的甲醇蒸發(fā)氣化送出反應(yīng)器。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝分離,未冷凝的氣相經(jīng)壓縮液化即為產(chǎn)品二甲醚。冷凝液經(jīng)精餾分離,水從塔釜排出,甲醇返回做原料。甲醇?xì)庀喾状細(xì)庀啻呋撍ㄊ悄壳皣鴥?nèi)外使用最多的二甲醚工業(yè)生產(chǎn)方法。其特點(diǎn)是技術(shù)成熟可靠、投資低、產(chǎn)品調(diào)整靈活、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)

6、成本低等。反應(yīng)壓力為0. 51. 5MPa,溫度為230400。甲醇經(jīng)汽化在換熱器中與反應(yīng)器出來的反應(yīng)產(chǎn)物換熱后進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行氣相催化脫水反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)換熱后用循環(huán)水冷卻冷凝。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)有絕熱式固定床、換熱式固定床、多段冷激式固定床和等溫管式固定床等。冷卻冷凝后的物料在粗甲醚中間罐進(jìn)行氣液分離。氣相為副反應(yīng)產(chǎn)生的不凝氣和二甲醚、甲醇的飽和蒸氣,送入洗滌塔用甲醇或甲醇-水溶液吸收回收其中二甲醚。吸收液返回粗甲醚中間罐,吸收尾氣送出裝置。粗甲醚中間罐的粗二甲醚用精餾塔進(jìn)行精餾分離,從精餾塔頂出來的二甲醚蒸汽經(jīng)精餾塔冷凝器冷凝后一部分回流入塔,一部分作為產(chǎn)品送產(chǎn)品貯罐。從二甲醚精餾塔釜得到的甲醇-

7、水溶液送入甲醇提濃塔精餾提濃甲醇,提濃后的甲醇返回作為反應(yīng)原料。從甲醇提濃塔塔釜排出含醇廢水。3.2 工藝流程圖 合成氣一步法工藝流程圖 甲醇液相法工藝流程圖 甲醇?xì)庀喾üに嚵鞒虉D4 主要設(shè)備選擇本生產(chǎn)過程的主要設(shè)備有二甲醚精餾塔、甲醇精餾塔、二甲醚反應(yīng)器、進(jìn)料蒸發(fā)罐、甲醇緩沖罐、高壓蒸汽冷凝罐、閃蒸槽、二甲醚回流槽。5 主要用途及注意事項(xiàng)5.1 主要用途二甲醚是一種新興的基本化工原料，由于其具有良好的易壓縮、冷凝、汽化特性，在制藥、燃料、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途。隨著石油資源的緊缺及價(jià)格上漲，清潔環(huán)保理念的深入，作為柴油替代資源的清潔燃料二甲醚得到大力推廣，并逐漸進(jìn)入了民用燃料市場(chǎng)和

8、汽車燃料市場(chǎng)。二甲醚具有燃料的主要性質(zhì)，其熱值約為64.686MJ/m3，且其本身含氧量為34.8%，能夠充分燃燒，不析碳、無殘液，是一種理想的清潔燃料。以前主要由于其成本較高、生產(chǎn)及應(yīng)用研究深度以及替代積極性等問題限制了在燃料領(lǐng)域的應(yīng)用。在民用方面：二甲醚是一種無色、無毒、無致癌性、腐蝕性小的產(chǎn)品，并且燃燒性能好，熱效率高，燃燒過程中無殘?jiān)?、無黑煙，CO、NO排量低，二甲醚還可摻入石油液化氣、煤氣或天然氣混燒并能提高熱量，95%二甲醚可直接作為替代液化氣的燃料使用。所以，它將可能是取代液化氣的一種理想的清潔燃料。二甲醚可替代煤氣、液化石油氣用于民用燃料。二甲醚常溫下蒸氣壓力為0.5MPa，同

9、等溫度下，二甲醚的飽和蒸氣壓低于液化氣，儲(chǔ)存運(yùn)輸比液化石油氣更安全，若二甲醚單獨(dú)用作燃料，其壓力等級(jí)符合液化氣要求，可用現(xiàn)有的液化氣罐集中統(tǒng)一罐裝，灶具也可與液化氣灶具通用。二甲醚還可以以一定比例摻入到城市煤氣或天然氣中作為調(diào)峰之用，并可改善煤氣質(zhì)量，提高熱值。同等溫度下，二甲醚飽和蒸氣壓低于液化石油氣，因而其貯存、運(yùn)輸比液化石油氣更安全；二甲醚在空氣中爆炸下限比液化石油氣高一倍，因此在使用過程中，也比液化石油氣安全；雖然二甲醚熱值比液化氣低，但由于二甲醚自身含氧，在燃燒過程中所需空氣遠(yuǎn)低于液化氣，因此二甲醚預(yù)混氣熱值及理論燃燒溫度均高于液化石油氣。除單獨(dú)使用外，將二甲醚、甲醇、水（不外加，來

10、自原料甲醇及甲醇制二甲醚反應(yīng)）及其他組分混合可配成穩(wěn)定燃料醇醚燃料。作為燃油的替代燃料：由于石油資源不可再生，世界范圍內(nèi)都在研究開發(fā)未來汽車代用燃料。未來DME應(yīng)用的最大的潛在市場(chǎng)是作為柴油代用燃料。相比而言，常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料如液化石油氣、天然氣、甲醇等的十六烷值都小于10，只適合于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。十六烷值含量是柴油燃燒性能的重要指標(biāo)，二甲醚的十六烷值高于柴油，具有優(yōu)良的壓縮性，非常適合壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，二甲醚替代柴油可降低氮氧化物排放，實(shí)現(xiàn)無煙燃燒，是理想的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)潔凈燃料。使用二甲醚，尾氣無需催化轉(zhuǎn)化處理，氮氧化物及黑煙微粒排放就能滿足美國加利福尼亞燃料汽車超低排放尾氣的要求，并可降低發(fā)動(dòng)機(jī)

11、噪音。研究表明，現(xiàn)有汽車發(fā)動(dòng)機(jī)只需略加改造就能使用二甲醚燃料。二甲醚成本雖高于柴油，但成本和污染都低于液態(tài)丙烷等低污染替代燃料。使用二甲醚為燃料，僅需對(duì)原柴油機(jī)的燃油系統(tǒng)稍作改進(jìn)。在保持原柴油機(jī)效率、同樣的輸出功率、扭矩及燃油經(jīng)濟(jì)性的前提下，不用任何廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和廢氣處理裝置，氮氧化物就能大幅度降低，達(dá)到2.5g/(kWh)以下，同時(shí)，控制氮氧化物和微粒排放的矛盾不復(fù)存在，碳煙排放為零，沒有任何加速煙度，微粒排放也大幅降低。二甲醚發(fā)電：DME也可以用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的燃料。發(fā)電系統(tǒng)一般采用合成氣做燃料。在發(fā)電低負(fù)荷的時(shí)候，可以將合成氣轉(zhuǎn)化為DME產(chǎn)品，這樣就可以方便地貯存以便高負(fù)荷時(shí)再用或

12、外銷出去。其效果類似于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電用甲醇做燃料。5.2 注意事項(xiàng) 二甲醚的毒性 健康危害侵入途徑：吸入健康危害：對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有抑制作用，麻醉作用弱。吸入后可引起麻醉、窒息感。對(duì)皮膚有刺激性。毒性：二甲醚的毒性很低，氣體有刺激及麻醉作用的特性，通過吸入或皮膚吸收過量的此物品，會(huì)引起麻醉，失去知覺和呼吸器官損傷。危險(xiǎn)特性：易燃?xì)怏w。與空氣混合能形成爆炸性混合物。接觸熱、火星、火焰或氧化劑易燃燒爆炸。接觸空氣或在光照條件下可生成具有潛在爆炸危險(xiǎn)性的過氧化物。氣體比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會(huì)引著回燃。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險(xiǎn)。 二甲醚的安全及處理措施泄漏應(yīng)急處理：迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿消防防護(hù)服。盡可能切斷泄漏源。用工業(yè)覆蓋層或吸附/吸收劑蓋住泄漏點(diǎn)附近的下水道等地方，防止氣體進(jìn)入。合理通風(fēng)，加速擴(kuò)散。噴霧狀水稀釋、溶解。構(gòu)筑圍堤或挖坑收容產(chǎn)生的大量廢水。漏氣容器要妥善處理，修復(fù)、檢驗(yàn)后再用。防護(hù)措施：呼吸系統(tǒng)防護(hù)：一般不需要特殊防護(hù)，高濃度接觸時(shí)可佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩)。眼睛防護(hù)：一般不需要特殊防護(hù)，但建議特殊情況下，戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。身體防護(hù)：