年產(chǎn)十萬(wàn)噸二甲醚的生產(chǎn)工藝

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)年產(chǎn)十萬(wàn)噸二甲醚的生產(chǎn)工藝目錄一．二甲醚的基本概況1二．二甲醚的物理化學(xué)性質(zhì)12.1二甲醚的物理化學(xué)性質(zhì)12.2二甲醚的毒性2三．二甲醚的安全及處理措施23.1泄漏應(yīng)急處理23.2二甲醚的包裝，貯存及運(yùn)輸3四．二甲醚生產(chǎn)工藝技術(shù)34.1國(guó)外主要二甲醚工藝技術(shù)44.2國(guó)內(nèi)二甲醚工藝技術(shù)54.3二甲醚國(guó)外市場(chǎng)分析64.4國(guó)外建設(shè)及使用74.5二甲醚國(guó)內(nèi)市場(chǎng)分析74.6主要在建成擬建項(xiàng)目84.7國(guó)內(nèi)市場(chǎng)使用狀況8五.二甲醚行業(yè)概況分析9六．二甲醚的應(yīng)用106.1二甲醚作為燃料的應(yīng)用106.2二甲醚作為燃油的替代燃料106.3二甲醚發(fā)電10七.二甲醚的主要技術(shù)指標(biāo)117.1技術(shù)要求117.2試驗(yàn)方法127.3 DME產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模15八.工藝流程介紹168.1生產(chǎn)方法簡(jiǎn)述168.2生產(chǎn)工藝流程說(shuō)明188.3生產(chǎn)工藝特點(diǎn)208.4主要工藝指標(biāo)20九．自我見(jiàn)解21二甲醚的基本概況二甲醚別名：甲醚三維結(jié)構(gòu)英文名稱：methylether；dimethylether；DMECAS編號(hào)：115-10-6分子式：CH3OCH3結(jié)構(gòu)式：CH3—O—CH3二甲醚又稱甲醚，簡(jiǎn)稱DME。二甲醚在常溫常壓下是一種無(wú)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，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(wú)腐蝕、無(wú)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。二甲醚作為一種基本化工原料，由于其良好的易壓縮、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制藥、燃料、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途。如高純度的二甲醚可代替氟里昂用作氣溶膠噴射劑和致冷劑，減少對(duì)大氣環(huán)境的污染和臭氧層的破壞。由于其良好的水溶性、油溶性，使得其應(yīng)用范圍大大優(yōu)于丙烷、丁烷等石油化學(xué)品。代替甲醇用作甲醛生產(chǎn)的新原料，可以明顯降低甲醛生產(chǎn)成本，在大型甲醛裝置中更顯示出其優(yōu)越性。作為民用燃料氣其儲(chǔ)運(yùn)、燃燒安全性，預(yù)混氣熱值和理論燃燒溫度等性能指標(biāo)均優(yōu)于石油液化氣，可作為城市管道煤氣的調(diào)峰氣、液化氣摻混氣。也是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的理想燃料，與甲醇燃料汽車相比，不存在汽車?yán)鋯?dòng)問(wèn)題。它還是未來(lái)制取低碳烯烴的主要原料之一。溶解的甲醚由于石油資源短缺、煤炭資源豐富及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，二甲醚作為從煤轉(zhuǎn)化成的清潔燃料而日益受到重視，成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外競(jìng)相開(kāi)發(fā)的性能優(yōu)越的碳一化工產(chǎn)品。作為L(zhǎng)PG和石油類的替代燃料，二甲醚是具有與LPG的物理性質(zhì)相類似的化學(xué)品，在燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生破壞環(huán)境的氣體，能便宜而大量地生產(chǎn)。與甲烷一樣，被期望成為21世紀(jì)的能源之一?？傊?，二甲醚特有的理化性能奠定了其在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)地位，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、日常生活等領(lǐng)域。二甲醚未來(lái)主要用于替代汽車燃油、石油液化氣、城市煤氣等，市場(chǎng)前景極為廣闊，是目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。二．二甲醚的物理化學(xué)性質(zhì)二甲醚的性質(zhì)：二甲醚是一種無(wú)色、具有輕微醚香味的氣體，具有惰性、無(wú)腐蝕性、無(wú)致癌性。還具有優(yōu)良的混溶性，能同大多數(shù)極性和非極性有機(jī)溶劑混溶。在100ml水中可溶解3.700ml二甲醚氣體，且二甲醚易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多種有機(jī)溶劑，加入少量助劑后就可與水以任意比互溶。其燃燒時(shí)火焰略帶亮光。2.1二甲醚的物理化學(xué)性質(zhì)分子式C2H6O分子量46.07甲醚溶解在重油摩爾質(zhì)量46.07蒸氣壓(20℃)0.51Mpa熔點(diǎn)-138.5℃氣體燃燒熱28.8MJ/Kg沸點(diǎn)-24.9℃蒸發(fā)熱(-20℃)410KJ/Kg臨界溫度127℃自燃溫度235℃液體密度(20℃)0.67Kg/L爆炸極限、空氣3~17vol%蒸氣密度1.61Kg/m3閃點(diǎn)-41℃(空氣密度1.2936Kg/m3）二甲醚在常溫、常壓下為無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭氣體，在壓力下為液體，性能與液化石油氣（LPG）相似，不同溫度下的蒸汽壓見(jiàn)表2.1。2.1不同溫度下二甲醚蒸氣壓溫度（℃）-23.7-10010203040蒸氣壓（Mpa）0.1010.1740.2540.3590.4950.6620.8802.2二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。毒理學(xué)資料及環(huán)境行為甲醚復(fù)合燃料毒性：二甲醚的毒性很低，氣體有刺激及麻醉作用的特性，通過(guò)吸入或皮膚吸收過(guò)量的此物品，會(huì)引起麻醉，失去知覺(jué)和呼吸器官損傷。表1.3二甲醚的毒性吸入對(duì)象吸入量不良反應(yīng)小鼠吸入225.72g/m3麻醉濃度貓吸入1658.85g/m3深度麻醉人吸入154.24g/m3×30min輕度麻醉人吸入940.50g/m3有極不愉快的感覺(jué)、有窒息感急性毒性：LCmg/m3(大鼠吸入)；人吸入154.24g/m3×30分，輕度麻醉。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(guò)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(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)。三．二甲醚的安全及處理措施3.1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(guò)濾式防毒面具(半面罩)。甲醚作為燃料眼睛防護(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)：穿防靜電工作服。手防護(hù)：戴一般作業(yè)防護(hù)手套其它：工作現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁吸煙。進(jìn)入罐、限制性空間或其它高濃度區(qū)作業(yè)，須有人監(jiān)護(hù)。急救措施吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。滅火方法滅火方法：切斷氣源。若不能立即切斷氣源，則不允許熄滅正在燃燒的氣體。噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場(chǎng)移至空曠處。滅火劑：霧狀水、抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。3.2二甲醚的包裝、貯存及運(yùn)輸二甲醚（DME）與LPG持有相似的物性，國(guó)內(nèi)法規(guī)中的高壓氣體安全法規(guī)仍適用。輸送與儲(chǔ)藏系統(tǒng)也與LPG相同。對(duì)金屬無(wú)腐蝕，對(duì)運(yùn)輸船只、管材、儲(chǔ)槽等與LPG的無(wú)太大差別。大容量?jī)?chǔ)槽是采用在約-25℃的低溫貯槽儲(chǔ)存。用低溫儲(chǔ)槽，只需要一般的BOG(氣化氣)的再液化設(shè)備，但所要求的壓力可以比IPG的略低。DME的蒸發(fā)潛熱與丙烷的基本相同，這將有利于降低DME的運(yùn)行成本。二甲醚生產(chǎn)工藝技術(shù)二甲醚的生產(chǎn)方法最早是由高壓甲醇生產(chǎn)中的副產(chǎn)品精餾后制得，隨著低壓合成甲醇技術(shù)的廣泛應(yīng)用，副反應(yīng)大大減少，二甲醚的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)很快發(fā)展到甲醇脫水或合成氣直接合成工藝。甲醇脫水法包括液相甲醇法和氣相甲醇法，前者的反應(yīng)在液相中進(jìn)行，甲醇經(jīng)濃硫酸脫水而制得，但因該法存在裝置規(guī)模小、設(shè)備易腐蝕、環(huán)境污染、操作條件惡劣等問(wèn)題，逐步被淘汰。近年來(lái)，二甲醚的需求量增長(zhǎng)較大，各國(guó)又相繼開(kāi)發(fā)投資省、操作條件好、無(wú)污染的新工藝，，二甲醚的生產(chǎn)方法有一步法和二步法。一步法是指由原料氣一次合成二甲醚，包括合成氣進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)完成甲醇合成與甲醇脫水兩個(gè)反應(yīng)和水-煤氣變換反應(yīng)，產(chǎn)物為甲醇與二甲醚的混合物，混合物經(jīng)蒸餾分離得二甲醚，未反應(yīng)的甲醇返回反應(yīng)器。一步法多采用雙功能催化劑，一般由兩類催化劑混合而成，其中一類為合成甲醇催化劑，另一類為甲醇脫水催化劑。二步法是由合成氣合成甲醇，然后再脫水制取二甲醚。一步法制二甲醚的反應(yīng)可分為以下幾步：CO+H2—>CH3OH-ΔH=90.7kJ/mol(1)2CH3OH—>CH3OCH3+H2O-ΔH=23.5kJ/mol(2)CO+H2O—>CO2+H2-ΔH=41.2kJ/mol(3)總反應(yīng)式：3CO+3H2—>CH3OCH3+CO2-ΔH=246.1kJ/mol(4)一步法與二步法相比較，各有優(yōu)勢(shì)。一步法中CO的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于二步法，但在一步法中，由于三個(gè)反應(yīng)必須同時(shí)發(fā)生，且三個(gè)反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，這就要求所用的催化劑有很好的耐熱性，在高溫下具有高選擇性。一步法生產(chǎn)的二甲醚一般用作醇醚燃料，若想生產(chǎn)高純度，還需進(jìn)一步分離提純。二步法的轉(zhuǎn)化率雖然不如一步法高，但是它具有生產(chǎn)工藝成熟，裝置適應(yīng)性廣，后處理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，既可直接建在甲醇生產(chǎn)廠，也可建在其它公用設(shè)施好的非甲醇生產(chǎn)廠。與一步法相比，二步法合成流程稍長(zhǎng)，但兩類催化劑裝在不同反應(yīng)器，互不干擾。從目前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，一步法具有流程短、設(shè)備效率高、操作壓力低和CO單程轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)，使得設(shè)備投資費(fèi)用和操作費(fèi)用大大減少，合成二甲醚的生產(chǎn)成本較兩步法大幅度降低。因此，一步法經(jīng)濟(jì)上更加合理，市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力，總體上來(lái)說(shuō)更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)。根據(jù)反應(yīng)過(guò)程的相態(tài)和工藝特點(diǎn)來(lái)分，合成氣一步法制二甲醚工藝主要有兩相法和三相法之分。兩相法又稱氣相法（GPDME），三相法又稱液相法（LPDME）。氣相法主要在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，合成氣在固體催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)，如果使用富碳合成氣，則催化劑表面會(huì)很快結(jié)炭而失活，因此氣相法只能使用富氫合成氣（H2/CO遠(yuǎn)大于2），并在低轉(zhuǎn)化率情況下操作（未反應(yīng)的合成氣大量循環(huán)）。氣相法主要技術(shù)工藝有丹麥托普索公司的TIGAS法和日本三菱重工業(yè)公司與COSMO石油公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的ASMTG法。液相法主要在漿態(tài)反應(yīng)器中進(jìn)行，CO、H2和二甲醚為氣相，惰性溶劑為液相，懸浮于溶劑中的催化劑細(xì)粉為固相。由于液相的熱容大，因此液相法很容易實(shí)現(xiàn)恒溫操作，而且催化劑顆粒表面為溶劑所包圍，結(jié)炭現(xiàn)象大為緩解，因此可使用富碳合成氣為原料。甲醚生產(chǎn)線一步法該法是由天然氣轉(zhuǎn)化或煤氣化生成合成氣后，合成氣進(jìn)入合成反應(yīng)器內(nèi)，在反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)完成甲醇合成與甲醇脫水兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程和變換反應(yīng)，產(chǎn)物為甲醇與二甲醚的混合物，混合物經(jīng)蒸餾裝置分離得二甲醚，未反應(yīng)的甲醇返回合成反應(yīng)器。一步法多采用雙功能催化劑，該催化劑一般由2類催化劑物理混合而成，其中一類為合成甲醇催化劑，如Cu-Zn-Al(O)基催化劑，BASFS3-85和ICI-512等；另一類為甲醇脫水催化劑，如氧化鋁、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、絲光沸石等。二步法該法是分兩步進(jìn)行的，即先由合成氣合成甲醇，甲醇在固體催化劑下脫水制二甲醚。國(guó)內(nèi)外多采用含γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子篩作為脫水催化劑。反應(yīng)溫度控制在280~340℃，壓力為0.5-0.8MPa。甲醇的單程轉(zhuǎn)化率在70-85%之間，二甲醚的選擇性大于98%。一步法合成二甲醚沒(méi)有甲醇合成的中間過(guò)程，與兩步法相比，其工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備少、投資小、操作費(fèi)用低，從而使二甲醚生產(chǎn)成本得到降低，經(jīng)濟(jì)效益得到提高。因此，一步法合成二甲醚是國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。國(guó)外開(kāi)發(fā)的有代表性的一步法工藝有：丹麥Topsφe工藝、美國(guó)AirProducts工藝和日本NKK工藝。二步法合成二甲醚是目前國(guó)內(nèi)外二甲醚生產(chǎn)的主要工藝，該法以精甲醇為原料，脫水反應(yīng)副產(chǎn)物少，二甲醚純度達(dá)99.9%，工藝成熟，裝置適應(yīng)性廣，后處理簡(jiǎn)單，可直接建在甲醇生產(chǎn)廠，也可建在其它公用設(shè)施好的非甲醇生產(chǎn)廠。但該法要經(jīng)過(guò)甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工藝，流程較長(zhǎng)，因而設(shè)備投資較大。但目前國(guó)外公布的大型二甲醚建設(shè)項(xiàng)目絕大多數(shù)采用兩步法工藝技術(shù)，說(shuō)明兩步法有較強(qiáng)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。4.1國(guó)外主要二甲醚工藝技術(shù)（1）Topsφe工藝Topsφe的合成氣一步法工藝是專門針對(duì)天然氣原料開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)。該工藝造氣部分選用的是自熱式轉(zhuǎn)化器(ATR)。自熱式轉(zhuǎn)化器由加有耐火襯里的高壓反應(yīng)器、燃燒室和催化劑床層三部分組成。二甲醚合成采用內(nèi)置級(jí)間冷卻的多級(jí)絕熱反應(yīng)器以獲得高的CO和CO2轉(zhuǎn)化率。催化劑用甲醇合成和脫水制二甲醚的混合雙功能催化劑。二甲醚的合成采用球形反應(yīng)器，單套產(chǎn)能可達(dá)到7200噸/天二甲醚。Topsφe工藝選擇的操作條件為4.2MPa和240～290℃。目前，該工藝還未建商業(yè)裝置。1995年，Topsφe在丹麥哥本哈根建了一套50kg/d的中試裝置，用于對(duì)工藝性能進(jìn)行測(cè)試。（2）Airproducts的液相二甲醚(LPDMETM)新工藝在美國(guó)能源部的資助下，作為潔凈煤和替代燃料技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃的一部分，Airproducts公司開(kāi)發(fā)成功了液相二甲醚新工藝，簡(jiǎn)記作LPDMETM。LPDMETM工藝的主要優(yōu)勢(shì)是放棄了傳統(tǒng)的氣相固定床反應(yīng)器而使用了漿液鼓泡塔甲醚反應(yīng)器。催化劑顆粒呈細(xì)粉狀，用惰性礦物油與其形成漿液。高壓合成氣原料從塔底噴入、鼓泡，固體催化劑顆粒與氣體進(jìn)料達(dá)到充分混合。使用礦物油使混合更充分、等溫操作、易于溫度控制。二甲醚合成反應(yīng)器采用內(nèi)置式冷卻管取熱，同時(shí)生產(chǎn)蒸汽。漿相反應(yīng)器催化劑裝卸容易，無(wú)須停工進(jìn)行。而且，由于是等溫操作，反應(yīng)器不存在熱點(diǎn)問(wèn)題，催化劑失活速率大大降低了。典型的反應(yīng)器操作參數(shù)為：壓力2.76～10.34MPa，推薦5.17MPa；溫度200～350℃，推薦250℃。催化劑量為礦物油質(zhì)量的5%～60%，最好在5%～25%之間。該工藝用富CO的煤基合成氣比天然氣合成氣更具優(yōu)勢(shì)。但以天然氣為原料也可獲得較高收率。Airproducts公司已在15噸/天的中試工廠對(duì)該工藝進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果令人滿意，但還沒(méi)有建設(shè)商業(yè)化規(guī)模的大型裝置。（3）日本NKK公司的液相一步法新工藝除Airproducts公司外，日本NKK公司也開(kāi)發(fā)了用漿相反應(yīng)器由合成氣一步合成二甲醚的新工藝。原料可選用天然氣、煤、LPG等。工藝的第一步首先是造氣，合成氣經(jīng)冷卻、壓縮到5～7MPa，進(jìn)入CO2吸收塔脫除CO2。脫碳后的原料合成氣用活性炭吸附塔脫除硫化物后換熱至200℃進(jìn)入反應(yīng)器底部。合成氣在反應(yīng)器內(nèi)的催化劑與礦物油組成的淤漿中鼓泡，生成二甲醚、甲醇和CO2。出反應(yīng)器產(chǎn)物冷卻、分餾，將其分割為二甲醚、甲醇和水。未反應(yīng)的合成氣循環(huán)回反應(yīng)器。經(jīng)分餾，從塔頂可得到高度純凈的二甲醚產(chǎn)品(95%～99%)，從塔底則可得到甲醇、二甲醚和水組成的粗產(chǎn)品。采用NKK技術(shù)已在新潟建成1萬(wàn)噸/年合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚的半工業(yè)化裝置。4.2國(guó)內(nèi)二甲醚工藝技術(shù)我國(guó)90年代前后開(kāi)始?xì)庀嗉状挤ǎ▋刹椒ǎ┥a(chǎn)二甲醚工藝技術(shù)及催化劑的開(kāi)發(fā)，很快建立起了工業(yè)生產(chǎn)裝置。近年來(lái)，隨著二甲醚建設(shè)熱潮的興起，我國(guó)兩步法二甲醚工藝技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展，工藝技術(shù)已接近或達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。山東久泰化工科技股份有限公司（原臨沂魯明化工有限公司）開(kāi)發(fā)成功了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液相法復(fù)合酸脫水催化生產(chǎn)二甲醚工藝，已經(jīng)建成了5000噸/年生產(chǎn)裝置，經(jīng)一年多的生產(chǎn)實(shí)踐證明，該技術(shù)成熟可靠。該公司的第二套3萬(wàn)噸/年裝置也將投產(chǎn)。山東久泰二甲醚工藝技術(shù)已經(jīng)通過(guò)了山東省科技廳組織的鑒定，被認(rèn)定為已達(dá)國(guó)際水平。特別是液相法復(fù)合酸脫水催化劑的研制和冷凝分離技術(shù)，針對(duì)性地克服了一步法合成和氣相脫水中提純成本高、投資大的缺點(diǎn)，使反應(yīng)和脫水能夠連續(xù)進(jìn)行，減少了設(shè)備腐蝕和設(shè)備投資，總回收率達(dá)到99.5％以上，產(chǎn)品純度不小于99.9％，生產(chǎn)成本也較氣相法有較大的降低。2003年8月由瀘天化與日本東洋工程公司合作開(kāi)發(fā)的兩步法二甲醚萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)裝置試車成功。該裝置工藝流程合理，操作條件優(yōu)化，具有產(chǎn)品純度高、物耗低、能耗低的特點(diǎn)，在工藝水平、產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備硬件自動(dòng)化操作等方面均處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。近年來(lái)，我國(guó)在合成氣一步法制二甲醚方面的技術(shù)開(kāi)發(fā)也很積極，而且一些科研院所和大學(xué)都取得了較大進(jìn)展。蘭化研究院、蘭化化肥廠與蘭州化物所共同開(kāi)展了合成氣法制二甲醚的5mL小試研究，重點(diǎn)進(jìn)行工藝過(guò)程研究、催化劑制備及其活性、壽命的考察。試驗(yàn)取得良好結(jié)果：CO轉(zhuǎn)化率>85%；選擇性>99%。兩次長(zhǎng)周期(500h、1000h)試驗(yàn)表明：研制的催化劑在工業(yè)原料合成氣中有良好的穩(wěn)定性；二甲醚對(duì)有機(jī)物的選擇性>97%；CO轉(zhuǎn)化率>75%；二甲醚產(chǎn)品純度>99.5%；二甲醚總收率為98.45%。中科院大連化物所采用復(fù)合催化劑體系對(duì)合成氣直接制二甲醚進(jìn)行了系統(tǒng)研究，篩選出SD219-Ⅰ、SD219-Ⅱ及SD219-Ⅲ型催化劑，均表現(xiàn)出較佳的催化性能，CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%，生成的二甲醚在含氧有機(jī)物中的選擇性接近100%。甲醚生產(chǎn)線清華大學(xué)也進(jìn)行了一步法二甲醚研究，在漿態(tài)床反應(yīng)器上，采用LP+Al2O3雙功能催化劑，在260-290℃，4-6MPa的條件下，CO單程轉(zhuǎn)化率達(dá)到55%～65%，二甲醚的選擇性為90-94%。目前，國(guó)內(nèi)的浙江大學(xué)、山西煤化所、西南化工研究院、華東理工大學(xué)等單位也都致力于合成氣一步法制二甲醚的研究工作。杭州大學(xué)采用自制的二甲醚催化劑，利用合成氨廠現(xiàn)有的半水煤氣，在一定反應(yīng)溫度、壓力和空速下一步氣相合成二甲醚。CO單程轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%～83%，選擇性達(dá)95%。該技術(shù)現(xiàn)巳在湖北田力公司建成了年產(chǎn)1500噸二甲醚的工業(yè)化裝置。該裝置既可生產(chǎn)醇醚燃料，又可生產(chǎn)99.9%以上的高純二甲醚，CO轉(zhuǎn)化率70%-80%。這是國(guó)內(nèi)第一套直接由合成氣一步法生產(chǎn)高純二甲醚的工業(yè)化生產(chǎn)裝置。對(duì)于兩步法二甲醚工藝技術(shù)，無(wú)論是氣相法還是液相法，國(guó)內(nèi)技術(shù)均已經(jīng)達(dá)到先進(jìn)、成熟可靠的水平，完全有條件建設(shè)大型生產(chǎn)裝置。由國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的合成氣一步氣相法制二甲醚技術(shù)基本成熟，并已建成千噸級(jí)裝置。但對(duì)于建設(shè)大型二甲醚裝置，國(guó)內(nèi)技術(shù)尚需實(shí)踐驗(yàn)證。4.3二甲醚國(guó)外市場(chǎng)分析目前世界上二甲醚的生產(chǎn)主要集中在美、德、荷蘭和日本等國(guó)，2002年世界（不包括中國(guó)，下同）總生產(chǎn)能力為20.8萬(wàn)噸/年，產(chǎn)量為15萬(wàn)噸，開(kāi)工率為72%。國(guó)外二甲醚的主要生產(chǎn)廠家有美國(guó)Dopnt公司、荷蘭AKZO公司、德國(guó)DEA公司和UnitedRhineLigniteFuel公司等，其中德國(guó)DEA公司的生產(chǎn)能力最大，生產(chǎn)能力為6.5萬(wàn)噸／年。世界二甲醚的主要生產(chǎn)廠家序號(hào)廠家名稱生產(chǎn)能力（萬(wàn)噸／年）1Dopnt(美國(guó))3.02DEA（德國(guó)）6.53UnitedRhineLigniteFuel(德國(guó))3.04AKZO（荷蘭）3.05Sumitomo(日本)1.06DEA（澳大利亞）1.07Mitsuitoatsu(日本)0.58KangSheng(日本)1.89NKK（日本）1.0合計(jì)20.84.4國(guó)外建設(shè)及使用由于二甲醚的市場(chǎng)需求潛力十分巨大，在世界范圍內(nèi)，二甲醚的建設(shè)已經(jīng)成為熱點(diǎn)，一些大型二甲醚裝置已在籌建之中。二甲醚開(kāi)發(fā)公司（由道達(dá)爾菲納埃爾夫公司和日本8家公司組成的財(cái)團(tuán)）計(jì)劃建設(shè)能力為2500噸/天的商業(yè)化二甲醚裝置。日本東洋工程公司完成了在中東建設(shè)單系列250萬(wàn)噸/年二甲醚裝置的可行性驗(yàn)證，預(yù)計(jì)該裝置可望于2005-2006年建成。BP公司、印度天然氣管理局、印度石油公司將投資6億美元建設(shè)180萬(wàn)噸/年商業(yè)化二甲醚生產(chǎn)廠，用以替代石腦油、柴油和LPG，建設(shè)工作已于2002年開(kāi)始，定于2004年投產(chǎn)。日本財(cái)團(tuán)(三菱瓦斯化學(xué)公司、日揮公司、三菱重工公司和伊藤忠商事)組成的合資公司將在澳大利亞建設(shè)140-240萬(wàn)噸/年的大規(guī)模二甲醚裝置，定于2006年投產(chǎn)。目前二甲醚的主要消費(fèi)領(lǐng)域是作溶劑和氣霧劑的推動(dòng)劑，其它方面的消費(fèi)不多。2002年全世界二甲醚的消費(fèi)量為15萬(wàn)噸/年，預(yù)計(jì)到2005年需求量在20萬(wàn)噸/年左右。二甲醚是一種性能優(yōu)良、安全清潔的化工產(chǎn)品，發(fā)展前景被普遍看好。更為重要的是，作為一種新型、清潔的民用和車用燃料，被看作是柴油或LPG／CNG的優(yōu)秀替代品，其作為燃料的市場(chǎng)需求增長(zhǎng)將會(huì)是非常驚人的。2000年全世界有400萬(wàn)輛LPG汽車、400萬(wàn)輛乙醇汽車、1百萬(wàn)輛CNG汽車，還有部分甲醇汽車。以美國(guó)為例，2000年美國(guó)使用替代燃料的汽車為42萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)，到2005年美國(guó)使用代用燃料（LPG和CNG）的汽車將達(dá)到110萬(wàn)輛，2010年為330萬(wàn)輛，2015年達(dá)到550萬(wàn)輛。目前美國(guó)替代燃料的消費(fèi)量折合為當(dāng)量汽油的話大約為100萬(wàn)噸（352×106加侖當(dāng)量汽油），約占當(dāng)年全部燃料消費(fèi)量的0.2%。如果美國(guó)代用燃料的比例提高到5%的話，其需求量將達(dá)到2500萬(wàn)噸，可見(jiàn)代用燃料的市場(chǎng)前景是相當(dāng)可觀的。亞洲地區(qū)是世界上柴油消費(fèi)增長(zhǎng)最快的地區(qū)，據(jù)國(guó)外研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，二甲醚作為替代燃料，2005年亞洲地區(qū)的年需求量達(dá)3000萬(wàn)噸。可見(jiàn)，由于二甲醚具有其它代用燃料不可比擬的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)成為柴油的主要替代燃料，具有難以估量的市場(chǎng)前景。4.5二甲醚國(guó)內(nèi)市場(chǎng)分析近年來(lái)，我國(guó)二甲醚的生產(chǎn)發(fā)展迅速，目前共有十幾家生產(chǎn)企業(yè)，2002年總生產(chǎn)能力為3.18萬(wàn)噸/年，產(chǎn)量約為2萬(wàn)噸左右，開(kāi)工率較低，約為63%。我國(guó)二甲醚主要生產(chǎn)廠家及能力（單位：噸/年）序號(hào)廠家名稱生產(chǎn)能力1江蘇吳縣合成化工廠20002廣東中山凱達(dá)精細(xì)化工有限公司50003成都華陽(yáng)威遠(yuǎn)天然氣化工廠20004上海石油化工研究院8005江蘇昆山10006陜西新型燃料燃具公司50007安徽省蒙城縣化肥廠25008浙江諸暨新亞化工公司10009廣東江門氮肥廠250010浙江義烏光陽(yáng)化工實(shí)業(yè)有限公司250011上海申威氣霧公司100012山東久泰化工科技股份有限公司500013湖北田力實(shí)業(yè)股份有限公司1500合計(jì)31800近年來(lái)國(guó)內(nèi)二甲醚的建設(shè)已經(jīng)形成熱潮，有數(shù)家公司擬通過(guò)合資合作等方式引進(jìn)技術(shù)建設(shè)大型二甲醚生產(chǎn)裝置。4.6主要在建或擬建項(xiàng)目2001年4月份陜西新型燃料燃具有限公司與美國(guó)兆運(yùn)資源有限公司簽訂聯(lián)合開(kāi)發(fā)“煤基一步法合成20萬(wàn)噸/年二甲醚超潔凈燃料”工程協(xié)議書，工程總投資20.3億元，美方投資90%。寧夏83萬(wàn)噸/年煤基二甲醚項(xiàng)目，計(jì)劃投資47.8億元，計(jì)劃利用國(guó)外資金，已與加拿大麥耐特聯(lián)合公司簽訂了合作協(xié)議書，并依托美國(guó)空氣動(dòng)力公司的技術(shù)。四川瀘州天然氣股份有限公司采用兩步法工藝已經(jīng)建成1萬(wàn)噸/年二甲醚裝置，第二套10萬(wàn)噸/年二甲醚裝置，也已經(jīng)開(kāi)工建設(shè)。山東臨沂魯明化工有限公司正在建設(shè)3萬(wàn)噸/年二甲醚裝置，采用自主開(kāi)發(fā)的液相兩步法工藝技術(shù)。山東華星集團(tuán)年產(chǎn)3萬(wàn)噸/年二甲醚項(xiàng)目于2004年8月開(kāi)始動(dòng)工，該裝置采用兩步法工藝。山東兗州礦業(yè)集團(tuán)公司計(jì)劃建設(shè)60萬(wàn)噸二甲醚裝置，擬引進(jìn)國(guó)外一步法二甲醚工藝技術(shù)。另外，國(guó)內(nèi)還有很多地方提出建設(shè)二甲醚裝置，如：西南石油天然氣管理局、新疆、黑龍江雙鴨山、大慶油田、陜西、蘭州、安徽等。4.7國(guó)內(nèi)市場(chǎng)使用狀況國(guó)內(nèi)二甲醚的主要用途是作為氣溶膠、氣霧劑和噴霧涂料的推動(dòng)劑，每年消耗二甲醚1.8萬(wàn)噸。由于我國(guó)氣霧劑行業(yè)的發(fā)展較快，預(yù)計(jì)到2005年需二甲醚約3萬(wàn)噸，2010年為4萬(wàn)噸左右。另外我國(guó)二甲醚用于合成硫酸二甲酯等多種化工產(chǎn)品的消費(fèi)量約為1.1萬(wàn)噸。由于二甲醚的性質(zhì)與液化氣相近，易貯存、易壓縮，因而可替代天然氣、煤氣、LPG作民用燃料。2002年我國(guó)LPG的表觀消費(fèi)量為1620萬(wàn)噸，同時(shí)中國(guó)自1990年開(kāi)始大量進(jìn)口LPG，2002年LPG進(jìn)口量為626萬(wàn)噸。如果二甲醚的價(jià)格合適，假設(shè)二甲醚替代進(jìn)口的LPG，以目前的進(jìn)口量計(jì)算，需要燃料級(jí)二甲醚約1000萬(wàn)噸。隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)民用燃料的需求量將會(huì)有較大的增長(zhǎng)，特別是對(duì)天然氣、二甲醚、LPG等清潔能源的需求一定會(huì)有很大的增長(zhǎng)，因此，二甲醚作為民用燃料的發(fā)展前景十分光明。由于二甲醚具有優(yōu)良的燃料性能，方便、清潔、十六烷值高、動(dòng)力性能好、污染少、稍加壓即為液體易貯存，作為車用柴油的替代燃料，有液化汽、天然氣、甲醇、乙醇等不可比擬的綜合優(yōu)勢(shì)。2002年我國(guó)柴油的消費(fèi)量為7662萬(wàn)噸，柴油消費(fèi)的增長(zhǎng)很快，預(yù)計(jì)2005年消費(fèi)量將達(dá)到8290萬(wàn)噸左右，2010年將達(dá)約10100萬(wàn)噸。二甲醚作為良好的柴油替代燃料，按其對(duì)柴油的替代率為5%計(jì)算，2005年約需二甲醚約553萬(wàn)噸左右，2010年需674萬(wàn)噸左右。綜上所述，預(yù)計(jì)2005年我國(guó)二甲醚作為氣霧劑和化工等方面的需求量將達(dá)到的需求量約為5-6萬(wàn)噸。二甲醚作為代用燃料方面的消費(fèi)主要取決于二甲醚的供應(yīng)，如果二甲醚的價(jià)格降到能與柴油或LPG相競(jìng)爭(zhēng)的水平，相信二甲醚作為燃料的消費(fèi)增長(zhǎng)速度會(huì)很快，市場(chǎng)規(guī)模也是相當(dāng)驚人的。二甲醚作為清潔的替代燃料已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注，特別是其替代煤氣、LPG和柴油方面所具有的巨大的市場(chǎng)潛力，對(duì)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、環(huán)境保護(hù)等方面有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。二甲醚工藝技術(shù)是國(guó)內(nèi)外工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一，一步法工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備少、投資小、操作費(fèi)用和生產(chǎn)成本較低，但由于合成反應(yīng)和分離過(guò)程復(fù)雜，目前尚未完全工業(yè)化。二步法工藝是目前國(guó)內(nèi)外二甲醚生產(chǎn)的主要工藝，產(chǎn)品純度高，工藝成熟，裝置適應(yīng)性廣，綜合競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，但也有流程較長(zhǎng)，設(shè)備投資較大的弱點(diǎn)。目前推廣和應(yīng)用是二甲醚發(fā)展的關(guān)鍵，二甲醚作為清潔替代能源需要政府的大力扶持和幫助。建議國(guó)家應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，在沒(méi)有油氣資源而煤炭資源豐富的地區(qū)，建設(shè)大型二甲醚生產(chǎn)基地。以二甲醚替代煤氣、LPG作為市場(chǎng)推廣的先導(dǎo)，同時(shí)大力加強(qiáng)二甲醚替代柴油方面的研究，全面促進(jìn)二甲醚的生產(chǎn)和使用，預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，二甲醚必將成為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中重要的組成部分.二甲醚行業(yè)概況分析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)和汽車燃料市場(chǎng)。在需求方面，國(guó)內(nèi)二甲醚的主要用途是作為氣溶膠、氣霧劑和噴霧涂料的推動(dòng)劑，每年消耗二甲醚1.8萬(wàn)噸。由于中國(guó)氣霧劑行業(yè)的發(fā)展較快，預(yù)計(jì)2010年需二甲醚4萬(wàn)噸左右。在柴油替代方面，中國(guó)柴油消費(fèi)的增長(zhǎng)很快，2010年消費(fèi)量將達(dá)約10100萬(wàn)噸。二甲醚作為良好的柴油替代燃料，按其對(duì)柴油的替代率為5%計(jì)算，2010年需674萬(wàn)噸左右。針對(duì)一些地方煤化工產(chǎn)業(yè)迅速升溫、部分地區(qū)出現(xiàn)了盲目發(fā)展的苗頭，國(guó)家發(fā)改委于2006年7月7日發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)煤化工項(xiàng)目建設(shè)管理，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，其中要求一般不應(yīng)批準(zhǔn)規(guī)模在100萬(wàn)噸/年以下的二甲醚項(xiàng)目。這對(duì)中國(guó)大型二甲醚項(xiàng)目的建設(shè)起了一定的推動(dòng)作用，也促進(jìn)了中國(guó)二甲醚行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展。金融危機(jī)之下，產(chǎn)品市場(chǎng)化程度高、與石油價(jià)格和國(guó)際市場(chǎng)關(guān)系密切的企業(yè)，相對(duì)來(lái)講更容易受到國(guó)際金融危機(jī)的影響，而甲醇和二甲醚等醇醚企業(yè)正是如此，目前全國(guó)70%以上的甲醇、二甲醚企業(yè)停產(chǎn)。經(jīng)濟(jì)危機(jī)并不可怕，可怕的是對(duì)危機(jī)沒(méi)有準(zhǔn)備和應(yīng)對(duì)措施。正如股神巴菲特的一句名言所講：“只有當(dāng)潮水退去時(shí)，我們才能發(fā)現(xiàn)到底是誰(shuí)在裸泳”。雖然中國(guó)二甲醚行業(yè)還存在一些問(wèn)題，但二甲醚的應(yīng)用及市場(chǎng)前景仍然光明，在國(guó)家政策的支持下，發(fā)展勢(shì)頭值得期待。二甲醚的應(yīng)用1.二甲醚作為燃料的應(yīng)用DME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(wú)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(wèn)題限制了在燃料領(lǐng)域的應(yīng)用。民用二甲醚是一種無(wú)色、無(wú)毒、無(wú)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(guò)程中無(wú)殘?jiān)o(wú)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(guò)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(guò)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(lái)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。我國(guó)自1990年開(kāi)始大量進(jìn)口液化石油氣，伴隨著南方沿海地區(qū)需求迅速膨脹，年進(jìn)口量從1990年的11.7萬(wàn)噸增加到2000年的482萬(wàn)噸，年均增長(zhǎng)率高達(dá)45%。由于中國(guó)陸上大型液化石油氣冷凍庫(kù)陸續(xù)建設(shè)投產(chǎn)，預(yù)計(jì)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)液化石油氣進(jìn)口量將持續(xù)大幅增長(zhǎng)。以今后液化石油氣年進(jìn)口增長(zhǎng)率7%計(jì)算，如果二甲醚價(jià)格合適，僅取代進(jìn)口液化石油氣一項(xiàng)，2005年就需燃料級(jí)二甲醚約680萬(wàn)噸，2010年需950萬(wàn)噸。即使二甲醚只能取代其中一部分，其需求量也相當(dāng)可觀。2.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(kāi)發(fā)未來(lái)汽車代用燃料。未來(lái)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(wú)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(wú)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(guó)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)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/(kW·h)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(méi)有任何加速煙度，微粒排放也大幅降低。據(jù)日本鋼管公司用二甲醚在柴油車上的試驗(yàn)（僅改造燃料噴射系統(tǒng)），發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排氣指標(biāo)均低于或等同于柴油。國(guó)內(nèi)西安交通大學(xué)也在進(jìn)行二甲醚作柴油代用燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究，并與一汽合作開(kāi)發(fā)了我國(guó)第一輛改用二甲醚的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車，并進(jìn)行了試驗(yàn)。實(shí)施表明，使用二甲醚后可使發(fā)動(dòng)機(jī)功率提高10%－15%，熱效率提高2%－3%，噪音降低10%－15%。與柴油機(jī)相比，燃用DME后，發(fā)動(dòng)機(jī)完全消除了碳煙排放，氮氧化物排放降低50%～70%，未燃碳?xì)渑欧沤档?0%，CO排放降低20%，排放指標(biāo)不僅滿足歐洲Ⅱ和Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)，而且接近歐洲將于2005年實(shí)施排放標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)加州超低排放標(biāo)準(zhǔn)。我公司已與西安交通大學(xué)、上海交通大學(xué)、吉林大學(xué)、山東中通飛燕汽車有限公司為“十五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃“清潔汽車產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”項(xiàng)目中《二甲醚汽車的應(yīng)用研究》課題分別簽訂了合作協(xié)議及攻關(guān)項(xiàng)目。我國(guó)已成為汽車大國(guó)，汽車保有量增長(zhǎng)也刺激了國(guó)內(nèi)車用柴油需求的快速增長(zhǎng)，2000年柴油消費(fèi)量為6627萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2005年消費(fèi)量將達(dá)到8290萬(wàn)噸左右。由于國(guó)內(nèi)柴油供需矛盾突出，我國(guó)每年都要大量進(jìn)口柴油。用二甲醚取代柴油，如果按取代率5%計(jì)算，2005年約替代柴油415萬(wàn)噸，2010年約替代500萬(wàn)噸，可見(jiàn)二甲醚作為汽車燃料的市場(chǎng)前景廣闊。不久的將來(lái)，二甲醚做車用燃料的市場(chǎng)將會(huì)超過(guò)民用市場(chǎng)規(guī)模。3.二甲醚發(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。據(jù)資料報(bào)道，英國(guó)BP公司與印度石油公司、天然氣局印度公司決定在中東地區(qū)合資建設(shè)世界第一套大型燃料型DME工廠，產(chǎn)品用做電廠燃料，規(guī)模為1800kt/a，總投資約5億美元。目前，日本、韓國(guó)、我國(guó)的臺(tái)灣等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)均需進(jìn)口液化天然氣用于發(fā)電，用二甲醚代替液化天然氣用于出口將是二甲醚的又一個(gè)巨大市場(chǎng)。七．二甲醚的主要技術(shù)指標(biāo)7.1技術(shù)要求高純度二甲醚的生產(chǎn)以甲醇為主要原材料，經(jīng)過(guò)催化轉(zhuǎn)化制成燃料級(jí)二甲醚，再經(jīng)精餾分離后制得高純度二甲醚氣體產(chǎn)品。其中含有微量雜質(zhì)如N2、CH4、CO2、C2H4、C3H6、及少量H2O、CH3OH等組分。本標(biāo)準(zhǔn)采用氣相色譜法，選用GDX-502和25%PEG-1500/PoropakQ柱，使用程序升溫，得到良好的分離效果。類別：二甲醚氣體產(chǎn)品按有效組份含量的不同劃分為：A類---燃料級(jí)DME產(chǎn)品；B1類---溶劑、原料級(jí)DME產(chǎn)品；B2類—制冷劑、推進(jìn)劑級(jí)DME產(chǎn)品（表1-8）。表1A級(jí)、B1級(jí)、B2級(jí)二甲醚氣體產(chǎn)品符合下表規(guī)定的技術(shù)要求項(xiàng)目指標(biāo)A級(jí)B1級(jí)B2級(jí)感觀二甲醚含量m/m%≥水份m/m10-6≤甲醇m/m10-6≤其它雜質(zhì)m/m％≤無(wú)色、無(wú)異味，常溫下為壓縮液體，略呈醇香951.099.52001000.499799.9100500.099857.2試驗(yàn)方法（1）抽樣：Q/OCLX002-2000，抽樣以一罐裝容器為一批（或以一中間計(jì)量貯藏罐為一批）抽樣方法將鋼瓶取樣器稱重，打開(kāi)采樣閥門，沖洗管線及接頭，立即將取樣器的截止閥與采樣點(diǎn)緊密連接，依次打開(kāi)采樣點(diǎn)的閥門，取樣器截止閥和球閥，讓試樣沖洗取樣器，30秒后依次關(guān)閉取樣球閥，截止閥和采樣點(diǎn)閥門，從連接管線上取下鋼瓶，采樣工作結(jié)束。稱量裝滿試樣的鋼瓶，計(jì)算出試樣的重量，要求把試樣內(nèi)的20%排掉，重量不足時(shí)應(yīng)重新取樣。（2）二甲醚含量、水分、甲醇的測(cè)定。試劑與材料：1、PorapakQ(50～80目)有機(jī)擔(dān)體（進(jìn)口）2、聚乙二醇（PEG）-1500色譜固定液3、GDX-502（60～80目）色譜擔(dān)體4、氫氣載氣純度≥99.99%5、丙酮分析純6、無(wú)水甲醇分析純7、無(wú)水乙醇分析純8、標(biāo)準(zhǔn)氣：N2、CH4、CO2、C2H4、C3H6（由西南化工研究院提供）9、H2O、CH3OH標(biāo)準(zhǔn)樣制備準(zhǔn)確稱取無(wú)水乙醇m1約4.9g(稱準(zhǔn)至0.0002g)、蒸餾水m2約0.001g（稱準(zhǔn)至0.0002g）,無(wú)水甲醇m3約0.001g（稱準(zhǔn)至0.0002g）于干凈玻璃瓶中搖勻備用。裝置：1、氣相色譜儀（帶熱導(dǎo)池檢測(cè)器，氣體進(jìn)樣器及色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)）2、微量注射器：5ml3、鋼瓶取樣器：可用25mm內(nèi)徑的不銹鋼管與截止閥，球閥焊制而成4、色譜柱用25%PEG-1500涂于PorapakQ+GDX-502=1+1裝填在Ф3mm，長(zhǎng)4m的不銹鋼鋼柱中，要求緊密均勻。并在色譜內(nèi)90℃試樣和試樣的制備：按上述抽樣方法準(zhǔn)備好試樣程序：先把氣相色譜儀按下列條件調(diào)試好載氣：氫氣流速：37ml/min柱前壓：90～kpa柱初溫：63汽化溫度：120℃柱終溫：檢測(cè)溫度：120℃進(jìn)樣量：2.5ul1、待儀器穩(wěn)定后，在柱溫63℃以峰面積標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定以下各組份的校正因子，并得各組份的保留時(shí)間（min）：N2：1.005CH4：1.192CO2C2H4C2H6：2.517C3H6：7.2472、待儀器柱溫升至100℃并穩(wěn)定后，以微量注射器注入H2O、CH3OH的標(biāo)準(zhǔn)樣1μ1，得水的峰面積A1，甲醇峰面積A2，保留時(shí)間為（min）：H2O：11.12,CH3在相同條件下，注入標(biāo)準(zhǔn)樣同體積的無(wú)水乙醇得水的峰面積A3，甲醇的峰面積A4Q/OCLX002-2000A水=A1-A3A甲醇=A2-AH2O、CH3OH的標(biāo)準(zhǔn)樣由質(zhì)量百分比濃度換算為摩爾百分濃度。按下式進(jìn)行計(jì)算：式中：m1-H2O、CH3OH標(biāo)準(zhǔn)樣中無(wú)水乙醇的質(zhì)量，g;m2-H2O、CH3OH標(biāo)準(zhǔn)樣中蒸餾水的質(zhì)量，g；m3-H2O、CH3OH標(biāo)準(zhǔn)樣中無(wú)水甲醇的質(zhì)量，g；46—乙醇的分子量；18—水的分子量；32—甲醇的分子量。1μlH2O、CH3OH標(biāo)準(zhǔn)樣汽化后標(biāo)準(zhǔn)體積校正因子按下式計(jì)算：式中f水-水的校正因子；f甲醇--甲醇的校正因子，V0-lml標(biāo)準(zhǔn)樣汽化后的標(biāo)準(zhǔn)體積V1-試樣的進(jìn)樣量ml;V2-H2O、CH3OH標(biāo)準(zhǔn)樣的進(jìn)樣量ml。A水—標(biāo)準(zhǔn)樣中水的面積；A甲醇-標(biāo)準(zhǔn)樣中甲醇的面積。C、二甲醚含量的測(cè)定①、在a條相同條件下，以絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線法使用色譜數(shù)據(jù)Q/OCLX002-2000處理機(jī)得到N2、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C3H6組份的體積百分含量（%）②、在b條相同條件下，以絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線法使用色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)得到H2O、CH3OH組份的體積極百分含量（%）③、二甲醚體積百分（VDME）含量按下式計(jì)算：VDME(%)=100％-(N2%+CH4%+CO2%+C2H4%+C2H6%+C3H6%+H2O%+CH3OH%)④、把體積百分含量換算成質(zhì)量百分含量X(%)=N2%×28+CH4%×16+CO2%×44+C2H4%×28+C2H6%×30+C3H6%×42+H2O%×18+CH3OH%×32+DME%×46⑤、二甲醚（WDME）質(zhì)量百分含量按下式計(jì)算：WDME（%）=(VDME%×46)/X%水（WH2O）質(zhì)量百分含量按下式計(jì)算：MH2O（%）=（VH2O%×18）/X%甲醇（WCH3OH）質(zhì)量百分含量按下式計(jì)算：MCH3OH（%）=（VCH3OH%×32）/X%7.3DME產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模3.1產(chǎn)品品種、規(guī)格、質(zhì)量指標(biāo)及擬建規(guī)模產(chǎn)品品種：二甲醚擬建規(guī)模：10萬(wàn)噸/年年操作日：300天3.2產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量指標(biāo)氣霧級(jí)(工業(yè)級(jí))二甲醚、燃料級(jí)二甲醚(1)氣霧級(jí)二甲醚質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))由于目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)氣霧級(jí)二甲醚產(chǎn)品的國(guó)標(biāo)，參照國(guó)內(nèi)行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，氣霧級(jí)二甲醚產(chǎn)品應(yīng)符合下述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))項(xiàng)目期望值二甲醚wt%≥99.9甲醇wt%≤0.01水份wt%≤0.002(2)燃料級(jí)二甲醚質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))對(duì)燃料級(jí)二甲醚產(chǎn)品，目前也沒(méi)有相應(yīng)的國(guó)標(biāo)，參照國(guó)內(nèi)行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，燃料級(jí)二甲醚產(chǎn)品應(yīng)符合下述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))項(xiàng)目期望值二甲醚wt%≥93甲醇Wt%≤3水份wt%≤13.3產(chǎn)品方案分析及生產(chǎn)規(guī)模分析二甲醚是一種用途廣泛的化工產(chǎn)品，主要用作冷凍劑、溶劑、萃取劑、氣霧劑和燃料等。二甲醚還能代替柴油作汽車燃料，又可作為民用燃料。二甲醚的用途和消費(fèi)量正在不斷擴(kuò)大，其產(chǎn)品有著良好的市場(chǎng)和發(fā)展前景。對(duì)于二甲醚而言，基本不存在市場(chǎng)需求問(wèn)題，關(guān)鍵在于成本的控制。如果以二甲醚的熱值和目前廣泛使用的液化石油氣相比較，二甲醚的成本不能超過(guò)3000元。由于二甲醚用耐壓罐車或裝入鋼瓶后運(yùn)輸很安全便捷，因此從成本上考慮，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該選擇在富產(chǎn)煤炭或天然氣的地區(qū)（甲醇兩步法生產(chǎn)則可考慮少些），年產(chǎn)規(guī)模至少要在萬(wàn)噸以上，并且盡可能在工藝上實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)。天然氣和煤炭是規(guī)模化生產(chǎn)二甲醚較為經(jīng)濟(jì)的原料。本設(shè)計(jì)可以充分利用湖南及周圍省份的便利資源并以甲醇為原料發(fā)展市場(chǎng)前景廣闊的清潔燃料級(jí)二甲醚，對(duì)發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟(jì)及解決能源問(wèn)題注重環(huán)保方面都有著重要的作用且前景廣闊。根據(jù)湖南、湖北、江西、廣東等地區(qū)的消費(fèi)情況，以及二甲醚技術(shù)的研發(fā)情況，當(dāng)前二甲醚作為資源尚處于推廣應(yīng)用階段，設(shè)計(jì)定為10萬(wàn)噸/年，隨著市場(chǎng)的進(jìn)一步培育和開(kāi)拓，屆時(shí)可再建更大規(guī)模的二甲醚裝置。八．工藝流程介紹8.1生產(chǎn)方法簡(jiǎn)述二甲醚的生產(chǎn)方法主要有一步法和二步法兩種。一步法以合成氣(CO+H2)為原料，在甲醇合成以及甲醇脫水的復(fù)合催化劑上直接合成二甲醚，再提純得到二甲醚產(chǎn)品。二步法是以合成氣制得甲醇，然后甲醇在固體催化劑作用下脫水制得二甲醚，所用催化劑選擇性高，特別適用于高純度二甲醚生產(chǎn)。（一）甲醇脫水制二甲醚二甲醚可由甲醇脫水制得。此工藝在山東臨沂新建的30000噸/年二甲醚生產(chǎn)裝置上采用。最早采用的脫水劑是濃硫酸，反應(yīng)在液相中進(jìn)行。將甲醇和硫酸的混合物加熱可得:CO+2H2=CH3OH<100℃時(shí)，CH3OH十H2SO4=CH3HSO4+H2<100℃時(shí)，CH3HSO4+CH3OH=CH3OCH3+H2SO該過(guò)程具有反應(yīng)溫度低、轉(zhuǎn)化率高(>80%)、選擇性好(99%)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、釜?dú)堃杭皬U水污染環(huán)境、催化劑毒性大、操作條件惡劣等缺點(diǎn)，選擇該工藝可能性較小。1965年，美國(guó)Mobil公司與意大利ESSO公司都曾利用結(jié)晶硅酸鹽催化劑進(jìn)行氣相脫水制備DME，其中Mobil公司使用了硅酸鋁比較高的ZSM一5型分子篩，而ESSO公司則使用了0.5一1.5nm的含金屬的硅酸鋁催化劑，其甲醇轉(zhuǎn)化率為70%，DME選擇性>90%。1981年，Mobil公司利用HZSM一5使甲醇脫水制備二甲醚，并申請(qǐng)了專利，反應(yīng)條件比較溫和，常壓、200℃左右即可獲得80%甲醇轉(zhuǎn)化率和>98%DME選擇性。1991年，日本三井東亞化學(xué)公司開(kāi)發(fā)了一種新的甲醇脫水制DME催化劑。據(jù)稱該催化劑是一種具有特殊表面積和孔體積的γ一A12O3，可長(zhǎng)期保持活性，使用壽命達(dá)半年之久，轉(zhuǎn)化率可達(dá)74.2%，選擇性約99%。我國(guó)化工部西南化工研究院也曾進(jìn)行過(guò)甲醇脫水制二甲醚的研究，考察了13x分子篩、氧化鋁及ZSM一5催化劑的性能，當(dāng)采用ZSM一5在200℃時(shí)，甲醇的轉(zhuǎn)化率可達(dá)75%一85%，選擇性大于98%。擴(kuò)大試驗(yàn)于1992年3月通過(guò)鑒定。上海吳徑化工廠以高硅鋁比的硅酸鹽粉狀結(jié)晶作催化劑，在低溫(130一（二）合成氣直接合成二甲醚傳統(tǒng)的DME生產(chǎn)方法，一直采用兩個(gè)截然不同的步驟。即甲醇的合成與甲醇脫水。為了開(kāi)發(fā)操作簡(jiǎn)單、成本低而又可連續(xù)生產(chǎn)DME的新方法，人們?cè)煤铣蓺庵苯又迫《酌?。主要反?yīng)構(gòu)成如下:4H2+2CO=2CH3OH2CH3OH=CH3OCH3+H2OCO+H2O=CO2+H23H2+3CO=CH3OCH3+CO2該工藝實(shí)質(zhì)上是把合成甲醇及甲醇脫水同步反應(yīng)合并在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，其關(guān)鍵是選擇高活性及高選擇性的雙功能催化劑。一步法又分為二相法和三相法。國(guó)外自80年代后對(duì)此研究較多，較為典型的是丹麥托普索公司TIGAS工藝、日本三菱重工和COSMO石油公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的AMSTG工藝;國(guó)內(nèi)大連化物所、華東理工大學(xué)、清華大學(xué)、山西煤化所等均在研究一步法生產(chǎn)工藝。目前國(guó)外己開(kāi)發(fā)成功的有二種方法:(l)托普索公司的固定床氣相反應(yīng)法，在反應(yīng)器之間用冷卻器取熱，催化劑在高溫下有高穩(wěn)定性和高選擇性;(2)美國(guó)空氣和化學(xué)品公司的液相淤漿床反應(yīng)器(氣、固、液三相合成)方法，有中試(10噸/天)及工業(yè)化示范裝置(240噸/天);日本NKK公司的淤漿床反應(yīng)器方法，于1999年建成一套5噸/天的中試裝置。國(guó)內(nèi)山西煤化所開(kāi)發(fā)的是三相漿態(tài)床一步法合成技術(shù)，已進(jìn)行中試(規(guī)模100噸/年)，于2001年8、9月份完成中試。大連化物所開(kāi)發(fā)的是二相固定床一步合成二甲醚工藝(采用管殼反應(yīng)器)，已完成60噸/年的中試，并已在湖北田力實(shí)業(yè)公司建有1500噸/年的示范裝置(具體運(yùn)行情況尚需了解)。華東理工大學(xué)進(jìn)行的是氣、固、液三相一步法合成工藝研究，已完成小試，未進(jìn)行中試，現(xiàn)希望與有關(guān)單位合作進(jìn)行中試研究。清華大學(xué)進(jìn)行的是三相淤漿床一步法合成反應(yīng)器的研究，己完成小試，正籌備中試。南京大學(xué)主要研究二甲醚的反應(yīng)機(jī)理，產(chǎn)品主要應(yīng)用于冶金工業(yè)的添加劑、抗氧劑等。據(jù)日本報(bào)道，采用Cu/Zn/Al催化劑，從合成氣直接制取二甲醚，初始轉(zhuǎn)化率和1000h后的轉(zhuǎn)化率分別為65%和61%。中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所的陶家林等對(duì)合成氣制二甲醚的催化劑及反應(yīng)條件進(jìn)行了研究，用自制的雙功能催化劑在275℃、2Mpa、1500mL/(g·h)、H2/CO=2、CO2=l%一2%的條件下，合成氣中CO轉(zhuǎn)化率可達(dá)75%，DME選擇性>84%。蘭州化物所的黃友梅等對(duì)合成氣制二甲醚的催化劑及反應(yīng)的活性位進(jìn)行了研究。用自制的銅基雙功能催化劑在一定的反應(yīng)條件下，合成氣中CO轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%，DME在有機(jī)產(chǎn)物中的選擇性>95%。該催化劑的制備已申請(qǐng)專利(申請(qǐng)?zhí)?.8)。中國(guó)科學(xué)院大連化物所、清華大學(xué)等對(duì)此也進(jìn)行了一定的研究，前者制備了CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%，DME在有機(jī)產(chǎn)物中選擇性大于90%催化劑，后者就制備方法及反應(yīng)條件進(jìn)行了研究。此外，美國(guó)的空氣產(chǎn)品公司和化學(xué)品公司完成了一項(xiàng)由合成氣直接合成二甲醚的新技術(shù)，采用淤漿反應(yīng)器，使水氣變換、甲醇合成與甲醇脫水三個(gè)可逆、放熱反應(yīng)協(xié)同進(jìn)行，避免了多步合成法中所受平衡條件的影響，使得單程轉(zhuǎn)化率提高。另外，用惰性漿液的返混流動(dòng)，吸收化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，保護(hù)對(duì)熱敏感的催化劑，使反應(yīng)更快更有效地進(jìn)行。操作壓力為3.5-6.3MPa、溫度為200-290℃、空速為1000一~l0000L/（h.kg)催化劑。與氣相一步法或多步法合成DME的工藝相比，該方法尤其適合于CO含量較高的煤基合成氣。丹麥Lyngby在一套50kg/d中試裝置中完成12000h操作之后，HaldorTopsoeAls宣稱其由天然氣直接合成二甲醚的催化法已準(zhǔn)備好放大。其方法是首先經(jīng)普通的蒸汽或自熱重整，天然氣轉(zhuǎn)化成合成氣;然后通過(guò)一種專利催化劑，操作條件2008.2工藝流程說(shuō)明在10萬(wàn)噸/二甲醚生產(chǎn)裝置的工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合考慮現(xiàn)有一些二甲醚生產(chǎn)裝置在熱量平衡上的不足之處，立足于全系統(tǒng)熱能的充分利用，以最大限度地達(dá)到節(jié)能降耗的效果，同時(shí)本著節(jié)約投資、方便操作與維護(hù)的原則對(duì)工藝流程進(jìn)行合理優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)10萬(wàn)噸/二甲醚生產(chǎn)裝置的工藝流程。參見(jiàn)10萬(wàn)噸/二甲醚生產(chǎn)裝置帶物料點(diǎn)工藝流程圖（圖3-1）(PFD)10萬(wàn)噸/二甲醚生產(chǎn)裝置物料平衡表(1)原料甲醇原料直接采用市售質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的甲醇經(jīng)汽化提純后合成二甲醚。甲醇汽化合成塔（甲醇?xì)庀嗝撍├淠庖悍蛛x初餾塔甲醇汽化合成塔（甲醇?xì)庀嗝撍├淠?、氣液分離初餾塔原料甲醇