二甲醚開題報告

1、課題來源我國是一個多煤少油貧氣，能源分布不均的國家。居高不下的油價，日益枯竭的石油資源，使人們急于尋找一種新的替代能源。我國是一個多煤少油貧氣，能源分布不均的國家。居高不下的油價，日益枯竭的石油資源，使人們急于尋找一種新的替代能源。以其優(yōu)良的理化性質(zhì)。符合能源結(jié)構(gòu)多元化發(fā)展思路和節(jié)能減排要求的清潔能源二甲醚成為研究的重要課題。2、研究目的和意義二甲醚又稱甲醚，簡稱二甲醚又稱甲醚，簡稱DME，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。二甲醚作為一種新興的基本化工原料，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)動機(jī)的理想燃料，與甲醇燃料汽車相比，不存在汽車?yán)鋯訂栴}。它還是未來制取低碳烯烴的主要原料之一。由于石油資源短缺、煤炭資源豐富及人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，二甲醚作為從煤轉(zhuǎn)化成的清潔燃料而日益受到重視，成為近年來國內(nèi)外競相開發(fā)的性能優(yōu)越的碳一化工產(chǎn)品。作為LPG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，在燃燒時不會產(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。3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢及綜述美國空氣產(chǎn)品化工公司最早于美國空氣產(chǎn)品化工公司最早于1986年進(jìn)行以漿態(tài)床合成甲醇的小試，1991年建成4t／d中試裝置聯(lián)產(chǎn)甲醇和二甲醚，爾后又完成15t／d工試。1998年提出向我陜西廠出售10萬t／d二甲醚合成裝置(聯(lián)產(chǎn)甲醇-2萬t／d)。丹麥的托普索公司則采取多級反應(yīng)塔以重整后的天然氣為原料合成甲醇和二甲醚。為解決溫度控制問題，并于1993年建成50kg／d中試裝置，但裝置較為復(fù)雜。日NKK從1989年即開始用高爐煤氣合成二甲醚的小試，作為合成汽油的中間產(chǎn)品，后發(fā)現(xiàn)我國陜西廠以二甲醚供民用及汽車用效果良好，乃改以開發(fā)二甲醚為最終日標(biāo)，1995年改用煤礦抽提瓦斯和煤制氣建成50kg/d中試裝置。反應(yīng)器Φ90mmx2m高漿態(tài)床，一次反應(yīng)率達(dá)60％以上，二甲醚選擇率達(dá)90％以上；并以產(chǎn)品進(jìn)行了柴油卡車走行試驗(yàn)效果良好。接著在通產(chǎn)省的補(bǔ)助下，作為“降低環(huán)境負(fù)荷的燃料轉(zhuǎn)換技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目，在煤炭綜合利用中心領(lǐng)導(dǎo)下，和太平洋煤礦、住友金屬(負(fù)責(zé)催化劑）在釧路煤礦于1992年始建5t／d工試裝置，從1999年正式試驗(yàn)用該礦的抽提瓦斯合成二甲醚，初步效果良好。

特別是經(jīng)過一連串的對比試驗(yàn)，并參照國際試驗(yàn)結(jié)果，證明二甲醚比甲醇有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、以煤制氣為原料時，其H2/CO為0.5-1，用以合成甲醇時需重整H2/CO為2；而合成二甲醚時H2／CO為1即可。從而重整幅度小、生產(chǎn)成本低。以天然氣為原料時，合成甲醇時的C02含量只允許15％；而合成二甲醚時則可擴(kuò)大到45％，有利于利用劣質(zhì)天然氣和其它類似的燃料氣。

2、從反應(yīng)平衡看，合成甲醇的壓力為100—150atm，且末反應(yīng)氣返還比高；合成二甲醚的壓力為50atm，且反應(yīng)氣返還比低，有利降低成本。

在使用階段，甲醇?xì)庥腥醵拘?，并對金屬腐蝕，火焰透明、爆炸范圍廣，需注意防爆；二甲醚則無毒，不腐蝕金屬，火焰青色，爆炸范圍小，更利于做燃料。供鍋爐燃料時，燃燒生成的水分易影響鍋爐熱效率，而單位發(fā)熱量生成的水分二甲醚僅為甲醇的1／2，有利于提高鍋爐熱效率。日本通產(chǎn)省于2000年6月組織有關(guān)單位成立“二甲醚發(fā)展戰(zhàn)略研討會”進(jìn)行認(rèn)真研究后決定了分兩階段發(fā)展的方針：第一步由NKK在政府補(bǔ)助下投資200億日元在釧路煤礦建設(shè)100t／d實(shí)用化試驗(yàn)裝置，2003年投運(yùn)后進(jìn)行包括生產(chǎn)工藝、貯運(yùn)、供汽車、電力應(yīng)用的全面試驗(yàn)，以為大發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第二步于2005年在亞洲、澳洲的煤礦或不便液化的劣質(zhì)天然氣田建設(shè)2500t／a商用裝置并大力推廣，到2010年擬擴(kuò)大到年產(chǎn)700萬t，大部返供日本。

看好二甲醚發(fā)展前景的日本企業(yè)界亦不甘落后。三菱煤氣化學(xué)、日揮石油、三菱重工業(yè)和伊騰忠商事于看好二甲醚發(fā)展前景的日本企業(yè)界亦不甘落后。三菱煤氣化學(xué)、日揮石油、三菱重工業(yè)和伊騰忠商事于2001年6月5日宣布，將于6月21日合資成立“日本二甲醚公司”開展以下工作：

1．投資3億日元，花1年時間進(jìn)行二甲醚的市場調(diào)查和事業(yè)化的可行性研究。

2.若結(jié)果可行，吸收日本和澳洲當(dāng)?shù)仄髽I(yè)成立“二甲醚生產(chǎn)銷售公司”，在西澳的登皮阿投資5—6億美元建設(shè)140—240萬t／a二甲醚生產(chǎn)廠。

3．充分發(fā)揮合作4方在煤化工生產(chǎn)、設(shè)備制造和流通領(lǐng)域的優(yōu)勢，力爭生產(chǎn)廠于2006年建成，首先返銷日本，以代替LPG和柴油機(jī)燃料，年銷售額約1.5億—2億美元。為了發(fā)揮可再生能源的作用，日本京都大學(xué)能源工學(xué)研究所正研究利用沼氣制二甲醚的技術(shù)。日本能源界還展望將來利用發(fā)達(dá)后的光電電解水的生產(chǎn)廉價氫，加上燃燒二甲醚等清潔燃料產(chǎn)生的煙氣中的C02，合成甲醇和二甲醚，以形成燃料的循環(huán)利用。二甲醚作為清潔的代油燃料有廣闊的發(fā)展前景，生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)基本成熟，多方在競相開發(fā)，對于我國這樣富有煤層氣和煤而少油的大國理應(yīng)優(yōu)先。建議如下：

1.把二甲醚的開發(fā)作為貫徹可持續(xù)發(fā)展方針的有效措施納入“十五”科技開發(fā)計(jì)劃，并因地制宜抓好不同原料的示范裝置的建設(shè)。

2.為加速發(fā)展除充分發(fā)揮國產(chǎn)技術(shù)外，亦可積極引進(jìn)美、日先進(jìn)技術(shù)、裝備和資金，以便盡快國產(chǎn)化和規(guī)?；灰嗫煽紤]和日合作開發(fā)建廠產(chǎn)品大部返銷。4、本課題的主要研究內(nèi)容及擬采取的技術(shù)路線、試驗(yàn)方案本課題主要的研究內(nèi)容是年產(chǎn)本課題主要的研究內(nèi)容是年產(chǎn)6萬噸二甲醚的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。其中生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)包括工藝計(jì)算、機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和環(huán)保處理等。本課題采用汽相氣相甲醇脫水法制DME。主要的技術(shù)路線：原料庫來的新鮮甲醇經(jīng)往復(fù)泵升壓和未完全反應(yīng)的甲醇循環(huán)物流相混合進(jìn)入甲醇預(yù)熱器，低壓蒸汽加熱后再換熱，控制溫度進(jìn)行絕熱反應(yīng)，對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離，得到高純度的二甲醚?；厥盏募状伎梢岳^續(xù)循環(huán)使用。工藝流程圖如下：原料循環(huán)原料甲醇DME水分離系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)原料預(yù)熱汽化分離系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)原料預(yù)熱汽化5、研究基礎(chǔ)本課題研究的是工業(yè)二甲醚的生產(chǎn)工藝本課題研究的是工業(yè)二甲醚的生產(chǎn)工藝，主要實(shí)證研究的資料來源是通過上網(wǎng)收集，在校電子閱覽室和圖書館進(jìn)行查詢等。首先通過對所搜集材料的閱讀，了解了二甲醚的物化性質(zhì)、生產(chǎn)應(yīng)用、工藝流程、國內(nèi)外發(fā)展趨勢等。然后結(jié)合大學(xué)四年對化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)、化工熱力學(xué)等專業(yè)課程的掌握，在老師的指導(dǎo)下完成最終設(shè)計(jì)。預(yù)期達(dá)成目標(biāo)：3月上旬完成開題報告，收集與季戊四醇生產(chǎn)工藝相關(guān)的資料。掌握季戊四醇的生產(chǎn)原理以并選出最合適的生產(chǎn)工藝路線。預(yù)期達(dá)成目標(biāo)：3月上旬完成開題報告，收集與季戊四醇生產(chǎn)工藝相關(guān)的資料。掌握季戊四醇的生產(chǎn)原理以并選出最合適的生產(chǎn)工藝路線。3月中旬完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的概述部分。3月下旬到4月中旬完成工藝及設(shè)備計(jì)算。4月下旬完成所有的設(shè)計(jì)，開始對論文進(jìn)行修改，完善論文1.2008年12月—2009年1月確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。2.2009年1月—2009年2月中旬根據(jù)自己選定的課題查找相關(guān)資料。3.2009年2月下旬—2009年3月上旬根據(jù)對課題相關(guān)資料的閱讀及對課題的思考，完成開題報告。4.2009年3月中旬進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的概述及基本原理整理。5.2009年3月下旬—2009年4月上旬進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體工藝計(jì)算部分。6.2009年4月中旬進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)計(jì)及環(huán)保安全部分。7.2009年4月下旬對畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的修改，并準(zhǔn)備進(jìn)行畢業(yè)答辯。7、閱讀的主要文獻(xiàn)、資料[1][1]楊立新、徐紅燕，二甲醚生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用前景，《化工進(jìn)展》2003，22（2），204[2]梁誠，二甲醚的生產(chǎn)與發(fā)展，《四川化工與腐蝕控制》第4卷，2001，4，38[3]朱賽芬、程小紅、嚴(yán)招春，二甲醚生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展及其市場情況分析，《應(yīng)用化工》2001，30（3