年产万吨甲醇制二甲醚生产工艺的初步设计说明书

1、 .wd. .wd. .wd.太原理工大学化学化工学院?化工设计?课程设计说明书年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计学生学号：学生姓名：专业班级： 化工工艺0904 指导教师：起止日期： 2012.11.262012.12.21 化工设计课程设计任务书一、化工课程设计题目年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺的初步设计二、化工课程设计要求及原始数据资料：操作方式：连续操作产品品种： 二甲醚拟建规模：20万吨/年年操作日：365天汽化塔：原料粗甲醇纯度90%质量分数，下同，塔顶甲醇气体纯度99%，釜液甲醇含量0.5%；合成塔：选择-Al2O3做催化剂，转化率80%，选择性99.9%，脱水温度选择3

2、00摄氏度。精馏塔：塔顶二甲醚纯度“99.9%釜液二甲醚含量0.5%；回收塔：塔顶回收甲醇纯度98%，废水中甲醇含量0.5%。三、化工课程设计主要内容：1、绪论2、生产流程或方法确实定3、物料衡算和热量衡算4、主要工艺设备的计算及选型包括设备一览表5、原材料、动力消耗定额及消耗量6、参考文献7、致谢8、附图带控制点的工艺流程图和关键设备的构造图四、时间安排：共设计四周，前2周收集资料，进展工艺流程的设计、物料和热量衡算，后两周进展设计说明书的撰写、工艺流程图和设备图的绘制。五、学生应交出的设计文件：课程设计说明书一本带控制点的工艺流程图一套要求手工绘制2#图纸主要设备构造图一套要求CAD绘制，

3、2#图纸六、主要参考文献资料：1、?化工设计?王静康主编 1995年版 化学工业出版社出版2、?化工原理?上、下 2001年版天津大学化工原理教研室编 天津科学技术出版社出版3专业班级 化工工艺0904 学生 武晓佩 要求设计工作起止日期 2012年11月25日 至2012年12月21日 指导教师签字 日期 教研室主任签字 日期 系主任批准签字 日期 摘要作为LPG和石油类的替代燃料，目前二甲醚(DME)倍受注目。DME是具有与LPG的物理性质相类似的化学品，在燃烧时不会产生破坏环境的气体，能廉价而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。目前生产的二甲醚 基本上由甲醇脱水制得，即

4、先合成甲醇，然后经甲醇脱水制成二甲醚。甲醇脱水制二甲醚分为液相法和气相法两种工艺，本设计采用气相法制备二甲醚工艺。将甲醇加热蒸发，甲醇蒸气通过-AL2O3催化剂床层,气相甲醇脱水制得二甲醚。气相法的工艺过程主要由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。主要完成以下工作：1精馏用到的二甲醚别离塔和甲醇回收塔的塔高、塔径、塔板布置等的设计；2所需换热器、泵的计算及选型；关键词：二甲醚，甲醇，工艺设计。Abstract:As LPG and oil alternative fuel, DME has drawn attentions at present. Physical propert

5、ies of DME is similar for LPG, and dont produce combustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to become 21st century energy resources., DME is prepared by methanol dehydration, namely, synthetic methanol first and then methanol dehydration to

6、 dimethyl etherby methanol dehydration. Methanol dehydration to DME is divided into two kinds of liquid phase and gas-phase process. This design uses a process gas of dimethyl ether prepared by dimethyl. Heating methanol to evaporation, methanol vapor through the -AL 2O3 catalyst bed, vapor methanol

7、 dehydration to dimethyl etherby. This process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. Completed for the following work: 1) Distillation tower used in separation of dimethyl ether and methanol recovery , column heig

8、ht of tower ,diameter, arrangement of column plate etc;2) The calculation and selection of heat exchanger, pump; Key words: dimethyl ether, methanol, process design目 录摘要前言 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc343606208化工设计课程设计任务书 PAGEREF _Toc343606208 h IHYPERLINK l _Toc343606209前 言 PAGEREF _Toc343606209

9、 h 1HYPERLINK l _Toc3436062101 文献综述 PAGEREF _Toc343606210 h 1HYPERLINK l _Toc3436062111.1 二甲醚概述 PAGEREF _Toc343606211 h 1HYPERLINK l _Toc3436062121.1.1 二甲醚的开展现状 PAGEREF _Toc343606212 h 1HYPERLINK l _Toc3436062131.1.2 二甲醚的传统领域的应用及其拓展 PAGEREF _Toc343606213 h 1HYPERLINK l _Toc3436062141.2国内二甲醚市场简况 PAGE

10、REF _Toc343606214 h 2HYPERLINK l _Toc3436062151.2.1现状 PAGEREF _Toc343606215 h 2HYPERLINK l _Toc3436062161.2.2 国内市场预测 PAGEREF _Toc343606216 h 4HYPERLINK l _Toc3436062171.3国外二甲醚市场简况 PAGEREF _Toc343606217 h 5HYPERLINK l _Toc3436062181.3.1现状 PAGEREF _Toc343606218 h 5HYPERLINK l _Toc3436062191.3.2 国外市场预测

11、 PAGEREF _Toc343606219 h 6HYPERLINK l _Toc3436062201.4 原料说明 PAGEREF _Toc343606220 h 7HYPERLINK l _Toc3436062211.6 二甲醚的主要技术指标 PAGEREF _Toc343606221 h 8HYPERLINK l _Toc3436062221.6.1技术要求 PAGEREF _Toc343606222 h 8HYPERLINK l _Toc3436062231.6.2试验方法 PAGEREF _Toc343606223 h 9HYPERLINK l _Toc3436062242 DME

12、产品方案及生产规模 PAGEREF _Toc343606224 h 11HYPERLINK l _Toc3436062252.1 产品品种、规格、质量指标及拟建规模 PAGEREF _Toc343606225 h 11HYPERLINK l _Toc3436062262.2 产品规格、质量指标 PAGEREF _Toc343606226 h 11HYPERLINK l _Toc3436062272.3 产品方案分析及生产规模分析 PAGEREF _Toc343606227 h 12HYPERLINK l _Toc3436062283 工艺流程介绍 PAGEREF _Toc343606228 h

13、 12HYPERLINK l _Toc3436062293.1生产方法简述 PAGEREF _Toc343606229 h 12HYPERLINK l _Toc3436062303.2工艺流程说明 PAGEREF _Toc343606230 h 14HYPERLINK l _Toc3436062313.3生产工艺特点 PAGEREF _Toc343606231 h 16HYPERLINK l _Toc3436062323.4主要工艺指标 PAGEREF _Toc343606232 h 16HYPERLINK l _Toc3436062333.4.1 二甲醚产品指标 PAGEREF _Toc34

14、3606233 h 16HYPERLINK l _Toc3436062343.4.2 催化剂的使用 PAGEREF _Toc343606234 h 17HYPERLINK l _Toc3436062354主要塔设备计算及选型 PAGEREF _Toc343606235 h 17HYPERLINK l _Toc3436062364.1 汽化塔及其附属设备的计算选型 PAGEREF _Toc343606236 h 17HYPERLINK l _Toc3436062374.1.1 物料衡算 PAGEREF _Toc343606237 h 17HYPERLINK l _Toc3436062384.1.

15、2 热量衡算 PAGEREF _Toc343606238 h 19HYPERLINK l _Toc3436062394.1.3 理论板数、塔径、填料选择及填料层高度的计算 PAGEREF _Toc343606239 h 21HYPERLINK l _Toc3436062404.1.4 汽化塔附属设备的选型计算 PAGEREF _Toc343606240 h 25HYPERLINK l _Toc3436062414.2 合成塔及其附属设备的计算选型 PAGEREF _Toc343606241 h 26HYPERLINK l _Toc3436062424.2.1 物料衡算 PAGEREF _Toc

16、343606242 h 26HYPERLINK l _Toc3436062434.2.2 合成塔的选取选取： PAGEREF _Toc343606243 h 26HYPERLINK l _Toc3436062444.2.3 热量衡算及附属设备的选型计算 PAGEREF _Toc343606244 h 26HYPERLINK l _Toc3436062454.3 精馏塔及其附属设备的计算选型 PAGEREF _Toc343606245 h 29HYPERLINK l _Toc3436062464.3.1 物料衡算 PAGEREF _Toc343606246 h 30HYPERLINK l _To

17、c3436062474.3.2 热量衡算 PAGEREF _Toc343606247 h 30HYPERLINK l _Toc3436062484.3.3 理论塔板数的计算 PAGEREF _Toc343606248 h 32HYPERLINK l _Toc3436062494.3.4 初馏塔主要尺寸的设计计算 PAGEREF _Toc343606249 h 32HYPERLINK l _Toc3436062504.3.5塔径设计计算 PAGEREF _Toc343606250 h 34HYPERLINK l _Toc3436062514.3.6 填料层高度的计算 PAGEREF _Toc34

18、3606251 h 35HYPERLINK l _Toc3436062524.3.7 附属设备的选型计算 PAGEREF _Toc343606252 h 35HYPERLINK l _Toc3436062534.4 回收塔及其附属设备的计算选型 PAGEREF _Toc343606253 h 36HYPERLINK l _Toc3436062544.5.1 物料衡算 PAGEREF _Toc343606254 h 36HYPERLINK l _Toc3436062554.4.2 热量衡算 PAGEREF _Toc343606255 h 38HYPERLINK l _Toc3436062564.

19、4.3 理论塔板数的计算 PAGEREF _Toc343606256 h 39HYPERLINK l _Toc3436062574.4.4 回收塔主要尺寸的设计计算 PAGEREF _Toc343606257 h 40HYPERLINK l _Toc3436062584.4.5塔径设计计算 PAGEREF _Toc343606258 h 41HYPERLINK l _Toc3436062594.4.6 填料层高度的计算 PAGEREF _Toc343606259 h 42HYPERLINK l _Toc3436062604.4.7 附属设备的选型计算 PAGEREF _Toc343606260

20、 h 43HYPERLINK l _Toc343606261致谢 PAGEREF _Toc343606261 h 45HYPERLINK l _Toc343606262参考文献 PAGEREF _Toc343606262 h 46HYPERLINK l _Toc343606263附录1.主要设备一览表 PAGEREF _Toc343606263 h 47前 言二甲醚又称甲醚、木醚氧、二甲，是最简单的脂肪醚重要的甲醇下游产品之一。二甲醚的理化性质比拟独特，热植高，无毒、无害，具有潜在的广泛用途，除作为有机化工原料广泛用于制药、染料、农药等，还用于替代氟里昂用作汽溶胶喷射剂和制冷剂，由于其良好的燃

21、料性能，具有实用、通用、环保、安全、质优价廉的优点，最近作为民用代用燃料和柴油代用燃料，二甲醚受到人民的日益重视。20世纪70年代，二甲醚开场被用作气雾剂，以取代破坏臭氧层的氟里昂。近几年来，在各国寻求清洁燃料的过程中，二甲醚的良好燃烧性能和低污染排放的特性使其日益受到重视。二甲醚作为清洁燃料具备如下特征：1资源量丰富，来源广；2环境友好，其排放物对环境的影响很小；3技术可行、成熟，可在大范围内使用；4经济可行，其本钱有竞争力；5易于实现，其运行所需要的基础设施和现有基础设施 基本相容，不需要另装一套装置。本设计流程简洁明畅，工艺条件温和，操作简易方便。而且设备台数较少，设备制作立足于国内现状

22、，均能在国内制造而不需进口，可大大降低工程投资。按国家现行 基本建设政策和市场价格对本工程进展了财务评价计算。工程总投资估算值14300万元，工程的内部收益率所得税前为13.82%，高于基准收益率12%。其它各项效益指标及盈亏平衡分析结果均说明本工程具有很强的抗风险能力。上述各方面问题的研究结果说明，10万吨/年二甲醚工程符合国家产业政策和未来能源市场开展方向，市场预测乐观，工艺方案合理，工艺技术成熟可靠，投资估算和财务评价结果也说明工程经济效益明显。本设计包括设计说明书和图纸两局部。说明书主要包括工艺流程确实定，物料衡算，热量衡算，工艺设备的设计及选型，厂房平面布置，还有进展初步的经济分析等

23、。图纸包括工艺流程图，主设备图，车间布置平面等。设计者：武晓佩2012年11月25日1 文献综述1.1 二甲醚概述1.1.1 二甲醚的开展现状 自20世纪70年代，二甲醚开场被用作气雾剂，以取代破坏臭氧的氟利昂。近几年来，在各国寻求清洁车用替代燃料的过程中，二甲醚的良好燃烧性能和低污染排放特性使其日益受到重视。二甲醚DME常温常压下是一种无色低毒的可燃性气体，性能与液化石油气相似，燃烧时不析碳，无残液，燃烧废气无毒，是一种理想的清洁燃料。DME还是一种新型的、理想的、可替代车用燃料的“21世纪的绿色燃料。随着环境污染的日益严重及石油资源的日益匮乏，对二甲醚的需求量迅速增加，因此二甲醚的合成研究

24、已成为各国科技人员的研究焦点。二甲醚是21世纪的超清洁燃料，无论是作为民用燃料、或替代柴油、汽油作为汽车燃料、或是用于发电，其制备、储运等都比拟容易解决，并能促进新一代汽车、电力等工业的开展。目前，二甲醚开展的关键问题在于配套措施不完善、市场开展不成熟、二甲醚使用观念有待更新。1.1.2 二甲醚的传统领域的应用及其拓展1传统领域的应用第一，做气雾剂、制冷剂和发泡剂。DME作为停顿使用的氯氟烃的替代物，在气雾剂制品中显示出良好的性能，如：不污染环境，对臭氧破坏系数为零；DME在水中溶解度为34%，假设加6%的乙醇，那么可与水混溶，它与各种树脂也有极高的溶解能力；毒性很微弱，用在化装品上观察不到有

25、什么问题；可用水或氟制剂作阻燃剂；使喷雾产品不易致潮，加之与其他气雾剂相比，其本钱低、价格廉价从而被认为是新一代理想的气雾推进剂。在西欧各国已经成为民用气溶胶制品的氯氟烃的替代品。目前DME在世界喷射剂的用量中居第二位，仅次于碳氢化合物，其次，由于DME容易液化的特性，许多国家正在开发以DME代替氯氟烃做制冷剂的技术。Bohnenn报道了用DME与氟里昂混合制成特种制冷剂，通过大量实验后，认为随着DME含量的增加，制冷能力增加，能耗降低并且在冷冻食品时可免除异味和臭味。另外Kohl等人报道了以DME、丙烷、丁烷制无氟制冷剂的方法。第二，DME作为化学中间体，主要用于制造硫酸二甲酯。DME同发烟

26、硫酸反响可以生成硫酸二甲酯；同苯胺反响生成高纯N，N-二甲基苯胺，脱水成乙烯，羰基化可以制取醋酸甲酯；与硫化氢反响生成二甲基硫醚，进而可生成二甲基亚砜。除此之外DME还是重要的化工原料,可用于许多精细化学品的合成,同时在轻化、制药、燃料、农药等工业中有许多独特的用途。2新近拓展的应用领域作为新型高效清洁燃料是DME应用领域的一个崭新的拓展应用领域。DME作为民用燃料比液化气具有更优良的物理化学性能如表1，表2所示。由于DME的分子构造与烃类不同，只有C-H与C-O键，没有C-C键，所以燃烧时无黑烟，CO与NOx排放量很低，符合干净燃料的要求；而且燃烧性能良好，燃烧废气无毒，完全符合卫生标准；单

27、一组成，无残液；在室温下可压缩成液体，用现有的液化石油气罐盛装，燃具与LPG 基本通用，是优良的民用干净燃料。当温度在378时，二甲醚的蒸汽压低于1378kPa，符合液化石油气的要求如表1-1所示。表1 DME液化气与液化石油气性质比拟工程分子量压力Mpa(60)燃烧温度爆炸下限%理论空气量预混气热值KJ/ m3LPGDME56.646.071.921.35205522501.73.4511.326.9639034219表2 DME与0柴油的比拟比照工程DME0柴油分子量46.07190220沸点-24.9180360十六烷值55604050低热值kJ/kg2884042500理论空燃比914

28、.6氧含量%34.8硫化物有1.2国内二甲醚市场简况1.2.1现状中国DME生产起步较晚，但开展加快。1994年广东中山化工厂建成2500吨/年DME生产装置。此前，只有江苏昆山化工厂有少量生产。近几年，国内陆续又有一些厂家投产DME，其中生产规模较大的有山东临沂鲁明化工、广东中山精细化工实业、江苏吴县合成化工厂、江苏昆山化工原料厂、湖南雪纳新能源山东久泰科技股份及泸天化公司等企业，年总产量已超过50万吨。近年来，我国DME的生产开展迅速。2002年全国DME总生产能力仅有3.18万吨/年，产量约为2万吨/年，开工率处于63的较低水平。到2006年，开展到30多家生产企业，年生产能力约48万吨

29、，产量约32万吨，开工率67%。4年间能力和产量迅速增长，起年均增长率分别为79%和96%。 宁夏银川正在筹划的年产83万吨DME工程，方案今年年底投产，初步决定采用美国空气产品与化学品公司技术。方案投资47.8亿元。宁夏石化集团公司、中煤四达矿业公司、西安交通大学、原化工部第二设计院、中国成达化学工程公司等参与合作。该工程将由煤炭为起始原料生产DME。工程建设将分二个阶段，第一阶段生产21万吨/年，第二阶段再扩增62万吨/年。由美国贸易开展署出资援助招标、美国福陆公司中标所作的宁夏煤基DME一期83万吨年工程报告已于2004年4月完成，后因资金技术问题工程尚未启动。宁夏煤炭资源丰富，但因为地

30、处西部，且邻省陕西、内蒙古、甘肃等均为富煤省份，煤炭外运十分困难。宁夏决定大力开展电力和煤化工等产业，建设大型DME厂是其中一项。美国政府出资67.5万美元对该工程给予援助。表3 2006年我国DME主要生产厂家及其能力企 业生产工艺生产能力吨/年广东中山凯达重庆英力燃化江苏昆山化工厂武汉青江公司吴县合成化学厂上海申威气雾剂公司河南沁阳紫阳乡河南内乡化工局无锡新苑化工集团贵州宏华新能源公司榆次燃料化工公司安徽蒙城化肥厂义乌光阳化工公司渭河煤化工集团公司陕西新型燃料燃具公司山西浑源化肥厂山东临沂鲁明化工湖北田力实业公司广州广氮集团公司云南解化集团公司山东久泰股份湖南雪纳新能源中国泸天化股份中国泸

31、天化股份山西潞安陕西神华宁夏银川内蒙古鄂尔多斯市-山东临沂市两步法-气相脱水浆态床一步法两步法-气相脱水两步法-液相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水浆态床一步法两步法-液相脱水固定床一步法两步法-气相脱水两步法-液相脱水两步法-液相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水古定床一步法流态床一步法流态床一步法流态床一步法1250094/98年分期投产300004年4月试产/已停100091年3月试产150095年9月试产100096年7月

32、试产80095年3月试产1000004年1月试产1000004年8月试产1000003年5月试产500005年3月试产1000004年12月试产500004年10月试产250098年9月试产1000005年10月试产50097年6月试产500001年1月试产500004年12月试产150097年9月试产，现停产500098年10月试产500006年2月试产3000005年12月试产3000005年11月投产1000003年8月投产10000005年9月投产150000筹建中200000筹建中830000筹建中1000000筹建中近几年DME生产规模较大的有山东临沂鲁明化工、广东中山精细化工实业

33、、江苏吴县合成化工厂、江苏昆山化工原料厂、湖南雪纳新能源、山东久泰科技股份等企业，年总产量已超过10万吨。国内上述大局部企业生产的DME产品主要面向气雾剂市场，到2005年底为止，我国DME的正常生产能力为15-20万吨/年。1.2.2 国内市场预测第一，DME作为柴油替代燃料或掺烧汽油市场。随着国民经济的开展，我国对柴油和汽油的需求量每年增长的幅度不断加大。统计数据显示，目前柴油的需求量每年的速度增长为7%，预计到2010年我国对进口石油的依存度将超过50%。尤其是我国环保能源特别是干净车用燃料一直十分紧缺，因此开展清洁车用燃料成为我国经济高速开展面临的现实问题。DME作为柴油替代能源在性能

34、上具有明显的优势，而作为汽油添加剂进展掺烧在理论上证明可以提升汽油的品质，且技术方面不存在难以抑制的问题，因此这是一个普遍看好的市场。第二，DME混烃燃料市场。目前我国液化气年消费量在3500万4000万吨，每年约需进口2000万吨。DME作为超干净能源，与液化气相比在性能上具有显著的优势。如果用DME替代进口液化气，将至少形成约2000万吨年的DME需求。第三，DME作为日用化工原料及化工中间体市场。DME除作为燃料以外，主要用于制气雾剂、制冷剂和发泡剂。DME进入这一市场的特点是附加值高，因而利润空间极大。我国早期二甲醚的生产能力很低，只有江苏吴县合成化上厂、武汉硫酸厂等少数几个厂家生产，

35、总产量约为3000吨/年，远远不能满足国内市场的需求，高纯度二甲醚(99.9%)全部依赖进口。近年来，我国在二甲醚液化气、醇醚燃料等方面取得了突破性进展。其中中科院山西煤化所研制的甲醇制二甲醚催化剂，催化与别离精制工艺，可用于生产燃料级95%一98%)与化工级(99%)二甲醚，特别适合于已有甲醇的中小氮肥厂建设中小规模(100住一3000吨/年)的生产装置。上海石油化工研究院开发成功的二甲醚反响蒸馏新技术，具有过程简单、投资省、消耗低、操作控制容易，不产生废酸、废渣和含酸废水等优点，甲醇单程转化率达80%-85%，选择性大于99.9%。化工部西南化工研究院开发的新型民用代用燃料一醇醚燃料，目前

36、已在河南、山西、贵州、安徽等省建设了5套生产装置，其中4套为万吨级装置。广东省中山精细化工实业采用西南化工研究院开发的甲醇催化转化二步法制二甲醚生产技术建设了2500吨/年生产装置。生产高纯度二甲醚，产品主要用作气雾剂。最近，安徽省蒙城县化肥厂也建设了2500吨/年高纯度二甲醚生产装置，产品纯度达99.95%以上。山东临沂已经建成30000吨/年二甲醚生产装置，已于2005年10月份投产，同时也在规划100万吨/年二甲醚的工程。另外，陕西新型燃料燃具公司开发成功了二甲醚液化气灶(JZMZ一A型)，将大大促进二甲醚作为燃料在我国的推广和普及。纯度大于95%的甲醚可作为液体石油气替代燃料，假设二甲

37、醚能大规模地生产，显著地降低本钱，将能在国内促进二甲醚的消费，目前己在局部地区使用二甲醚，但因技术经济上因生产规模太小而导致生产本钱较高，影响其推广应用。我国石油液化气进口量近年迅速增加，19%年进口量为354.7万吨，1998年达477万吨，预计到2005年进口量达929万吨，2010年将达1460万吨。因此二甲醚作为替代燃料的市场非常广阔。仅以西南地区的重庆、成都市为例，目前两市的气化率很高， 基本上都是用天然气，两地的餐饮业十分兴旺，LPG消耗量极大，由于DME清洁燃烧完全、无黑烟、对人体无害，在餐饮业中替代LPG具有无可比拟的优势。据保守估计，重庆市的LPG需求量在8万/年，成都市的L

38、PG需求量在5万吨/年，四川省的总需求量在25万吨/年，其市场前景非常乐观。1.3国外二甲醚市场简况1.3.1现状目前世界上DME的生产主要集中在美国、德国、荷兰和日本等国，2006年世界总生产能力预计29.4万吨/年，产量约22万吨，开工率75%。国外DME的主要生产厂家有美国的Dupont公司、荷兰的AKZO公司、德国的DEA公司和 UnitedRhine Lignite Fuel 公司等，其中德国DEA公司的生产能力最大为6.5万吨/年。二甲醚作为一种新型、清洁的民用和车用燃料，被看作是柴油或LPG/CNG的优秀替代品，其作为燃料的市场血球增长将会非常惊人。2000年，全球有400万辆L

39、PG汽车，400万辆乙醇汽车、100万辆CNG汽车，还有局部甲醇汽车。以美国为例，2000年美国使用替代燃料LPG和CNG的汽车为42万辆，预计2010年为330万辆。目前美国替代燃料消费量折合当量汽油约为100万吨352106加仑当量汽油，约占当年全部燃料消费量的0.2%。如果美国代用燃料的比例提高到5%，起需求量将到达2500万吨，可见替代燃料的市场前景是相当可观的20。亚洲地区是世界上柴油消费增长最快的地区，据国外研究机构预测，二甲醚作为替代燃料，2008年亚洲地区的年需求量达4000万吨，可见，由于二甲醚具有其它替代燃料不可比拟的优势，将会成为柴油的主要替代燃料，具有难以估量的市场前景

40、。由于二甲醚的市场需求潜力十分巨大，在世界范围内，其建设已经成为热点工程，一些大型的二甲醚装置已在积极筹建之中见表1-4，如果这些工程到2010都建成投产将新增二甲醚生产能力793万893万吨。届时世界二甲醚总能力将到达1082万1182万吨国外己有建设大型工业化DME装置的方案。日本东洋工程公司TEC完成建设单系列250万吨/年DME装置的可行性验证。采用天然气生产甲醇再转化成DME的二步法路线，以中东低价天然气为原料，生产DME的本钱为100120美元/吨。意味着DME作为清洁燃料可与LPG相竞争，DME与LPG相似，易于贮存在现有的LPG终端和用船舶运输。TEC的流程组合MFR-Z甲醇工

41、艺和采用专利铝基催化剂的脱水新技术。装置设计为10000吨/天甲醇设施，可提供70008000吨/天DME反响器进料。总费用约6.6亿美元，比单独建设甲醇装置仅高约10%。已于2007年建成。BP公司、印度天然气管理局、印度石油公司合作投资6亿美元各持股50%、24%、24%方案建设商业规模的DME生产厂，建设工作已于2002年开场。拟采用托普索公司DME合成技术，利用24亿立方米天然气，年生产DME180万吨，用以替代石脑油、柴油和LPG。已于2006年元月投产，2007年向外供应DME。日本财团三菱瓦斯化学公司、日挥公司、三菱重工公司和伊藤忠商事各持股25%成立的合资公司将在澳大利亚建设大

42、规模DME装置。年生产DME140-240万吨，于2006年投产，产品销往日本和东南亚市场。日本千代田和石川岛播磨重工公司联合为日本JEE控股公司进展DME装置工程设计，JEE公司是工程和钢铁控股公司，2002年由川崎钢铁和NKK公司联合而成。JEE公司将在海外建设大规模DME装置，于2006年建成。该装置将采用JEE工艺从合成气间接生产DME。JEE工艺DME装置可使用天然气、烃类和生物质作为原料。表4 筹建中的二甲醚装置不完全统计 单位：万吨/年公司名称生产能力建设地点投产日期日本财团三菱瓦斯化学、日挥、三菱重工140.0240.0澳大利亚间接一步法2006年日本东洋工程公司250中东二步

43、法20052006某公司在伊朗建设80伊朗Zagros2006年规划日本钢管公司等8家170西澳大利亚NG一步法2006年开场规划日本三菱瓦斯化学MGC150澳大利亚道达尔菲纳埃尔夫公司和日本8家公司合作80小计873.0973.0世界2006年已有能力209.42010年合计能力1082.41182.41.3.2 国外市场预测目前，世界上二甲醚的总生产能力约为700万吨/年，主要生产厂家有杜邦公司，德国联合莱因褐煤燃料公司，德国汉堡DMA公司，荷兰阿克苏公司，日本和我国台湾省等。早期的二甲醚主要用作甲基化试剂用于生产硫酸二甲酷，1986年西欧生产的约2万吨二甲醚，有9000吨用于生产硫酸二甲

44、酷。随着人们环保意识的增强，二甲醚在气溶胶推进剂方面的用量逐年增加，1990年欧洲生产的4.5吨二甲醚，其中约有3.5万吨用于气溶胶工业，其它用作中间体。目前世界二甲醚的产量约为600万吨/年，预计到2010年需求量可突破1100万吨/年。当前世界各国都在注重二甲醚作为替代燃料的研究，届时二甲醚的需求量将大大增加。日本一个开发合成二甲醚技术的国家方案已经展开，NKK公司、太平洋碳钢公司和住友金属工业公司将利用通产省提供的资金(18亿日元)进展相关的研究与开发工作，目标是设计一种方法通过用煤气和最新开发的催化剂直接合成低本钱的二甲醚。去年印度石油公司、煤气权力公司和石油研究院已经与阿莫科印度开发

45、公司签署了开发和销售二甲醚作为多用途燃料的协议，使二甲醚商业化并提供技术，目前正着手可行性研究。阿莫科公司已与丹麦托普索公司Haldor Topsoe签订了进一步开发二甲醚技术的协议。最近日本有人撰文探讨二甲醚作为清洁燃料替代柴油，对二甲醚的价格和燃料的性能跟柴油和汽油作比拟，认为直接合成二甲醚法在今后的实际应用中没有问题，且本钱方面具有较大竞争力。美国的有关试验也证明，二甲醚作为柴油车燃料可以满足严格的1988年美国加利福尼亚超低排放交通工具法规的要求，经济上也很合理。从二甲醚及柴油的消耗结果说明，按能耗计，低功率下，二甲醚消耗高于柴油，但在较高功率时，二者是相近的。用二甲醚作为汽油添加剂比

46、其它醚类化合物具有更高的O/CH值，即二甲醚的含氧量高，可以使汽油燃烧更加完全。且在某种程度上可以提高汽油的汽化效率，降低汽油的凝固点。据资料介绍，美国己将二甲醚添加到航空煤油中，这大大提高了发动机的工作效率且效果很好。目前日本和印度都研究在中东建设大型二甲醚装置，将二甲醚运回国内作发电燃料的可行性，其它许多兴旺国家都在进展二甲醚作为替代燃料的研究，解决全球能源紧张的局面。1.4 原料说明原料名称：甲醇分子式CH3OH，相对分子质量32.04。本设计采用的甲醇原料浓度为90%质量分数。1物理性质 甲醇是最简单的饱和脂肪醇，密度0.791g/cm3，沸点63.8，自燃点38520，蒸汽压96.3

47、mmHg，常温常压下纯甲醇是无色透明，易挥发、可燃，略带醇香味的有毒液体。甲醇可以和水以及乙醇、乙醚等许多有机液体无限互容，但不能与脂肪烃类化合物相互溶，甲醇蒸汽和空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.0%-36.5%体积。2化学性质 甲醇作为最简单的饱和脂肪醇因此具有脂肪醇的化学性质，即可进展氧化、酯化、羰基化、胺化、脱水等化学反响，在此只介绍几种重要的化学反响。脱水反响甲醇在浓硫酸或其它催化剂的催化作用下脱水生成二甲醚，是工业制备二甲醚的重要方法；主反响： 2CH3OHCH3O CH3+H2O+Q H298=10.92KJ/mol副反响： CH3OHCO+2H2O 2CH3OHC2H4

48、+2H2O 2CH3OHCH4+2 H2O +C CH3OCH3CH4+CO+ H2 CO+H2OCO2+ H2氧化反响 甲醇在电解银催化剂下可被空气氧化成甲醛，是重要的工业制备甲醛的方法；酯化反响 甲醇可与多种无机酸和有机酸发生酯化反响，甲醇和硫酸发生酯化反响生成硫酸氢甲酯，硫酸氢甲酯经减压蒸馏生成甲基化试剂硫酸二甲酯；羰基化反响 甲醇和光气发生羰基化反响生成氯甲酸甲酯，进一步反响生成碳酸二甲酯；裂解反响在铜催化剂上，甲醇可裂解生成CO和H2，1.5二甲醚的性质1化学性质二甲醚在辐射或加热条件下会分解成甲烷、乙烷、甲醛、二氧化碳及一氧化碳产物取决于反响条件及催化剂。二甲醚可作为烷基化合剂，在

49、很多场合中，它具有甲基化反响性能，例如在硅酸铝催化剂存在的条件下，二甲醚可以与苯发生烷基化反响而生成甲苯、二甲苯及多烷基苯。二甲醚与一氧化碳反响可生成乙酸或乙酸甲脂；与二氧化碳反响那么生成甲氧基乙酸。当与氰化氢反响时那么生成乙腈。此外，二甲醚可与三氟化硼形成络合物，其分子式CH32OBF3，此络合物在空气中发烟，而在水或醇中那么可分解。DME还可选择性氯化为各种氯化衍生物。无致癌性、腐蚀性甚微。2物理性质DME是具有挥发性醚味的无色气体，有令人愉快的气味，燃烧时的火焰略带光亮。在常温，常压下为气态，在压力储罐内为液体。表5 DME的主要物理化学性质分子式CH3OCH3蒸汽压200.53MPa摩

50、尔质量46.07气体燃烧热31.58Kj/kg熔点-141.5蒸发热-24.8467.4kJ/kg沸点-24.9自燃温度350临界温度128.8爆炸极限空气中3.4526.7VOL临界压力5370Pa在汽油中的溶解度64%-40对水的相对密度0.66对空气的相对密度1.62液体密度200.661kg/L闪点-41.4蒸汽密度10 1atm1.92kg/m33DME的毒性DME的毒性很低，气体有刺激及麻醉作用的特性，通过吸入或皮肤吸收过量的此物品，会引起麻醉，失去知觉和呼吸器官损伤。小鼠吸入 225.72g/ m3 麻醉浓度猫 吸入 1658.85g/ m3 深度麻醉人 吸入 154.24g/

51、m330min 轻度麻醉人 吸入 940.50g/ m3 有极不愉快的感觉、有窒息感1.6 二甲醚的主要技术指标1.6.1技术要求高纯度二甲醚的生产以甲醇为主要原材料，经过催化转化制成燃料级二甲醚，再经精馏别离后制得高纯度二甲醚气体产品。其中含有微量杂质如N2、CH4、CO2、C2H4、C3H6、及少量H2O、CH3OH等组分。本标准采用气相色谱法，选用GDX-502和25%PEG-1500/PoropakQ柱，使用程序升温，得到良好的别离效果。类别：二甲醚气体产品按有效组份含量的不同划分为：A类燃料级DME产品；B1类溶剂、原料级DME产品；B2类制冷剂、推进剂级DME产品表1-8。表6 A

52、级、B1级、B2级二甲醚气体产品符合下表规定的技术要求工程指 标A级B1级B2级感观二甲醚含量m/m %水份m/m 10-6 甲醇m/m 10-6 其它杂质m/m 无色、无异味，常温下为压缩液体，略呈醇香95200000020000001.099.52001000.499799.9100500.099851.6.2试验方法 1抽样：Q/OCLX002-2000，抽样以一罐装容器为一批或以一中间计量贮藏罐为一批抽样方法 将钢瓶取样器称重，翻开采样阀门，冲洗管线及接头，立即将取样器的截止阀与采样点严密连接，依次翻开采样点的阀门，取样器截止阀和球阀，让试样冲洗取样器，30秒后依次关闭取样球阀，截止阀

53、和采样点阀门，从连接收线上取下钢瓶，采样工作完毕。称量装满试样的钢瓶，计算出试样的重量，要求把试样内的20%排掉，重量缺乏时应重新取样。2二甲醚含量、水分、甲醇的测定。试剂与材料： 1、Porapak Q(5080目)有机担体进口 2、聚乙二醇PEG-1500色谱固定液 3、GDX-5026080目色谱担体 4、氢气载气 纯度99.99% 5、丙酮 分析纯 6、无水甲醇 分析纯 7、无水乙醇 分析纯 8、标准气：N2、CH4、CO2、C2H4、C3H6由西南化工研究院提供 9、H2O、CH3OH标准样制备准确称取无水乙醇m1约4.9g(称准至0.0002g)、蒸馏水m2约0.001g称准至0.

54、0002g,无水甲醇m3约0.001g称准至0.0002g于干净玻璃瓶中摇匀备用。装置： 1、气相色谱仪带热导池检测器，气体进样器及色谱数据处理机 2、微量注射器：5ml 3、钢瓶取样器：可用25mm内径的不锈钢管与截止阀，球阀焊制而成 4、色谱柱用25%PEG-1500涂于Porapak Q+GDX-502=1+1装填在3mm，长4m的不锈钢钢柱中，要求严密均匀。并在色谱内90条件下老化4小时注意老化期间要接入检测器。 试样和试样的制备：按上述抽样方法准备好试样程序：先把气相色谱仪按以下条件调试好 载 气：氢气 流 速：37ml/min柱 前 压：90kpa 柱初温：63 汽化温度：120

55、柱终温：100 检测温度：120 桥 流：160mA 进 样 量：2.5ul1、待仪器稳定后，在柱温63时，进标准气体 以峰面积标准曲线法测定以下各组份的校正因子，并得各组份的保存时间min： N2：1.005 CH4：1.192 CO2 C2H4：2.238 C2H6：2.517 C3H6：7.2472、待仪器柱温升至100并稳定后，以微量注射器注入H2O、CH3OH的标准样11，得水的峰面积A1，甲醇峰面积A2，保存时间为min：H2O：11.12, CH3OH:14.62在一样条件下，注入标准样同体积的无水乙醇得水的峰面积A3，甲醇的峰面积A4Q/OCLX002-2000A水=A1-A3

56、 A甲醇=A2-A4 H2O、CH3OH的标准样由质量百分比浓度换算为摩尔百分浓度。 按下式进展计算：式中：m1- H2O、CH3OH标准样中无水乙醇的质量，g;m2- H2O、CH3OH标准样中蒸馏水的质量，g； m3-H2O、CH3OH标准样中无水甲醇的质量，g；46乙醇的分子量；18水的分子量；32甲醇的分子量。1lH2O、CH3OH标准样汽化后标准体积校正因子按下式计算： 式中f水-水的校正因子；f甲醇-甲醇的校正因子， V0-lml标准样汽化后的标准体积V1-试样的进样量ml;V2- H2O、CH3OH标准样的进样量ml。A水标准样中水的面积；A甲醇-标准样中甲醇的面积。 C、二甲醚

57、含量的测定、在a条一样条件下，以绝对标准曲线法使用色谱数据Q/OCLX002-2000处理机得到N2、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C3H6组份的体积百分含量% 、在b条一样条件下，以绝对标准曲线法使用色谱数据处理机得到H2O、CH3OH组份的体积极百分含量%、二甲醚体积百分VDME含量按下式计算： VDME(%)=100-(N2%+CH4%+CO2%+C2H4%+C2H6%+C3H6%+H2O%+CH3OH%)、把体积百分含量换算成质量百分含量 X(%)=N2%28+ CH4%16+ CO2%44+ C2H4%28+ C2H6%30+ C3H6%42+ H2O %18+ CH3OH %

58、32+DME%46、二甲醚WDME质量百分含量按下式计算： WDME%=(VDME%46)/X% 水W H2O质量百分含量按下式计算： M H2O%=V H2O %18/X% 甲醇W CH3OH质量百分含量按下式计算： M CH3OH%=V CH3OH %32/X%2 DME产品方案及生产规模2.1 产品品种、规格、质量指标及拟建规模产品品种： 二甲醚拟建规模： 20万吨/年年操作日： 365天2.2 产品规格、质量指标气雾级(工业级)二甲醚、燃料级二甲醚(1)气雾级二甲醚质量标准(企业标准)由于目前国内尚无气雾级二甲醚产品的国标，参照国内行业的技术标准，气雾级二甲醚产品应符合下述质量标准(企

59、业标准)工程 期望值二甲醚wt% 99.9甲醇wt% 0.01水份wt% 0.002(2)燃料级二甲醚质量标准(企业标准)对燃料级二甲醚产品，目前也没有相应的国标，参照国内行业的技术标准，燃料级二甲醚产品应符合下述质量标准(企业标准)工程 期望值二甲醚wt% 93甲醇Wt% 3水份wt% 12.3 产品方案分析及生产规模分析二甲醚是一种用途广泛的化工产品，主要用作冷冻剂、溶剂、萃取剂、气雾剂和燃料等。二甲醚还能代替柴油作汽车燃料，又可作为民用燃料。二甲醚的用途和消费量正在不断扩大，其产品有着良好的市场和开展前景。对于二甲醚而言， 基本不存在市场需求问题，关键在于本钱的控制。如果以二甲醚的热值和

60、目前广泛使用的液化石油气相比拟，二甲醚的本钱不能超过3000元。由于二甲醚用耐压罐车或装入钢瓶后运输很安全便捷，因此从本钱上考虑，生产企业应该选择在富产煤炭或天然气的地区甲醇两步法生产那么可考虑少些，年产规模至少要在万吨以上，并且尽可能在工艺上实现多联产。天然气和煤炭是规模化生产二甲醚较为经济的原料。本设计可以充分利用湖南及周围省份的便利资源并以甲醇为原料开展市场前景广阔的清洁燃料级二甲醚，对开展地区经济及解决能源问题注重环保方面都有着重要的作用且前景广阔。根据湖南、湖北、江西、广东等地区的消费情况，以及二甲醚技术的研发情况，当前二甲醚作为资源尚处于推广应用阶段，设计定为10万吨/年，随着市场