新型替代燃料-二甲醚制备技术的研究现状及发展趋势

新型替代燃料—二甲醚制备技术的研究现状及发展趋势

郭湘波，李强20010-6石油化工科学研究院目录123结论4二甲醚制备技术发展趋势二甲醚制备技术现状背景背景清洁和绿色健康毒性极低安全与LPG相似的易燃液体环保不破坏臭氧层什么是DME?DME(二甲醚):

最简单的醚燃烧像天然气物性类似液化气LPG优良的柴油替代燃料作为LPG、柴油等的替代燃料前景广阔DMECH3OCH3背景原料天然气伴生气煤层气焦炉煤气煤，褐煤重油生物质废弃物产品

DME清洁燃料替代LPG替代柴油发电化学用途两步法甲醇l一步法背景3H2+3COCH3OCH3+CO2一步法CO2加氢催化精馏法DME两步法2CH3OHCH3OCH3+H2O2CO2+6H2CH3OCH3+3H2O生物质法DME制备技术现状两步法DME最主要的生产方法是甲醇气相脱水法固体酸催化剂:-Al2O3,zeolite(Y,HZSM-5)固定床反应器:绝热,多断激冷,等温反应器反应条件:压力0.8MPa

温度260~400℃

空速LHSV:0.6~2.0h-1++R101HOT201HOHOHOCWCWMethanol

ToDMETankToFeedTankP101E101E102H101E201E202E203H201H202T202ST201ST202CW—冷却水HO—导热油典型的甲醇气相脱水流程DMEcolumnMethanolcolumnDME制备技术现状两步法的优势:自1930年以来发展日益完善工艺简单

一器三塔催化剂运行周期长

2~3年选择性高

转化率:>70%

选择性:>99%30,000t/y甲醇气相脱水制DME装置DME制备技术现状一步法3H2+3COCH3OCH3+CO2DME大型化最有工业前景的技术催化剂:双功能催化剂体系

合成甲醇和甲醇脱水反应在同一个反应器内.Cu-Zn-Al、

-Al2O3/SiO2

、HZSM-5反应器:固定床,浆态床反应条件:压力3~5MPa

温度240~280℃

空速LHSV:700~1500h-1专利商:Haldor

Topsoe,Lurgi,JFE,AirProductsetc.DME制备技术现状一步法一步法合成工艺

(天然气)DME制备技术现状MethanolPurgegas一步法合成工艺

(LPDME)一步法SyngasWaterSteamWaterReactorCatalyst/inertoilWashingtowerMethanolcolumnUnreactedgasDMEcolumnMethanolSeperatorDME制备技术现状两种工艺的比较一步法工艺DME制备技术现状一步法的优势:原料丰富

天然气,煤,生物质,废弃物整个工艺简单

没有甲醇的合成和净化过程设备少投资低CO转化率高

转化率:>50%

JFE100tons/dayDemonstrationPlantDME制备技术现状生物质DME制备技术现状生物质法制备DME技术经济评价一个200kt/a生物质DME装置投资:~＄138million收率:0.24~0.37kg(DME)/kg(生物质)影响因素:

生物质的购买价格

生物质的运输与煤制合成气和天然气制合成气的区别合成气生产过程中产生大量CO2.可以通过加入氢气或分离出CO2来进行调控.但加入氢气会增加电解装置的投资。生物质碳转化率低，只有20%，使得CO2的分离成本很高DME制备技术现状催化精馏T1:催化精馏塔T2:DME塔;T3:甲醇塔催化精馏工艺DME制备技术现状等温冷却管两步法绝热缺点:温差大副产品多难以大型化DME制备技术现状流化床反应再生系统优点:温度易控甲醇原料适用范围宽易于大型化再生器反应器取热DME制备技术进展流化床甲醇气相脱水制二甲醚工艺P:atmosphere;T:280℃WHSV:4.5h-1;T:280℃DME制备技术进展WHSV,1/h3.54.56.08.010.012.0Productdistribution,w%DME60.4560.2559.4058.4254.9553.98H2O24.9124.8024.2023.9522.5321.92Otherhydrocarbon0.440.450.400.430.410.28Coke0.050.040.020.030.020.03Conversion，w%85.8685.5484.0282.8477.9276.21DMEselectivity,w%99.3199.3499.3799.3199.3299.54流化床DME反应条件P:1.0MPa;T:280℃DME制备技术进展一步法缺点:固定床反应器温度难以控制催化剂失活快3.甲醇和CO2的处理4.CO2

排放DME制备技术进展浆态床一步法合成工艺一步法DME制备技术进展JFE一步法改进工艺

(天然气)一步法DME制备技术进展生物质法瑞典国家能源局(STEM)

生物质DME与IGCC联合,降低成本中科院广州能源所

甲烷与CO2重整造气.加入甲烷使生物质EMD产生的CO2转化掉

DME制备技术进展DME制备技术进展生物质(+IGCC)生物质DME(STEM)生物质(+甲烷重整)广州能源所生物质DMEDME制备技术进展催化精馏中科院大连化物所Pressure ～2.4MPa

Temperature 160～180℃Onethroughconversion≥95%Selectivity≥99.98%Consumption1.405tmethanol/tDMECatalystconsumption 0.18kg/tDMECatalystlife ≥2yearsDME制备技术进展总结当前两步法生产DME工业化装置为固定床甲醇催化脱水工艺。随着