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1、2008三井化学杯大学生化工设计邀请赛项目设计说明书 项目名称：年产10万吨二甲醚燃料分厂设计 参赛学校： 中 南 大 学 参赛团队： 阳阁团队 参赛队员：张晨阳、李辉、刘伟斌、 陈晓磊、仲月丹 指导老师： 满瑞林、金一粟、叶红齐 完成时间： 2008.8-2008.10 目录摘 要IAbstractII设计任务书III第1章 工艺方案的选择及论证11.1 二甲醚的生产现状11.1.1 二甲醚的国外建厂情况和生产情况11.1.2 国内二甲醚的建厂情况和生产情况21.2 二甲醚的主要生产工艺及选择41.2.1 两步法41.2.2 一步法71.3 各种方法的优缺点比较81.4 工艺选择91.4.1
2、 工艺流程说明101.4.2 化学反应及工艺流程流程101.4.3 合成气冷却101.4.4 二甲醚精馏111.4.5 甲醇循环利用111.5 工艺论证111.5.1 反应温度111.5.2 反应热的撤除及反应器型式121.5.3 反应压力131.5.4 催化剂配比对催化剂活性的影响131.5.5 焙烧温度对催化剂活性的影响141.5.6 二甲醚精制及甲醇回收151.6 工艺确定151.7 环境影响评估及废弃物处理161.7.1 废气处理161.7.2 废水处理161.7.3 废渣处理161.8 燃料及燃料的供应161.8.1 产品规格161.8.2 原料供应161.8.3 原辅材料质量要求1
3、71.8.4 燃料供应181.8.5 原辅材料消耗值181.9 建设意义191.9.1 中国能源现状191.9.2 二甲醚的兴起与发展201.9.3 二甲醚的用途211.9.4 我国发展替代燃料二甲醚的意义221.10 项目实施规划26第2章 厂址的选择及概况272.1 厂址选择的依据及原则272.2 地理位置282.3 地形地貌及水文地质292.4 气候条件292.5 交通运输302.6基础设施312.7 其他条件322.7.1 产业条件322.7.2 人力资源32第3章 工艺流程设计及ASPEN模拟343.1 流程模拟和优化343.1.1 概述343.1.2 系统循环结构353.1.3 分
4、离工艺353.1.4 流程叙述363.1.5 流程模拟与优化363.2 DME分离塔T-201操作条件确定373.2.1 塔压力的选择373.2.2 理论板数、进料板位置和回流比的关系373.2.3 理论板数对分离效果的影响383.2.4 回流比对分离效果的影响393.2.5 DME分离塔T-201优化结果403.3 甲醇回收塔T-301操作条件确定413.3.1 塔压力的选择413.3.2 理论板数、进料板位置和回流比的关系413.3.3 理论板数对分离效果的影响423.3.4 回流比对分离效果的影响423.3.5 甲醇回收塔T-301优化结果433.4 各换热单元热负荷及换热网络合成443
5、.4.1 各换热单元的热负荷443.4.2 工艺物流换热方案的提出453.4.3 物料衡算表483.5 惰气对分离效果的影响503.6 过程控制503.6.1 反应进料控制503.6.2 进料预热控制503.6.3 E-201出口温度控制513.6.4 T-201塔底液位控制513.6.5 T-301塔底液位控制513.6.6 V-201的液位控制513.6.7 V-301的液位控制513.6.8 T-201塔的回流量控制513.6.9 T-301塔的回流量控制513.7 物料衡算513.7.1 概述513.7.2 物料衡算的原理和基准523.7.3 甲醇气相脱水物料平衡523.7.4 二甲醚
6、的精馏物料平衡533.7.5 甲醇回收塔物料平衡543.8 热量衡算553.8.1 概述553.8.2甲醇气相脱水热量平衡563.8.3二甲醚的精馏热量平衡563.8.4甲醇回收塔热量平衡563.9 产品规格573.10 总 结57第4章 工厂总流程PID说明书584.1 甲醇预处理气化车间584.1.1甲醇气化的控制584.1.2 换热器网络的控制594.2 气相脱水反应器的控制604.3 精馏塔的控制604.3.1 三级冷凝减压蒸馏塔控制614.3.2 加热换热控制方案624.3.3 冷却多元混合物的分凝器的控制624.4 各控制点一览表63第5章 设备选型及典型设备设计665.1 换热器
7、选型665.1.1 概述665.1.2 换热器的设计思路675.1.3 换热器参数的确定及估算685.1.4 换热器的模拟核算705.2 精馏塔初步设计755.2.1 填料塔软件设计765.2.2 设计结果775.2.3 筛板塔计算结果总表865.3 泵的选型885.3.1 设计用途885.3.2 甲醇泵选型885.3.3 二甲醚用泵选型895.4 设备一览表95第6章 总厂平面布置图966.1设计依据和范围966.2总平面布局方案966.2.1总体布局分析966.2.2布局理念976.2.3 布局说明976.2.4 绿化996.2.5交通100第7章 车间设备布置设计1017.1布局分析10
8、17.2 车间主要设备说明1017.2.1反应器1017.2.2换热器1017.2.3机泵设备1017.2.4精馏塔102第8章 经济分析与评价1038.1 市场分析1038.2 资源分析1048.3 投资分析1048.3.1总投资预算1048.3.2资金规划1068.3.3投资估算1078.3.4土地使用费估算1088.4生产分析1088.4.1估算依据1088.4.2生产材料估算(变)1108.4.3辅助材料估算(变、固)1108.4.5车间经费估算（固）1108.4.6全厂经费估算（变）1108.4.7固定资产折旧估算（固）1118.4.8污染处理费用估算（固）1118.4.9总生产成本
9、估算1118.5经济效益分析1118.5.1销售收入1118.5.2年终收入1118.5.3年利税估算1118.5.4经济利润计算1138.5.5经济技术指标1148.6经济评价114第9章 职业安全及工业卫生1169.1 设计依据1169.2 生产过程中职业危害因素分析1179.3 职业安全卫生设计中采用的主要防范措施1179.3.1 原料的储存1179.3.2 爆炸事故的防止1179.3.3 厂内绿化1189.3.4 工业卫生119第10章 消防安全报告12010.1 设计依据及规范12010.1.1 设计依据12010.1.2 设计范围12110.2 消防环境12110.3 火险分析12
10、110.4 防火措施12210.4.1 总图布置12210.4.2 建筑、结构12210.4.3 厂（库）房的防暴12310.4.4 电气12310.5 灭火措施12410.5.1 泡沫灭火系统12410.5.2 消防水源形式及用水量12510.5.3高压消防水系统12510.5.4 其他灭火装置12610.6 相关风险防范措施12610.6.1 危险货物运输方面的对策措施12610.6.2 生产防护措施12610.6.3 泄漏应急处理12710.6.4 操作处置与储存12710.6.5植被措施127第11章 通风与采暖说明12811.1 株洲地区气候条件12811.2 设计依据及设计范围12
11、811.2.1 设计依据12811.2.2 设计范围12811.3 通风系统12811.4 采暖系统129第12章 土建、维修及储运设计13012.1 建筑与结构13012.1.1 设计依据13012.1.2 建筑、结构设计13112.2 给水与排水13212.2.1 编制依据13212.2.2 厂区给水13212.2.3 厂区排水13312.3机修13412.3.1 设计依据和主要任务13412.3.2 设备选择和车间布置13412.4储运13512.4.1 罐区概况13512.4.2 储罐设计和施工依据13612.4.3 罐区安全措施13612.4.4 储罐用材及造价估算表13612.4.
12、5 产品包装13712.4.6 运输137第13章 供电与电信设计13913.1 电信13913.1.1 行政和调度电话13913.1.2 广播站14013.2供电14013.2.1前言14013.2.2 工厂供电设计的一般原则14113.2.3 设计内容14113.2.4防雷与接地151第14章 节能与环保15514.1 以人为本、个性化管理15514.1.1 人性的假设15514.1.2 个性化管理方案15614.2 循环经济、节能减排15714.2.1 国家节能政策15714.2.2 节能的意义、措施15814.2.3 具体节能措施15814.3 绿色节能环保15914.3.1 二甲醚的
13、燃烧性能15914.3.2 二甲醚的排放性能分析16014.4 三废处理16114.4.1 原材料的性质和用量16114.4.2生产规模和厂址规模16214.4.3 设计的国家标准依据16314.4.4 危险性物料的主要物性16414.4.5 三废的成分和年排放量16414.4.6 废水零排放16514.4.7 施工期的污染处理措施16814.5 环境影响评价16914.6 小结169第15章 机构人员设置及工资情况表170第16章 管线设计17216.1管道设计说明17216.1.1管道的材质的选择及防腐17216.1.2管道尺寸的选择17216.1.3确定管子的连接方式和管件的选择1731
14、6.1.4管道阻力的计算17416.1.5管路热补偿17416.1.6管道的绝热保温、防震、涂色17416.2管道布置及铺设174附录一：工厂平面布置总图177附录二：总厂布置三维设计图178附录三：车间设备布置设计三维图179附录四：带控制点工艺流程183附录五：车间管线总图184参考文献185摘 要本说明书在对目前二甲醚发展概况以及各种生产工艺进行综述的基础上，论证并选择了甲醇作为原料通过气相脱水法生产燃料二甲醚的生产工艺，完成了厂址选择、厂区布局、原辅材料路线、流程计算机模拟、设备选型设计以及供电、土建等公用工程的设计工作。并对二甲醚生产工艺的Aspen Plus模拟与优化、环保与节能进
15、行了重点设计和探索。本项目采用联合化工总厂以天然气或煤出发生产的甲醇作为原料通过气相脱水法生产燃料二甲醚。经过严格的工艺选择论证，选定生产流程为：原料甲醇甲醇气化甲醇气相脱水二甲醚的精馏甲醇回收二甲醚成品。工艺采用气相脱水两步法：先用合成气催化反应生成甲醇，再进行ZSM-5分子筛催化脱水反应，选用连续性反应器连续生产二甲醚。项目设计二甲醚的年生产能力为10万吨，产品含二甲醚为99.95%w/w，甲醇0.03%w/w，水分0.02%w/w，达到项目要求的燃料二甲醚标准。本项目充分利用当地资源，具有原料利用率高、排放废物少、节能环保等优势。流程采用ASPEN软件模拟计算，用3D-MAX进行了工厂布
16、局的三维总体设计，用AutoCAD进行了工厂的平面设计和精馏塔的结构设计，用PDMS进行了车间布局的三维设计和管道布置，采用KG-TOWER对精馏塔进行了选型和水力学设计，采用Aspen HTFS+ 进行了换热设备的设计和选型，使用HX-net对换热网络进行了优化和配置。本项目需投资6.2亿元，在工厂进入满负荷之后，全年的净利润将达到1.54亿元，投资回收期为3.64年。预计整个经济活动期总收益将超过30.8亿余元，经济效益良好。本设计结果有望作为相关工厂设计和项目改造的参考和依据。关键词：二甲醚 工厂设计 气相脱水法 ASPEN模拟计算 PDMS设计CAD设计 3D-MAX三维设计Abstr
17、act In this design manual， the current development of different production techniques of the dimethyl ether (DME) producing is reviewed. The location and the layout of the plant， the routes of raw materials and auxiliary materials， the process simulation， selections for device types， power supply an
18、d designs for civil engineering and other public engineerings are described here in detail. Besides， consideration of environment protection and energy saving are also included. We have chosen the process to produce the fuel DME by means of vapor-phase evaporation from methanol. The production proce
19、ss is described as follows， from methanol， the raw material - methanol evaporation - methanol vapor-phase evaporation - DME rectification - methanol reprocessing - to DME， the ultimate product. The vapor-phase evaporation method includes two procedures， the first one is to use syngas to generate met
20、hanol and the second one is to use ZSM-5 to catalyze the methanol dehydration in a continuousShell Shde Structure of Tubular Fixed-bed Reactor produce DME. The project is designed to have an annual production capacity of 100，000 tons of DME. The amounts of DME， methanol and water in the production a
21、re 99.95%w/w， 0.03%w/w， 0.02%w/w respectively， which meets the required standard of the fuel DME. This project makes good use of local resources， which possesses many advantages， such as high raw material utilization ratio， little waste discharge， energy-saving， environment protecting， etc. ASPEN is
22、 used for the process simulation and optimization， Auto CAD for the design of 2D and 3D plants layouts， KG-TOWER for the detail design of the distillation tray and hydraulic capacity， Aspen HTFS+ for the selection and design of the heat exchangers， and HX-net for the heat composite.This project need
23、s RMB 620，000，000. When the factory goes into full production， the net benefit will be up to RMB 154，000，000. The payback period for this project is 3.64 years. It is expected that the total revenue for the whole economic activity period will exceed RMB 3，08，000，000 and that the economic benefit is
24、favorable.Keywords： Dimethyl Ether； Factory design； Vapor-phase evaporation； ASPEN simulation； PDMS design； CAD 2D- 3D- design； 3D-MAX design设计任务书一、 设计目标为一个联合化工总厂设计一座燃料二甲醚分厂。二、 设计基础条件1、 产品规格：燃料二甲醚产品的质量应满足中华人民共和国化工行业标准HG/T3934-2007规定的技术指标：成分指标（质量分率）二甲醚0.990甲醇0.005水份0.0032、环境要求：尽量采取可行的措施减少工厂对环境的不利影响，并
25、对排出的污染物提出合理的治理方案。三、 工作内容及要求1、项目可行性论证1） 建设意义2） 市场分析3） 原料路线4） 建设规模5） 厂址选择6） 效益分析2、工艺流程设计1） 工艺方案选择及论证2） 工艺流程计算机仿真设计3） 绘制带控制点工艺流程图4） 编制物料及热量平衡计算书3、设备选型及典型设备设计1） 典型非标设备精馏塔的工艺设计，编制计算说明书。2） 典型标准设备换热器的选型设计，编制计算说明书。3） 其他设备的选型说明。4） 编制设备一览表。4、车间设备布置设计选择一个主要工艺车间，进行车间布置设计1） 绘制车间平面布置图；2） 绘制车间立面布置图；3） 鼓励采用三维模型设计。5
26、、分厂总平面布置设计1） 对主要工艺车间、辅助车间、产品储罐区、中心控制室、分析化验室、行政管理及生活等辅助用房、设备检修区、工厂内部道路等进行合理的布置设计，并对方案进行必要的说明；2） 绘制分厂平面布置总图；3） 鼓励采用三维模型设计。6、经济分析与评价 根据调研获得的经济数据(可以参考以下价格数据)对设计方案进行经济分析与评价：1） 304不锈钢设备：45000元/t2） 中低压（4MPa）碳钢设备：18000元/t3） 高压碳钢设备价格：20000元/t4） 低压蒸汽(0.8MPa)：100元/t5） 中压蒸汽（4MPa）：300元/t6） 电：0.6元/kWhr7） 工艺软水：8元/
27、t8） 冷却水：0.2元/t9） 污水处理费：0.5元/t第1章 工艺方案的选择及论证1.1 二甲醚的生产现状1.1.1 二甲醚的国外建厂情况和生产情况世界诸多国家，已积极投入二甲醚（DME）的研发生产当中，如日、美，英、法、德、中国等。其中英国石油(BP)公司与印度天然气管理局、印度石油公司合作，投资6亿美元，由BP公司持股50%、印度天然气管理局及印度石油公司各持股25，利用中东的天然气，按丹麦Topsoe公司气相一步法固定床合成二甲醚的TIGAS工艺，建造180万t/a的大型二甲醚生产装置，年耗天然气24亿m3，产品主要是替代石脑油、柴油和LPG用作电厂燃料。日本是一个能源依赖进口的国家
28、。他们看好二甲醚作为一种新能源的前景，认为二甲醚可经燃气透平来发电，亦可代替天然气用作城市煤气或替代LPG用于取暖，还可代替柴油作为公共汽车的燃料或作为柴油添加剂使用以减少炭微粒等尾气污染。此外还可从二甲醚制取烯烃等化学品。为此他们考虑利用西澳大利亚近海天然气，就地建造大型二甲醚生产装置，由海运将产品运至日本，利用原有LPG分配及运输系统送往国内各地使用，为此由三菱瓦斯化学、日挥公司、三菱重工业以及伊藤忠4家公司各出资25，在2001年6月组成日本二甲醚公司，集资1亿日元（约1200万人民币）进行可行性研究，所采用的是日挥公司的间接一步法制二甲醚技术。拟年产二甲醚140万t一240万t，定于2
29、006年投产，产品销往日本和东南亚市场。日本钢管公司等8家公司组成二甲醚开发公司在完成100t/d示范装置后，在西澳大利亚建立的一步法天然气制二甲醚装置，其规模为年产170万t(5000t/d)，日耗天然气580万m3，年耗20亿m3。日本东洋工程公司(TEC)完成建设单系列250万t/a二甲醚装置的可行性验证。采用天然气生产甲醇转化成二甲醚的二步法路线，以中东低价天然气为原料，生产二甲醚的成本为90美元/t一100美元/t。日本千代田和石川岛播磨重工公司联合为日本JEE控股公司进行二甲醚装置工程设计，JEF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
30、建设大规模二甲醚装置，于2006年建成。该装置将采用JEE工艺从合成气直接生产二甲醚。JEE工艺二甲醚装置可使用天然气、烃类和生物质作为原料。其中主要生产企业见下表1-1。表1-1 国外二甲醚主要生产厂家国别公司能力(kt/a)工艺方法备注美杜邦公司(Du Pont)30两步气相脱水一套15kt/a在美，另一套15kt/a在荷兰鹿特丹美联合讯号公司(Allide signal)10不详德联合莱褐煤料公司60两步气相脱水德DEA公司65两步气相脱水装置在汉堡荷阿克苏公司(AKZO)30两步气相脱水澳悉尼溶剂公司CSR10两步气相脱水装置在悉尼为德国DEA技术日住友精细化学株式会社10两步气相脱水
31、日三井东压化学株式会社5两步气相脱水日日本制铁株式会社5两步气相脱水印尼PT Bumitangerang气体工业公司31.1.2 国内二甲醚的建厂情况和生产情况四川化工内蒙古天河化工有限责任公司在巴彦淖尔市临河高新工业技术园区建设的年产20万吨二甲醚生产装置建成投入运行，目前世界规模最大的二甲醚装置，生产出第一批浓度达99.6%。这套装置采用由泸天化集团公司与日本东洋工程公司共同开发研制的气固相催化工艺流程和技术，使用泸天化拥有自主知识产权的高效、高选择性的二甲醚合成催化剂，由泸天化自主设计、自主制造、自主安装的目前世界单套生产能力最大的二甲醚装置，是泸天化继成功建成投产年产1万吨、10万吨规
32、模二甲醚装置之后，在自主创新道路上的又一成功的实践。该装置充分利用国际科技资源，在原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新等方面取得了多项突破，对提高我国二甲醚产业的自主创新能力具有积极的意义。山东久泰化工二甲醚项目吸引了来自全国各地致力于我国新能源开发的众多专家学者，就该项目建设的市场前景进行了充分论证。久泰化工于2001年9月率先建成了当时全国最大的年产5000吨的二甲醚生产装置；2003年12月，3万吨二甲醚装置投产运行。2003年10月，临沂市人民政府与鄂尔多斯市人民政府签署的久泰化工年产100万吨二甲醚项目经济合作协议书，实现了技术优势和资源优势的有机结合，为二甲醚清洁燃料的大规模推广
33、应用奠定了基础。2007年底，投资50.3亿元的四期工程将开工建设，投产后年产二甲醚100万吨，年销售收入超过100亿元，企业将成为在国内外有重要影响的清洁能源基地。山西临汾当地一家民营企业山西临汾同世达实业有限公司（下称“同世达”）将投资102亿元人民币，建设一个规模为200万吨的二甲醚基地。同世达现有70万吨/年的焦炭生产规模，新项目将以煤炭为原料，在安泽县开建200万吨二甲醚、300万吨甲醇，现已向国家环保部递交了相关文件，正在进入环评程序，第一期规模在100万吨二甲醚。中煤能源也对甲醇和二甲醚有着浓厚的兴趣和投资战略，计划在鄂尔多斯投建420万吨/年甲醇及300万吨/年二甲醚项目、黑龙
34、江也有180万吨/年甲醇的项目。目前，已有规模的甲醇、二甲醚生产企业包括远兴能源、泸天化、云维股份，河南永煤集团，泸州天然气化工集团等。我国现有二甲醚生产装置规模及采用技术见下表1-2。表1-2 国内二甲醚主要生产厂家公司能力(t/a)用途工艺方法技术来源投产年月山东临沂久泰科技公司(鲁明化工)(原5 000)；现在30 000民用燃料甲醇液相脱水山东化工规划设计院2003.9扩建完成江苏吴县合成化学厂1 000 甲醇气相脱水浙江化工研究院1996年湖北武汉青江公司(武汉硫酸厂)1 500 甲醇气相脱水传统工艺1995年上海申威气雾剂公司800气雾剂蒸馏新技术上海石油化工研究院1995年国内二
35、甲醚主要生产厂家(续表)广东中山凯达精细化工公司(原2 500)；现在 10 000气雾剂甲醇气相脱水西南化工研究设计院1994年12月；1998年二次扩建成都华阳威远天然气化工厂2 000 气雾剂甲醇液相脱水西南化工研究设计院1995.12安徽蒙城县化肥厂2 500 气雾剂甲醇气相脱水西南化工研究设计院1997年广州广氮集团公司5 000 气雾剂甲醇气相脱水西南化工研究设计院1998年浙江义乌光阳化工公司2 500 气雾剂甲醇气相脱水西南化工研究设计院1996年湖北田力实业公司(随州化肥总厂)1 500 合成气一步法浙江大学、五环化学工程公司1997年9月陕西新型燃料燃县公司500民用燃料甲
36、醇气相脱水中科院山西煤化所1997.6山西浑源化肥厂民用燃料合成气浆态床法中科院山西煤化所2001年江苏无锡氮肥厂10 000 民用燃料甲醇气相脱水西南化工研究设计院1993年2002年全国二甲醚总产能仅3.18万吨，产量约2万吨，到2006年末产能已超过48万吨，产量达32万吨，年增长率分别达到97%和96%。预计到2010年，我国二甲醚将新增产能982万吨，二甲醚总产能将超过1580万吨。1.2 二甲醚的主要生产工艺及选择二甲醚的主要生产工艺生产二甲醚的方法可分为先制得甲醇后再从甲醇出发，经脱水而得的两步法以及由合成气直接制得二甲醚的一步法两大类。1.2.1 两步法1.2.1.1液相法1、
37、硫酸脱水法以浓硫酸为脱水剂，粗甲醚先与浓硫酸生成硫酸氢甲酯，再进一步与甲醇反应成二甲醚。此法条件温和(130160)，甲醇单程转化率高(90)，纯度亦高(99.6)，但设备腐蚀严重，三废造成环境污染，中间产物毒性大，国外已淘汰。其反应可分为以下几步：（1）CH30H+H2SO4CH3HSO4+H2O（2）CH3HSO4+CH3OHCH3OCH3+H2SO42、久泰法该法用多含酸为催化剂，反应条件温和变化，可连续使用，气相中基本无腐蚀组分，设备投资小，产品纯度99.9，总回收99.5。每吨产品耗电100kw/h，补充水5m3，低压蒸汽1t，甲醇1.4t。久泰公司用此法已先形成5万t/a生产能力，
38、和10万t/a装置在2005年底建成，并正计划建造1Mt/a大型装置。投资比气相法降低1/2，生产成本降低1/3。产品质量稳定，在一定规模下有竞争力。1.2.1.2气相法以V-Al2O3或ZSM一5分子筛为脱水催化剂，在压力0.1 MPa0.8MPa，温度200300，液空速1.O/h2.O/h条件下使甲醇在气固相催化反应中脱水生成二甲醚，甲醇转化率一般在7585，二甲醚选择性高达99%以上，这种方法工艺简单且成熟，对设备材质无特殊要求，基本无三废及腐蚀问题，是目前世界上生产二甲醚的主要方法。国内开发与应用情况则参见表1-3，表1-4。表1-3 国外对甲醇气相脱水工艺开发应用情况公司美Mobi
39、l公司意ESSO美DuPont日三井东压化学德DEA开发年份1965年1981年1965年19911984年催化剂ZSM-5HZSM-5纳米含金属硅酸铝含V-Al2O3，铝钛酸盐特殊孔分布V-Al2O3压力（MPa)10.1温度（）200转化率（%）70807074.2选择性（%）90989099工业装置规模(kt/a)151065表1-4国内甲醇气相脱水工艺开发应用情况单位西南化工研究设计院上海石化研究院浙江化工研究院中科院山西煤化所南化公司研究院华东理工大学上海昊泾化工公司开发年份1995年1991年1996年催化剂CM-3-1型D-4型Al2O3ZSM-5硅铝酸盐ZSM-5V-Al2O3
40、粉状结晶压力(MPa)0.1-1.00.80.850.10.1国内甲醇气相脱水工艺开发应用情况(续表)温度（）250380280330300210240130200液空速(h-1)1.02.00.81.02.04.0转化率(%)7585607070858580100选择性(%)99999999100100工业装置2 5001 0001 0005001 500无无1.2.1.3阳离子型液体催化反应法该方法的特点为：1)催化剂的再生与反应过程是同步的，即在产气的同时就完成了催化剂的再生；2)液体甲醇在较低温度(130)、较低压力(0.1 MPa)条件下脱水；3)反应平和稳定，能耗少，易控制；4)无
41、污染、无腐蚀。由于采用了阳离子型液体催化剂，因而和其他工艺路线相比，投资省，工艺简便易行，无需增加再生工序和装备，而且能大大提高产品质量。二甲醚制备的相关化学反应方程式如下：CO+2H2=2CH3OH -H=90.7 kJ/mol 2CH3OH =CH3OCH3+H2O -H=23.5 kJ/molCO+H2O= CO2+H2 -H=41.2 kJ/mol总反应式： 3CO+3H=2CH3OCH3+CO2 -H=246.1 kJ/mo采用了阳离子型液体催化剂生产二甲醚的工艺流程如下：1)在反应器内先装入阳离子型液化催化剂，然后按照理论配比将原料甲醇通过水加压输入反应器进行反应，将其物料加热到1
42、20130，反应器压力升到0.1 MPa，完成酯化、脱水反应。2)将原料甲醇继续以慢速流量加入反应器内，使反应器温度维持到125左右，釜内压力升到0.2 MPa时，一部分水蒸气和未反应的甲醇随产生的二甲醚气体一起进入冷凝器冷却。3)在冷凝器内，将二甲醚气体从反应器带来的水蒸气和部分未反应的甲醇蒸汽冷凝后进入回收釜内。4)未反应的甲醇和冷凝水，进入回收釜内加热，使其温度保持在7095，维持一定的真空度，此时甲醇气体携带回收釜内的少量蒸气到冷凝器，使甲醇蒸汽冷凝成粗甲醇送到反应槽。回收釜内留下的物质就是废水溶液，再将这部分废水送入废水处理池处理，达标后排放。5)二甲醚气体进入洗涤塔除去多余杂质，再
43、进入洗涤塔，通过塔板上的填料层进一步除去水分后进入干燥塔，再通过干燥塔进一步除去水分，将此二甲醚气体压缩至0.4 MPa0.6 MPa(表压)，经过油气分凝器以除去杂质，冷却到常温即得二甲醚液体。将此二甲醚液体送入提纯塔提纯，经压缩冷却后得到精二甲醚产品。1.2.2 一步法由合成气直接制得二甲醚，它又分为固定床与浆态床两类，目前尚无大型生产装置。1.2.2.1 固定床法由合成气出发，通过具有甲醇合成与甲醇脱水的双功能催化剂直接制得二甲醚，经分离精制后获得产品。固定床一步法自合成气制二甲醚在湖北州田力公司(原随州化肥总厂)利用氨厂脱碳气与再生气混合为原料，建成l500t/a规模工业化装置，于1997年9月投产，所用双功能催化剂为CuOMnOMClx/VAl2O3，其中M为Ba、Al、Cr、Ti、Zr、La中的一种或几种。采用管壳式反应器，副产4.0MPa蒸汽，双塔精镏。每吨二甲醚耗煤2.0t，电1300kwh(包括冷冻电耗)，冷却水450m3。软水6t，催化剂0.48kg和脱硫剂3.5kg。它具有流程
