煤制乙二甲醚

煤制二甲醚闫莉冰20121856工艺一班一、二甲醚性质及用途二甲醚又称甲醚，简称DME。二甲醚在常温常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度（20℃）0.666g/ml，熔点-141.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。CH3—O—CH3一、二甲醚性质及用途二甲醚作为一种基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂，减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。由于其良好的水溶性、油溶性，使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。代替甲醇用作甲醛生产的新原料，可以明显降低甲醛生产成本，在大型甲醛装置中更显示出其优越性。一、二甲醚性质及用途作为民用燃料气，其储运、燃烧安全性，预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气，可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。也是柴油发动机的理想燃料，与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题。它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。二、煤制二甲醚的意义煤化工产品的发展现状:由于我国石油资源匮乏，煤炭资源相对丰富，在国家政策的鼓励和支持下，煤化工产业近几年得到了大力发展。煤化工以煤为原料，经过化学过程转化为液体（煤制油）、气体煤制合成天然气）以及化学品（煤制甲醇、二甲醚、烯烃等），煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚等煤化工产品都是作为石油能源的替代方案，具有发展的紧迫性和必要性，煤制油由于技术和资金要求高，并且对资源浪费严重，国家对煤制油项目审批比较严格。煤制烯烃不但生产流程长，而且流程工艺繁杂，项目对投资金额要求也比较高，所以相对来说发展较缓慢。二、煤制二甲醚的意义煤制二甲醚和煤制天然气均以甲醇为合成原料，煤制二甲醚由于投资小、见效快，发展迅猛，以我国为例，2002年煤制二甲醚产量不到4万吨，而发展到2010年，保守估计达到500万吨，作为高热值燃料，煤制二甲醚在国民经济中发挥了重要的作用。由于石油资源短缺、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视，成为国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。三、煤制二甲醚方法二甲醚合成方法主要有一步法和两步法，一步法是从合成气直接制取二甲醚，工艺流程简单，生产成本低，能耗低，具有显著的经济效益，但尚未实现工业化;两步法甲醇气相脱水制二甲醚是目前工业生产二甲醚的主要方法，该工艺路线由合成气首先生成甲醇，甲醇再经气相脱水反应制得二甲醚。1、一步法制二甲醚煤气化生成合成气后，合成气进入合成反应器内，在反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应过程和变换反应，产物为甲醇与二甲醚的混合物，混合物经蒸馏装置分离得二甲醚，未反应的甲醇返回合成反应器。一步法多采用双功能催化剂，该催化剂一般由2类催化剂物理混合而成，其中一类为合成甲醇催化剂，如Cu-Zn-Al(O）基催化剂，BASFS3-85和ICI-512等；另一类为甲醇脱水催化剂，如氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。2、两步法制二甲醚该法是分两步进行的，即先由合成气合成甲醇，甲醇在固体催化剂下脱水制二甲醚。国内外多采用含γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛作为脱水催化剂。反应温度控制在280~340℃，压力为0.5-0.8MPa。甲醇的单程转化率在70-85%之间，二甲醚的选择性大于98%。3、两种方法的优劣一步法合成二甲醚没有甲醇合成的中间过程，与两步法相比，其工艺流程简单、设备少、投资小、操作费用低，从而使二甲醚生产成本得到降低，经济效益得到提高。因此，一步法合成二甲醚是国内外开发的热点。国外开发的有代表性的一步法工艺有：丹麦Topsφe工艺、美国AirProducts工艺和日本NKK工艺。3、两种方法的优劣AirProducts工艺的主要优势是放弃了传统的气相固定床反应器而使用了浆液鼓泡塔甲醚反应器。催化剂颗粒呈细粉状，用惰性矿物油与其形成浆液。高压合成气原料从塔底喷入、鼓泡，固体催化剂颗粒与气体进料达到充分混合。使用矿物油使混合更充分、等温操作、易于温度控制。二甲醚合成反应器采用内置式冷却管取热，同时生产蒸汽。浆相反应器催化剂装卸容易，无须停工进行。而且，由于是等温操作，反应器不存在热点问题，催化剂失活速率大大降低了。3、两种方法的优劣二步法合成二甲醚是国内外二甲醚生产的主要工艺，该法以精甲醇为原料，脱水反应副产物少，二甲醚纯度达99.9%，工艺成熟，装置适应性广，后处理简单，可直接建在甲醇生产厂，也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。但该法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺，流程较长，因而设备投资较大。但国外公布的大型二甲醚建设项目绝大多数采用两步法工艺技术，说明两步法有较强的综合竞争力。四、市场分析1、国外市场：世界上二甲醚的生产主要集中在美、德、荷兰和日本等国，2002年世界（不包括中国，下同）总生产能力为20.8万吨/年，产量为15万吨，开工率为72%。国外二甲醚的主要生产厂家有美国Dopnt公司、荷兰AKZO公司、德国DEA公司和UnitedRhineLigniteFuel公司等，其中德国DEA公司的生产能力最大，生产能力为6.5万吨/年。2、国内市场：我国二甲醚的生产发展迅速，目前共有十几家生产企业，2002年总生产能力为3.18万吨/年，产量约为2万吨左右，开工率较低，约为63%。五、国内市场使用情况国内二甲醚的主要用途是作为气溶胶、气雾剂和喷雾涂料的推动剂，每年消耗二甲醚1.8万吨。由于我国气雾剂行业的发展较快，预计到2005年需二甲醚约3万吨，2010年为4万吨左右。另外我国二甲醚用于合成硫酸二甲酯等多种化工产品的消费量约为1.1万吨。由于二甲醚的性质与液化气相近，易贮存、易压缩，因而可替代天然气、煤气、LPG作民用燃料。五、国内市场使用情况2002年我国LPG的表观消费量为1620万吨，同时中国自1990年开始大量进口LPG，2002年LPG进口量为626万吨。如果二甲醚的价格合适，假设二甲醚替代进口的LPG，以目前的进口量计算，需要燃料级二甲醚约1000万吨。随着人民生活水平的不断提高，对民用燃料的需求量将会有较大的增长，特别是对天然气、二甲醚、LPG等清洁能源的需求一定会有很大的增长，因此，二甲醚作为民用燃料的发展前景十分光明。五、国内发展情况近年来，我区按照将煤炭资源优势转化为经济优势的发展战略，积极推进现代煤化工产业发展，现已建成年产85万吨煤制甲醇，160万吨烯烃、120万吨煤基多联产、21万吨煤制二甲醚、70万吨煤基化肥、6万吨聚甲醛等一批现代煤化工产业项目。全区煤化工产能超过1000万吨，其中新型煤化工产能达到539万吨。五、国内市场使用情况国家示范工程神华宁煤年产400万吨煤炭间接液化项目等一批现代煤化工项目正在建设。全区人均电力装机3.7千瓦、人均发电量1.8万千瓦时，均居全国第一位。风电装机达到400万千瓦，光伏发电容量200万千瓦，水电、风电、光电装机约占总装机容量的27%，发电量占全部电量的10%左右，新能源产业已成为我区新的经济增长点。