最新年产20万吨二甲醚生产工艺设计

年产20万吨二甲醚生产工艺设计1．概述1.1二甲醚我国是一个多煤少油贫气，能源分布不均的国家。居高不下的油价，日益枯竭的石油资源，使人们急于寻找一种新的替代能源。二甲醚以其优良的理化性质，让人们看到了希望。[1]二甲醚又称甲醚，简称DME，在常压下是一种无色无味的气体或压缩液体，具有轻微醚香味；具有优良的溶解性，易溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿、等多种有机溶剂；易燃，常温下具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、致癌性，毒性很低，蒸汽有刺激和麻醉作用。二甲醚的用途比较广泛，主要用于气雾制品喷射剂、制冷剂、溶剂等，也可用于化学品合成。[2]1.2二甲醚的生产[3-5]2002年以来，石油化工行业步入景气周期，装置开工率不断提高，收益快速回升，导致投资活跃，许多企业都积极计划新建和扩建装置，二甲醚产业进入了一个飞速发展期。2002年，全国二甲醚总产能仅3.18万t，2005年我国二甲醚产能仅12万t，2006年攀升至44.5万t，2007年蹿至220万t，2008年进一步飙升至436万t其中单套装置产能达10万t的投产较多，河南省有信阳息县亚洲新能源控股（信阳）有限公司建成投产两套10万t装置，罗山金鼎化工公司有近20万t产能投运，平煤蓝天驻马店遂平分厂建成20万t生产线，在建的项目产能近两千万吨[3,4]。2010年前计划投产，在建的大型二甲醚装置如表1-2[5]。如果规划中的项目全部建成，到2010年底，我国二甲醚产能将达到1484万吨。表1-2在建大型二甲醚项目情况序号单位产能/（万t·a-1）1中天合创能源有限公司3002久泰能源集团各地在建项目3603汉能控股集团1004新奥集团各地在建项目1405鲁能集团和陕西煤业化工集团合资1006四川化工控股有限公司1007山西兰花科技创业股份（二期）1008潮州华丰集团1009兖矿鲁南化肥厂10010广州南沙发展替代燃气有限公司10011山西太行无烟煤发展集团有限公司10012陕西煤化能源有限公司10013山西华圆高科技开发中心有限公司9014神华宁煤集团（二期）8315亚洲新能源国际控股集团8016宁夏宝塔集团401.31.4二甲醚在能源动力方面的应用1.3.1作为液化石油气的替代物由于自身含氧，碳链短，燃烧充分安全，燃烧过程不析碳，无黑烟，无残液，燃烧尾气符合国家标准。二甲醚易于压缩，可利用现有的液化石油气罐，槽等容器及管道，灶具可通用，易于推广。1.3.2作为其它民用燃料的掺配组分如在液化石油气中添加一定量二甲醚，不但能提高C5的气化效率，还增加C3、C4与C5间的互溶性，从而消除液化气钢瓶中残液，避免燃烧时析炭，具有可观的经济效益。1.3.3醇醚燃料醇醚燃料是燃料甲醇与二甲醚按一定比例调配的混合物，由于粗醚中含有甲醇脱水过程生成的水，二甲醚与甲醇及水完全互溶。此外由于二甲醚可产生一定分压以及减压后二甲醚变为气态，克服了单一醇燃料需空气充压或自充压和外预热的特点，从而改善了燃烧性能，使其具有清洁、燃烧完全和使用方便的特点。醇醚燃料为我国特有的民用燃料，可弥补液化石油气和城市煤气供应不能满足的需求。1.3.4车用燃料作为柴油和汽油的替代品二甲醚是迄今为止最有可能替代柴油的合成燃料，因此近年来备受关注。研究表明，二甲醚的燃烧后生成的碳烟量几乎为零，对金属无腐蚀性、对燃油系统的材料没有特殊要求，其直接作为车用燃料燃烧效果好。1吨柴油的发热量相当于1.48吨的二甲醚，按照成本较高的以天然气为原料的DME成本在2500元/吨计算，在价格方面，二甲醚无疑拥有较大的竞争优势。近年来，欧美、日、韩等发达地区和国家十分看好二甲醚燃料汽车的市场前景和环保效益，纷纷开展二甲醚燃料发动机与汽车的研发。在我国，2009年12月，新能源车进入国家发改委的产业目录，该目录明确提出，鼓励发展节能环保型小排量汽车和使用醇醚燃料、天然气、混合燃料、氢燃料等新型燃料的汽车。2010年5月5日，国务院召开全国节能减排工作电视电话会议，动员和部署加强节能减排工作。国务院总理家宝作了重要讲话。通知指出，要继续做好新能源汽车示范推广，5月底前有关部门要出台具体的实施细则。1.5项目概况1.5.1项目名称年产20万吨二甲醚生产工艺设计1.5.2工艺特点本工艺以生物质为原料，生物质经过水蒸气富氧化气化后，其生物质气经过净化系统及增压系统进入固定床反应器，反应后混合气通过降压冷凝提出粗甲醇，再通过软水吸收及精馏分离出二甲醚产品，软水吸收后尾气一部分作为循环反应气进入增压系统，一部分去锅炉作为生物质气化用水蒸气的热源。产品级别：燃料级（二甲醚质量分数≥99.0%）1.5.3主要物料规格及消耗（以吨二甲醚计）表1-4主要物料规格及消耗序号项目单位规格数量备注1玉米秸秆t7.322软水t1.63低温水t≤5℃204脱氧剂t0.055脱硫剂t0.056催化剂t0.0247蒸汽（副产）t4MPa1.52．工艺介绍2.1生产原理一步法制取二甲醚的生产过程主要反应为CO+2H2→CH3OHΔH=-90.29kJ/molCO2+3H2→CH3OH+H2OΔH=-49.5kJ/mol2CH3OH→CH3OCH3+H2OΔH=-23.4kJ/molCO+H2O→CO2+H2OΔH=-41.2kJ/molCH3OCH3+2H2→2CH4+H2O主要的副反应为nCO+(2n+1)H2→CnH2n+2+nH2OnCO+2nH2→CnH2n+nH2O2.2生产工艺流程图2-1工艺流程简图原料生物质粉碎到粒度约为1mm后，进入气化系统，气化剂为水蒸气和空气，水蒸气与生物质量的比例为0.9，空气当量比为2.3在800℃、1MPa下由白云石催化裂解气化。之后，生物质气相继进入旋风分离器、脱碳系统、吸附塔、脱氧塔净化。生物质气经净化后进入合成系统，与部分回收尾气混合后加压，并通过预热器预热至190℃进入4个并列的固定床反应器。反应器出口温度270℃，经进口原料冷凝并减压后反应生产的副产物甲醇呈液态，进入气液分离器，甲醇去甲醇精制，混合气体进入水吸收塔吸收二甲醚。吸收塔入口冷水10℃，塔底温度50℃，尾气部分作为反应气回收，部分去锅炉制热。吸收塔底溶液经0.4MPa蒸汽加热至100℃进入精馏塔，塔底DME小于0.5%，塔顶产品温度≤5℃，摩尔百分含量≥99%，进入压力产品储罐。参考文献化工类毕业设计题目作者QQ1371345877参考文献[1]陈朝泽．美元换石油应是我国的战略选择[J]．中国石油石化，2009（8）：30-32．[2]李峰．甲醇及下游产品[Ｍ]．北京：化学工业出版社，2008．[3]李文梅．二甲醚生产与发展趋势[J]．当代化工，2009（5）：526-529．[4]曹浩．二甲醚生产现状与市场分析[J]．河南化工，2009（4）：1-3．[5]中投顾问．2009-2012年中国二甲醚行业投资分析及前景预测报告[R]．北京：中投顾问，2009．[6]徐玉国，韩兆君．二甲醚生产工艺及其应用技术分析[J]．化学工程与装备，2008（12）：119-121．[6]黄进，夏涛，郑化．生物质化工与生物质材料[Ｍ]．北京：化学工业出版社，2009．