年产40万吨二甲醚工艺设计
[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，能便宜而大量地生产。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γ-AL-
O3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2
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）精馏用到的二甲醚分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。
The design of dimehyl ether process annual
output 400,000 tons
Abstract: As LPG and oil alternative fuel, DME has drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar for LPG, and don’t produce combustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to become 21st century energy sources., DME is prepared by methanol dehydration, namely, synthetic methanol first and then methanol dehydration to 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 γ-AL 2O3 catalyst bed, vapor methanol 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 height 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
1概述 (1)
1.1二甲醚的用途 (1)
1.2设计依据 (1)
1.3技术来源 (1)
1.3.1 液相甲醇脱水法制二甲醚 (1)
1.3.2 气相甲醇脱水法制二甲醚 (1)
1.3.3 合成气一步法生产二甲醚 (2)
1.3.4 二氧化碳加氢直接合成二甲醚 (2)
1.3.5 催化蒸馏法制二甲醚 (2)
1.3.6 本设计采用的方法 (3)
1.4原料及产品规格 (3)
1.5设计规模和设计要求 (3)
2 技术分析 (4)
2.1反应原理 (4)
2.2反应条件 (4)
2.3反应选择性和转化率 (4)
2.4催化剂的选择 (4)
3 反应器的结构计算 (5)
3.1物料衡算 (5)
3.2计算催化剂床层体积 (5)
3.3反应器管数 (5)
3.4热量衡算 (5)
4 甲醚精馏塔结构计算 (8)
4.1甲醚精馏塔的物料衡算及理论板数 (8)
4.2实际板层数的求取 (9)
4.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)
4.3.1 操作压力的计算 (10)
4.3.2 操作温度计算 (10)
4.3.3 平均摩尔质量计算 (11)
4.3.4 平均密度计算 (11)
4.3.5 液体平均表面张力的计算 (13)
4.3.6 液体平均粘度 (13)
4.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)
4.4.2 提馏段塔径的计算 (15)
4.4.3 精馏塔有效高度的计算 (16)
4.5塔板主要工艺尺寸的计算 (16)
4.5.1 溢流装置计算 (16)
4.5.2 塔板布置 (17)
4.6塔板的流体力学验算 (18)
4.6.1 塔板压降 (18)
4.6.4 漏液 (19)
4.6.5 液泛 (19)
4.7塔板负荷性能图 (19)
4.7.1 漏液线 (19)
4.7.2 液沫夹带线 (20)
4.7.3 液相负荷下限线 (20)
4.7.4 液相负荷上限线 (21)
4.7.5 液泛线 (21)
4.8精馏塔接管尺寸计算 (22)
4.8.1 塔顶蒸气出口管的直径 (22)
4.8.2 回流管的直径 (22)
4.8.3 进料管的直径 (22)
4.8.4 塔底出料管的直径 (23)
5 甲醇精馏塔结构计算 (24)
5.1设计方案的确定 (24)
5.2精馏塔的物料衡算 (24)
5.2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (24)
5.2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (24)
5.2.3 物料衡算 (24)
5.3塔板数的确定 (24)
5.3.1理论板层数的求取 (24)
5.3.2 实际板层数的求取 (26)
5.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (26)
5.4.1 操作压力的计算 (26)
5.4.2 操作温度计算 (27)
5.4.3 平均摩尔质量计算 (27)
5.4.4 平均密度计算 (27)
5.4.5 液体平均表面张力的计算 (28)
5.4.6 液体平均粘度 (28)
5.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (29)
5.5.1 塔径的计算 (29)
5.5.2 精馏塔有效高度的计算 (30)
5.6塔板主要工艺尺寸的计算 (30)
5.6.1 溢流装置计算 (30)
5.6.2 塔板布置 (31)
5.7塔板的流体力学验算 (32)
5.7.1 塔板压降 (32)
5.7.2 液面落差 (33)
5.7.3 液沫夹带 (33)
5.7.4 漏液 (33)
5.7.5 液泛 (33)
5.8塔板负荷性能图 (34)
5.8.1 漏液线 (34)
5.8.2 液沫夹带线 (34)
5.8.3 液相负荷下限线 (35)
5.9精馏塔接管尺寸计算 (37)
5.9.1 塔顶蒸气出口管的直径 (37)
5.9.2 回流管的直径 (37)
5.9.3 进料管的直径 (37)
5.9.4 塔底出料管的直径 (38)
6 甲醇精馏塔塔内件机械强度设计及校核 (39)
6.1精馏塔筒体和裙座壁厚计算 (39)
6.2精馏塔塔的质量载荷计算 (39)
6.2.1 塔壳和裙座的质量 (39)
6.2.2 封头质量 (39)
6.2.3 裙座质量 (39)
6.2.4 塔内构件质量 (39)
6.2.5 人孔、法兰、接管与附属物质量 (40)
6.2.6 保温材料质量 (40)
6.2.7 平台、扶梯质量 (40)
6.2.8 操作时塔内物料质量 (40)
6.2.9 充水质量 (40)
6.3地震载荷计算 (41)
6.3.1 计算危险截面的地震弯矩 (41)
6.4风载荷计算 (41)
6.4.1 风力计算 (41)
6.4.2 风弯矩计算 (42)
6.5各种载荷引起的轴向应力 (43)
6.5.1 计算压力引起的轴向应力 (43)
6.5.2 操作质量引起的轴向压应力 (43)
6.5.3 最大弯矩引起的轴向应力 (44)
6.6筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核 (44)
6.6.1 筒体的强度与稳定性校核 (44)
6.6.2 裙座的稳定性校核 (45)
6.7裙座和筒体水压试验应力校核 (45)
6.7.1 筒体水压试验应力校核 (45)
6.7.2 裙座水压试验应力校核 (46)
6.8基础环设计 (46)
6.8.1 基础环尺寸 (46)
6.8.2 基础环尺寸的应力校核 (47)
6.8.3 基础环厚度 (47)
6.9地脚螺栓计算 (47)
6.9.1 地脚螺栓承受的最大拉应力 (47)
6.9.2 地脚螺栓直径 (48)
7 辅助设备设计 (49)
7.1储罐的选择 (49)
7.1.1 储罐的计算与选型 (49)
7.2泵的选择 (49)
7.3通风机的选择 (50)
7.4.1 确定换热器的类型 (50)
7.4.2 估算传热面积 (50)
8 全厂总平面布置 (53)
8.1全厂总平面布置的任务 (53)
8.2全厂总平面设计的原则 (53)
8.3全厂总平面布置内容 (53)
8.4全厂平面布置的特点 (53)
8.5全厂人员编制 (53)
9 总结讨论 (55)
9.1设计主要完成任务 (55)
9.2设计过程的评述和有关问题的讨论 (55)
参考文献 (56)
致谢 (57)
附录A (58)
1概述
二甲醚(Dimethyl Ether，简称DME)习惯上简称甲醚，为最简单的脂肪醚，分子式C2H6O，是乙醇的同分异构体，结构式CH3—O—CH3，分子量46.07，是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品。DME因其良好的理化性质而被广泛地应用于化工、日化、医药和制冷等行业，近几年更因其燃烧效果好和污染少而被称为“清洁燃料”，引起广泛关注。
1.1 二甲醚的用途
（1）替代氯氟烃作气雾剂[1]
随着世界各国的环保意识日益增强，以前作为气溶工业中气雾剂的氯氟烃正逐步被其他无害物质所代替。
（2）用作制冷剂和发泡剂
由于DME的沸点较低，汽化热大，汽化效果好，其冷凝和蒸发特性接近氟氯烃，因此DME作制冷剂非常有前途。国内外正在积极开发它在冰箱、空调、食品保鲜剂等方面的应用，以替代氟里昂。关于DME作发泡剂，国外已相继开发出利用DME作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑聚酯泡沫的发泡剂。发泡后的产品，孔的大小均匀，柔韧性、耐压性、抗裂性等性能都有所增强。
（3）用作燃料
由于DME具有液化石油气相似的蒸气压，在低压下DME变为液体，在常温、常压下为气态，易燃、毒性很低，并且DME的十六烷值(约55) 高，作为液化石油气和柴油汽车燃料的代用品条件已经成熟。由于它是一种优良的清洁能源，已日益受到国内外的广泛重视。在未来十年里，DME作为燃料的应用将有难以估量的潜在市场，其应用前景十分乐观。可广泛用于民用清洁燃料、汽车发动机燃料、醇醚燃料。
（4）用作化工原料
DME作为一种重要的化工原料,可合成多种化学品及参与多种化学反应：与SO3反应可制得硫酸二甲酯；与HCl反应可合成烷基卤化物；与苯胺反应可合成N , N - 二甲基苯胺；与CO反应可羰基合成乙酸甲酯、醋酐，水解后生成乙酸；与合成气在催化剂存在下反应生成乙酸乙烯；氧化羰化制碳酸二甲酯; 与H2S反应制备二甲基硫醚。此外，利用DME还可以合成低烯烃、甲醛和有机硅化合物。
目前，全球二甲醚总生产能力约为21万t/a，产量16万t/a左右，表1-1为世界二甲醚主要生产厂家及产量。我国二甲醚总生产能力约为1.2万t/a,产量约为0.8万t/a，表1-2为我国二甲醚主要生产厂家及产量。
据市场调查国内二甲醚需求量远远超过供给量，目前国内仅气雾剂一项需求量达到1.5~1.8 万吨/年，而高纯度的二甲醚还依赖进口。二甲醚市场应用前景广阔，因此对二甲醚的生产工艺进行研究很有必要。
1.2 设计依据
本项目基于教科书上的教学案例，通过研读大量的关于DME性质、用途、生产技术及市场情况分析的文献，对生产DME的工艺过程进行设计的。
1.3 技术来源
目前合成DME有以下几种方法：（1）液相甲醇脱水法（2）气相甲醇脱水法（3）合成气一步法（4）CO2加氢直接合成。（5）催化蒸馏法。其中前二种方法比较成熟，后三种方法正处于研究和工业放大阶段。本设计采用气相甲醇脱水法。下面对这几种方法作以介绍。
1.3.1 液相甲醇脱水法制二甲醚
甲醇脱水制DME 最早采用硫酸作催化剂，反应在液相中进行，因此叫做液相甲醇脱水法，也称硫酸法工艺。该工艺生产纯度99.6%的DME 产品, 用于一些对DME纯度要求不高的场合。其工艺具有反应条件温和(130～160) ℃、甲醇单程转化率高( >85%) 、可间歇也可连续生产等特点，但是存在设备腐蚀、环境污染严重、产品后处理困难等问题，国外已基本废除此法。中国仍有个别厂家使用该工艺生产DME，并在使用过程中对工艺有所改进。
1.3.2 气相甲醇脱水法制二甲醚
气相甲醇脱水法是甲醇蒸气通过分子筛催化剂催化脱水制得DME。该工艺特点是操作简单，自动化程度较高，少量废水废气排放，排放物低于国家规定的排放标准。该技术生产DME采用固体催化剂催化剂，反应温度200℃，甲醇转化率达到75%～85%，DME选择性大于98%，产品DME质
量分数≥99.9 %，甲醇制二甲醚的工艺生产过程包括甲醇加热、蒸发，甲醇脱水，甲醚冷却、冷凝及粗醚精馏，该法是目前国内外主要的生产方法。 1.3.3 合成气一步法生产二甲醚
合成气法制DME 是在合成甲醇技术的基础上发展起来的，由合成气经浆态床反应器一步合成DME ，采用具有甲醇合成和甲醇脱水组分的双功能催化剂。因此，甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化剂的比例对DME 生成速度和选择性有很大的影响，是其研究重点。其过程的主要反应为：
甲醇合成反应
23CO 2H CH OH 9014 kJ / mol ++＝ （1）
水煤气变换反应
222CO H O CO H 4019 kJ / mol +=++ （2）
甲醇脱水反应
33322CH OH CH OCH H O 2314 kJ / mol =++ （3）
在该反应体系中，由于甲醇合成反应和脱水反应同时进行，使得甲醇一经生成即被转化为DME ，从而打破了甲醇合成反应的热力学平衡限制，使CO 转化率比两步反应过程中单独甲醇合成反应有显著提高。
由合成气直接合成DME ，与甲醇气相脱水法相比，具有流程短、投资省、能耗低等优点，而且可获得较高的单程转化率。合成气法现多采用浆态床反应器，其结构简单，便于移出反应热，易实现恒温操作。它可直接利用CO 含量高的煤基合成气，还可在线卸载催化剂。因此, 浆态床合成气法制DME 具有诱人的前景，将是煤炭洁净利用的重要途径之一。合成气法所用的合成气可由煤、重油、渣油气化及天然气转化制得，原料经济易得，因而该工艺可用于化肥和甲醇装置适当改造后生产DME ，易形成较大规模生产；也可采用从化肥和甲醇生产装置侧线抽得合成气的方法，适当增加少量气化能力，或减少甲醇和氨的生产能力，用以生产DME 。
但是，目前合成气法制DME 的研究国内仍处于工业放大阶段，有上千吨级的成功的生产装置，如山西煤化所、清华大学、杭州大学催化剂研究所等都拥有这方面的技术。兰州化物所、大连化物所、湖北化学研究所的催化剂均已申请了专利。清华大学加大了对浆态床DME 合成技术的研究力度，正与企业合作进行工业中试研究，在工业中试成功的基础上，将建设万吨级工业示范装置。
1.3.4 二氧化碳加氢直接合成二甲醚
近年来，CO 2加氢制含氧化合物的研究越来越受到人们的重视，有效地利用CO 2，可减轻工业排放CO 2对大气的污染。CO 2加氢制甲醇因受平衡的限制，CO 2转化率低，而CO 2加氢制DME 却打破了CO 2加氢生成甲醇的热力学平衡限制。目前,世界上有不少国家正在开发CO 2 加氢制DME 的催化剂和工艺，但都处于探索阶段。日本Arokawa 报道了在甲醇合成催化剂(CuO - ZnO - Al 2O 3)与固体酸组成的复合型催化剂上, CO 2加氢制取甲醇和DME ，在240 ℃，310 MPa 的条件下, CO 2转化率可达到25 %，DME 选择性为55 %。大连化物所研制了一种新型催化剂，CO 2 转化率为31.7 % ,DME 选择性为50 %。天津大学化学工程系用甲醇合成催化剂Cu - Zn - Al 2O 3和HZSM-5制备了CO 2加氢制DME 的催化剂。兰州化物所在Cu-Zn-ZrO 2/ HZSM-5双功能催化剂上考察了CO 2加氢制甲醇反应的热力学平衡。结果表明CO 2加H 2制DME 不仅打破了CO 2加氢制甲醇反应的热力学平衡，明显提高了CO 2转化率，而且还抑制了水气逆转换反应的进行，提高了DME 选择性。 1.3.5 催化蒸馏法制二甲醚
到目前为止, 只有上海石化公司研究院从事过这方面的研究工作。他们是以甲醇为原料, 用H 2SO 4 作催化剂, 通过催化蒸馏法合成二甲醚的。由于H 2SO 4具有强腐蚀性, 而且甲醇与水等同处于液相中, 因此, 该法的工业化前景一般。催化蒸馏工艺本身是一种比较先进的合成工艺, 如果改用固体催化剂, 则其优越性能得到较好的发挥。用催化蒸馏工艺可以开发两种DME 生产技术：一种是甲醇脱水生产DME ，一种是合成气一步法生产DME 。从技术难度方面考虑, 第一种方法极易实现工业。
1.3.6 本设计采用的方法
作为纯粹的DME生产装置而言，表1-3列出了3种不同生产工艺的技术经济指标。由表1 可以看出，由合成气一步法制DME的生产成本远较硫酸法和甲醇脱水法为低，因而具有明显的竞争性。但相对其它两类方法，目前该方法正处于工业放大阶段，规模比较小，另外，它对催化剂、反应压力要求高，产品的分离纯度低，二甲醚选择性低，这都是需要研究解决的问题。
本设计采用汽相气相甲醇脱水法制DME，相对液相法，气相法具有操作简单, 自动化程度较高, 少量废水废气排放, 排放物低于国家规定的排放标准，DME选择性和产品质量高等优点。同时该法也是目前国内外生产DME的主要方法[2]。
表1.1 二甲醚各种生产方法技术经济比较
方法硫酸法气相转化法一步合成法
催化剂硫酸固体酸催化剂多功能催化剂反应温度/℃130-160 200-400 250-300
反应压力/MPa 常压0.1-1.5 3.5-6.0
转化率/％-90 75-85 90 二甲醚选择性/％>99 >99 >65
1000t/a投资/万元280-320 400-500 700-800
车间成本（元/吨）4500-4800 4600-4800 3400-3600 二甲醚纯度/％≤99.6≤99.9-990
1.4 原料及产品规格
原料：工业级甲醇；
甲醇含量≥99.5％水含量≤0.5％；
产品：DME含量≥99.95％，甲醇含量≤500ppm，水含量≤0.05ppm。
1.5 设计规模和设计要求
设计规模：400,000吨DME/年，按照8000小时开工计算，产品流量50,000kg/h，合1088.917kmol/h；
设计要求：产品DME：回收率为99.8％，纯度为99.95％；
甲醇：塔顶甲醇含量≥95％，塔底废水中甲醇含量≤3％。
2 技术分析
2.1 反应原理
反应方程式：()()3322R 2CH OH CH O H O H 25011770KJ /kmol →+?=-；℃ 2.2 反应条件
本过程采用连续操作，反应条件：温度T =250℃-370℃，反应压力832.4kPa P =，反应在绝热条件下进行。
2.3 反应选择性和转化率
选择性：该反应为催化脱水。在 400℃以下时，该反应过程为单一、不可逆、无副产品的反应，选择性为100%。
转化率：反应为气相反应，甲醇的转化率在80% 。 2.4 催化剂的选择
本设计采用催化剂γ-AL 2O 3，催化剂为球形颗粒，直径dp 为5mm ，床层空隙率ε为0.48。
3 反应器的结构计算
3.1 物料衡算
将原料及产品规格换算成摩尔分率，即 原料：甲醇含量≥99.11％，水含量≤0.89％
产品：DME≥99.87％,甲醇含量≤0.004％，水含量≤0.126％ 要求年产40万吨二甲醚，则每小时应生产二甲醚的量为：
400001000
5000/1086.957kmol/h
8000kg h ?==
又因产品二甲醚回收率为99.8％，则
x
1086.95799.870.998F η?=
=％
则反应器生成二甲醚量为：F x =1087.719kmo/h 反应器应加入甲醇量为：
1087.7192
2719.298kmol/h 80100?=?％％
甲醇原料进料量：
2719.298
2743.717kmol/h 0.9911
=
按化学计量关系计算反应器出口气体中各组分量
甲醇 2743.7171087.719568.279kmol /h -=
水含量 2743.7170.891087.7191112.138kmol /h += 计算结果列表如下
表3.1 物料衡算表
组分 进料 F 0/(koml/h)
进料 qm 0/(kg/h)
出料 F/(koml/h)
出料 qm/(kg/h) 二甲醚 0 0 1087.719 50035.074 甲醇 2743.717 87798.944 568.279 18184.928 水 24.419 439.542 1112.138
20018.484 合计
2768.136
88238.486
2768.136
88238.486
3.2 计算催化剂床层体积
进入反应器的气体总量Ft 0=2730.462koml/h ，给定空速S v =5000h -1，所以，催化剂床层体积V R 为： 3 22.4
2768.13612.40m 5000VN V q S =?= 3.3 反应器管数
反应器管数n 拟采用管径为Ф27×2.5mm ，故管内径d=0.022mm ，管长6m ，催化剂充填高度L 为5.7m ，所以：
2
2012.40
57260.785(0.022) 5.7
4
R V n p d L =
=
=?? 采用正三角形排列，实际管数取5750根
3.4 热量衡算
基准温度取298K,由物性手册查的在280℃下二甲醚（1）、甲醇（2）、水（3）的比热容、粘度、热导率分别为:
Cp 1=2.495kJ/（kg/℃） CP 2=2.25 kJ/（kg/℃） CP 3=4.15 kJ/（kg/℃） μ1=1.75×10-5pa μ2=1.63×10-5pa μ3=1.8×10-5pa
λ1=0.03/(m2?k) λ2=0.05624 w/(m2?k) λ3=0.5741w/(m2?k) 则原料气带入热量
Q 1=(87798.944×2.495+438.542×4.15)×(533.15-298) =5.64×107kJ/h 反应后气体带走热量
Q 2=(50035.074×2.25+18184.928×2.459+20018.484×4.15)×(533.15-298) =6.15×107kJ/h 反应放出热量
Q R =1087.719×11770=1.28×107 kJ/h 传给换热物质的热量Q C
Q C =Q 1+Q R -Q 2=7.70×106 kJ/h
核算换热面积，床层对壁给热系数按式计算
0.73.5()exp( 4.6)f p p
t t f t
d G d a d d λμ=-
22
88238.48640390.12kg/(m h)
5750(0.022)4
G π
=
=??
?
555f 51.631039.291.751020.531.81040.181.722910pa s
μ----=??+??+??=??％％％
50.00540390.12
3307
1.7229103600p f
d G
μ-?=
=??
0.0562439.290.0320.530.574140.18f λ=?+?+?％％％
220.2589w/(m k)
0.9320kJ /(m h k)
=?=??
所以
0.70.93200.0053.5(3307)exp( 4.6)
0.0220.022t a =
???-?
215157.6 kJ /(m h k)=??
查得碳钢管的热导率λ=167.5kJ/(m ?h ?k)，较干净壁面污垢热阻Rst=4.78×10-5 (m ?h ?k)/ kJ ，代入总传质系数K t 的计算式，得
00
5
1
111
2341.531 kJ /(m h k)
10.00250.0220.0221
4.781015157.6167.50.02450.0272717.0
t t t st t m K d d R a d d a δλ-=
+?+?+=
=??+?+?+?
整个反应器床层可近似看成恒温，均为553.15K ，则传热推动力tm ? (553.15510)(553.15515) 40.65K 2
m t -+-?=
=
需要传热面积为：
627.7010 80.90m 2341.53140.65
=C t m Q A K t ?=??=需 实际传热面积
t 2==3.140.022 5.757502264.n 1m πLd A ???=实
A 实>A 需，能满足传热需求。
床层压力降计算：
11
Re ()3307()6359.61-10.48f s M d G m e ==?=-
因R EM >1000属湍流，则
220331-1-1.75 1.75f s s f r u e G p L L
d e d ερε?=?=?
23
40292.8
()10.48
36001.75 5.70.005627.60.481872.36KPa
-=????=
4 甲醚精馏塔结构计算
4.1 甲醚精馏塔的物料衡算及理论板数
本课题涉及三组分精馏，且三组分为互溶体系，故采用清晰分割法，以甲醚为轻关键组分，甲醇为重关键组分，水为重非关键组分。由设计要求知，
塔顶液相组成
x D1=0.9987(均为摩尔分数) x D2=0.00004 x D3=0.00126
进料液相组成
x F1=0.3929 x F2=0.2053 x F3=0.4018
以2730.462kmol/h 进料为基准，对塔1做物料衡算，由年产40万吨二甲醚知，D 1=1085.305 F=D+W 1
Fx F1=Dx D1+Wx W1
解得W 1=1682.831 x w1=0.0023
同理可计算出其它组分的含量，汇总于下表：
表4.1 甲醚精馏塔的物料衡算
DME(1) 甲醇（2） 水（3） 塔顶y 0.9987 0.00004 0.00126 进料x F 0.3929 0.2053 0.4018 塔底x w
0.0022
0.3280
0.6698
查相关文献[3]得，二甲醚、甲醇、水在0.84MPa ，不同温度下的汽液平衡数据列于下表：
表4.2 汽液平衡数据
二甲醚
甲醇
水
汽相 液相 汽相 液相 汽相 液相 38℃ 0.9987 0.9042 0.00004 0.0008 0.00126 0.095 89℃ 0.8891 0.3929 0.0476 0.2053 0.0633 0.4018 145.8℃ 0.0190
0.0022
0.3610
0.3280
0.6200
0.6698
38℃下K 值 1.1 0.05 0.0132 89℃下K 值 2.3 0.23 0.16 145℃下K 值 8.6 1.1 0.93 38℃下a 值 22 1 0.26 89℃下a 值 10 1 0.70 145.8℃a 值
7.8 1 0.85 由恩特伍德公式得
i i,D m
m i (x )R 1-q α=+α∑ （1）
i 1,F
i x 1q α=-α
-θ
∑ （2） 进料状态为饱和液体，q=1，则
i 1,F i x 220.392910.20530.260.401802210.26α???==++α-θ
-θ-θ-θ∑
用试差法求出θ=1.595，带入（1）式
i i,D m m i (x )220.998710.000040.260.00126R 122 1.5951 1.5950.26 1.595α???=+=++α-θ---∑
故R min =1.08
为实现对两个关键组分之间规定的分离要求，回流比必须大于它们的最小值，根据Fair 和Bolles
的研究结果，R/R m 的最优值约为1.05，但在比值稍大的一定范围内接近最佳条件。根据经验，一般取R/R m =1.8。则回流比R ..0.=?=1818194
min R -R 1.94 1.08
0.29R 1 1.941
-==++
查吉利兰关联图可得 min
N -N 0.4N -1=
在全回流下的最少理论板数 D w
1
2
12min x ()x []
x ()x N log log =
α
平均相对挥发度
1.8α=
=顶
1.9α==进
1.9α=
=底
所以全塔平均相对挥发度 1.9α=
D
w
min 0.9987
()0.00004[
]
0.0022()0.3280N 23.524=
=≈log log1.9
则
N 19
0.4N 1
-=- N 40.741=≈快
计算加料位置
精馏段最少理论板数
min 0.99870.3929log[]
0.000040.2053N 16.717log1.9?==≈精
4.2 实际板层数的求取
进料黏度：在t D =89℃，查手册[4]得
10.077Pa s m μ=? 20.255mPa s μ=? 30.315mPa s μ=?
lg 0.3929lg(0.077)0.2053lg(0.255)0.4018lg(0.315)LF μ=++ 求得0.173LF mPa s μ=?
塔顶物料黏度：t D =38℃，查手册[4]得
10.133mPa s μ=? 20.444mPa s μ=? 30.683mPa s μ=?
lg 0.9987lg(0.133)0.00004lg(0.444)0.00126lg(0.683)LD μ=++
求得0.133LD mPa s μ=? 塔釜物料黏度： 145.8W t C =?，
查手册得10.023mPa s μ=? 20.153mPa s μ=? 30.193mPa s μ=?
lg 0.0022lg(0.023)0.3280lg(0.153)0.6698lg(0.193)LW μ=++
求得0.178mPa s LW μ=?
精馏段液相平均黏度：0.1330.1730.153mPa s 22LD LF μμμ++===?精
提馏段液相平均黏度：0.1780.1730.176mPa s 22LW LF μμμ++===?提 全塔液相平均黏度： 0.1530.176
0.165mPa s 2
2
m m m ++=
=
=?精提
提
全塔效率可用奥尔康公式：0.2450.49()T L E αμ-=计算 0.2450.49(1.90.165)0.65T E -=?= 则实际塔板数4163.1620.65
T T N N E ===≈实
实际进料位置17=26.2230.65
T
N N E ==≈进
4.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
4.3.1 操作压力的计算
DME 在常压下的沸点是-24.9℃，所以如果选择系统压力在常压下，则塔顶冷凝器很难对该产品进行冷却。所以塔压力采用加压。另一方面随着操作压力增加,精馏操作所用的蒸汽、冷却水、动力消耗也增加。精馏高纯度DME 的操作压力适宜范围为0.6～0.8MPa 这里采用塔顶冷凝器压力为8.1bar ，塔顶压力为8.3bar ，塔底压力为8.5bar 对该系统进行模拟计算，这样塔顶温度为38℃，塔 底温度为145.8℃。这样塔顶、塔底的公用工程就可以分别用冷凝水和中压（10-15kgf/cm 2）蒸 汽来实现。
塔顶操作压力 P D =815.6kPa 每层塔板压降 P ?=0.7kPa
进料板压力 P F =815.6+0.7?24=832.4kPa 塔底压力 P w =815.6+0.7?62=859.0kPa 精馏段平均压力 P m =(815.6+827.5)/2=821.6kPa 全塔平均压力 P m =(815.6+859.0)/2=837.3kPa 4.3.2 操作温度计算
由汽液相平衡条件，有
^^V L i i f f = (i 1,2,C)=……，
若用逸度因子表示 )
^^^(-,exp[]s s
L i i V
V L
s
i
i i i
i i i i V p p f py j f x p j RT
γ== (1)
则 ^(-)exp[]
L s
s
s
V
i i i i
i
i Vi p pi x p j y pj RT
γ=
(2) 其中
00
000ln ln s E i B p A C T D T T
=+++ (3)
二甲醚、甲醇和水的物性数据由文献[4]查的，饱和蒸汽压计算式（3）中的系数见文献[5]采用状态方程-活度因子法，有PR 方程 计算气象个组分的逸度因子，各二元体系的二元相互作用参数k 12的值见表3；利用NRTL 方程计算液相活度因子，进行汽液平衡数据的热力学计算。在热力学计算
中，将NRTL 方程的模型参数ij τ整理成（α=0.3）
2ij ij
ij ij b c T T
τα=+
+ (4) 式（4）中个二元体系的数值见表4，表4-3和表4-4中二甲醚（1）-甲醇（2）、二甲醚（1）-水（2）、甲醇（1）-水（2）各二元体系的模型是利用文献数据整理得到的。
Table 4.3 Interaction parameterk12of PRequation for binary systems System k 12 DME(1)-CH 3OH(2) 0.0365 DME(1)-H 2O(2) 0.0400 CH 3OH(1)-H 2O(2)
0.0435
Table 4.4 Coefficients of model parameter ij τof NRTL equation for binary systems
System A 12 A 21 b 12 b 21 c 12 c 21 DME(1)-CH 3OH(2) 1.1352 -0.0652 -785.15 138.01 182686 1.7135 DME(1)-H 2O(2) 13.402 12.174 -6561.2 -6936.5 974420 1108017 CH 3OH(1)-H 2O(2)
-1.8713
3.3323
481.43
-689.48
7595.2
39.157
塔顶温度 38D t C =? 进料板温度 89F t C =? 塔底温度 145.8W t C =?
精馏段平均温度 1(3889)/263.5m t C =+=? 提馏段平均温度 2(89145.8)/2117.4m t C =+=? 4.3.3 平均摩尔质量计算
塔顶平均摩尔质量计算：
0.9987460.00004320.001261845.96kg /kmol VDm M =?+?+?=
0.9042460.0008320.0951843.33kg /kmol LDm M =?+?+?=
进料板平均摩尔质量计算：
0.3929460.2053320.40181831.88kg /kmol VFm M =?+?+?=
0.8891460.0476320.06331843.56kg /kmol LFm M =?+?+?=
塔底平均摩尔质量计算：
0.0190460.3610320.62001823.59kg /kmol VFm M =?+?+?= 0.0022460.3280320.66981822.65kg /kmol LFm M =?+?+?=
精馏段平均摩尔质量：
(45.9631.88)/238.92kg /kmol Vm M =+=
(43.3343.56)/243.45kg /kmol Lm M =+=
提馏段平均摩尔质量：
(31.8823.59)/227.74kg /kmol Vm M =+=
(43.5622.65)/233.11kg /kmol Lm M =+= 4.3.4 平均密度计算
4.3.4.1 气相平均密度计算
精馏段气相密度
3815.638.92
11.34kg /m 8.314(63.5273.15)
m Vm V1m P M ρ=
RT ?==?+ 提馏段气相密度
3827.527.747.07kg /m 8.314(117.4273.15)
2m Vm V m P M ρ=RT ?==?+
全塔气相平均密度
92052
V .ρ=
=3kg/m （11.34+7.07） 4.3.4.2 液相平均密度计算
平均密度依下式计算，即
1
i
i
Vm
a ρρ=∑
塔顶液相平均密度的计算 由t D =38℃，查手册[4]得
31630.69kg/m ρ= 32784.65kg/m ρ= 33992.9kg/m ρ=
塔顶液相质量分率
D1
0 .9995=α D20.0005α= D30.0495α=
31
630.8kg /m 0.9995/630.690.000005/784.650.000495/992.9
LDm ρ=
=++
进料板液相平均密度的计算 由t F =89℃，查手册[4]得 31527.75kg/m ρ= 32725.97kg/m ρ= 33965.31kg/m ρ=
进料板液相的质量分率
0.392946
0.56700.3929460.2053320.401818
F1a ?=
=?+?+?
0.205332
0.20610.3929460.2053320.401818
F2
a ?==?+?+? F3a =0.2269
31
627.6kg /m 0.5670/527.750.2061/725.970.2269/965.31
LFm ρ=
=++
精馏段液相平均密度为：
3(630.8627.6)/2629.2kg /m Lm ρ=+=
由t W =145.8℃，查手册[4]得
31295.183kg/m ρ= 32646.621kg/m ρ= 33920.822kg/m ρ=
塔底液相的质量分率：
0.002246
0.00450.0022460.3280320.669818
W1a ?=
=?+?+?
0.328032
0.46330.0022460.3280320.669818
W2a ?=
=?+?+?
0.5322W3a =
31
763.5kg /m 0.0045/295.1830.4633/646.6210.5322/920.822
LWm ρ=
=++
精馏段液相平均密度为：
3(630.8627.6)/2629.2kg /m Lm ρ=+=
提馏段液相平均密度为：
3(627.6763.5)/2695.05kg /m Lm ρ=+=
全塔液相平均密度为：
3(629.2695.05)/2662.13kg /m Lm ρ=+=
4.3.5 液体平均表面张力的计算
液相平均表面张力依下式计算，即 Lm i i x σσ=∑
塔顶液相平均表面张力的计算 由38D t C =?，查手册[4]得
19.815mN/m σ= 219.910mN/m σ= 369.940mN/m σ=
LDm 0.99879.8150.0000419.9100.0012669.9409.891mN /m σ=?+?+?=
进料板液相平均表面张力为
由89F t C =?，查手册[4]得
1 3.550mN/m σ= 214.032mN/m σ= 360.715N/m m σ=
0.3929 3.5500.205314.0320.401860.71528.671mN /m LFm σ=?+?+?= 由145.8F t C =?，查手册[4]得
10.224mN/m σ= 27.949mN/m σ= 349.505mN/m σ=
0.00220.2240.32807.9490.669849.50535.766mN /m LWm σ=?+?+?=
精馏段液相平均表面张力为：
(9.89128.671)/219.281mN /m Lm σ=+=
提馏段液相平均表面张力为：
(35.76628.671)/232.219mN /m Lm σ=+=
全塔液相平均表面张力为：
(19.28132.219)/225.75mN /m Lm σ=+=
4.3.6 液体平均粘度
计算见3.4，精馏段液相平均黏度0.165LM μ= 4.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算
精馏段的汽液相负荷
1.941085.3052105.492koml/h L RD ==?=
(1) 2.941085.3053190.797koml/h V R D =+=?=
提馏段的汽液相负荷
'2105.4922768.1364873.628koml/h L L F =+=+=
'3190.797koml/h V V ==
精馏段的气、液相体积流率为：
33190.79738.92
3.04m /s 360011.34
Vm s Vm VM V =
3600ρ?==?
32105.49243.45
0.040m /s 3600629.2
Lm s Lm LM L =
3600ρ?==?
提馏段的气、液相体积流率为： 33190.79727.74
3.48m /s 36007.07
'Vm s Vm VM V =3600ρ?==?
32105.49233.11
0.028m /s 3600695.05
'Lm s Lm LM L =
3600ρ?==?
采用双塔精馏进行甲醚分离，则该塔精馏段、提馏段汽液相体积流率为：
31.406m /s s
s V V =
=2
30.020m /s 2
s
s L L =
=
31.74m /s 2's s V V == 30.014m /s 2
's
s L L =
=
31.406 1.74
1.57m /s 2
s V +=
=
30.0140.020
0.017m /s 2
s L +=
=
由max u =式中的C 由式0.220()20
L C C σ=计算，其中20C 由史密斯关联图[8]查取，图的横坐标为：
1/2
0.020*******.20.101.406360012.271/2
h L h V L ρ=V ρ?????≈ ? ????
??
取板间距=0.40m T H ，板上液层高度=0.06m L h ，则
-=0.40-0.06=0.34m T L H h
二甲醚及生产工艺 摘要：综述了二甲醚的性质、用途、生产方法及使用二甲醚时候的注意事项。 关键词：二甲醚化工产品合成气一步法甲醇液相法甲醇气相法 一、产品说明 1、二甲醚的基本概况 二甲醚别名：甲醚 英文名称：methyl ether；dimethyl ether；DME CAS编号：115-10-6 分子式：C2H6O 结构式：CH3—O—CH3 二甲醚又称甲醚，简称DME。二甲醚在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℃）0.666，熔点-14 1.5℃，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。 二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，毒性极低；能溶解各种化学物质；由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射
剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。 2 生产原理 2.1 生产方法简介 目前国外二甲醚生产方法主要有合成气一步法和甲醇法。甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相法。合成气一步法的工业化技术尚未成熟,理由是: ①现有的技术未经装置检验; ②即使按现有技术,其生产成本也高于甲醇气相法 2.2 反应方程式 合成气一步法以合成气(CO + H2 )为原料,合 成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成, 同时伴随CO的变换反应。其反应式如下。 2CO + 4H2 = 2CH3OH CO +H2O =CO2 +H2 2CH3OH =CH3OCH3 +H2O 总反应: 3CO + 3H2 =H3COCH3 +CO2 甲醇液相法： 甲醇脱水反应在液相、常压或微正压、130 ～130 ℃下进行。其化学反应式如下: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O 甲醇气相法：
太原理工大学化学化工学院 《化工设计》课程设计讲明书 年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计
学生学号：2009002273 学生姓名：武晓佩 专业班级：化工工艺0904 指导教师：郑家军 起止日期： 2012.11.26～2012.12.21
化工设计课程设计任务书
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，在燃烧时可不能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。目前生产的二甲醚差不多上由甲醇脱水制得，即先合成甲醇，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，本设计采纳气相法制备二甲醚工艺。将甲醇加热蒸发，甲醇蒸气通过γ-AL2O3催化剂床层,气相甲醇脱水制得二甲醚。气相法的工艺过程要紧由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。要紧完成以下工作： 1）精馏用到的二甲醚分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 properties of DME is similar for LPG, and don’t 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 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 γ-AL2O3catalyst bed, vapor methanol 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 height of tower ,diameter, arrangement of column plate etc; 2) The calculation and selection of heat exchanger, pump;
二甲醚的生产方法最早是由高压甲醇生产中的副产品 精馏后制得，随着低压合成甲醇技术的广泛应用，副反应大大减少，二甲醚的工业生产技术很快发展到甲醇脱水或合成气直接合成工艺。甲醇脱水法包括液相甲醇法和气相甲醇法，前者的反应在液相中进行，甲醇经浓硫酸脱水而制得，但因该法存在装置规模小、设备易腐蚀、环境污染、操作条件恶劣等问题，逐步被淘汰。近年来，二甲醚的需求量增长较大，各国又相继开发投资省、操作条件好、无污染的新工艺，主要包括二步法和一步法。 二步法先由合成气制取甲醇，然后将甲醇在催化剂下脱水制取二甲醚。以前主要采用硫酸作催化剂，现在大多采用由γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛作催化剂，性能优良，选择性好，故能制备出高纯的二甲醚，还能避免污染。 一步法由合成气直接制取二甲醚，包括合成气进入反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应和水-煤气变换反应，产物为甲醇与二甲醚的混合物，混合物经蒸馏分离得二甲醚，未反应的甲醇返回反应器。一步法多采用双功能催化剂，一般由两类催化剂混合而成，其中一类为合成甲醇催化剂，另一类为甲醇脱水催化剂。合成甲醇催化剂包括Cu-Zn-Al (O)基催化剂，如BASF、S3-85和I-CI-512等。甲醇脱水催化剂有氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。一步法根据反应器类型分为固定床和浆
态床两种。 一步法制二甲醚的反应可分为以下几步： CO+H2—>CH3OH -ΔH=90.7kJ/mol (1) 2CH3OH—>CH3OCH3+H2O -ΔH=23.5kJ/mol (2) CO+H2O—>CO2+H2 -ΔH=41.2kJ/mol (3) 总反应式：3CO+3H2—>CH3OCH3+CO2 -ΔH=246.1kJ/mo l (4) 一步法与二步法相比较，各有优势。一步法中CO的转化率远高于二步法，但在一步法中，由于三个反应必须同时发生，且三个反应均为放热反应，这就要求所用的催化剂有很好的耐热性，在高温下具有高选择性。一步法生产的二甲醚一般用作醇醚燃料，若想生产高纯度，还需进一步分离提纯。二步法的转化率虽然不如一步法高，但是它具有生产工艺成熟，装置适应性广，后处理简单等特点，既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。与一步法相比，二步法合成流程稍长，但两类催化剂装在不同反应器，互不干扰。从目前的技术发展趋势来看，一步法具有流程短、设备效率高、操作压力低和CO单程转化率高等特点，使得设备投资费用和操作费用大大减少，合成二甲醚的生产成本较两步法大幅度降低。因此，一步法经济上更加合理，市场上更具竞争力，总体上来说更具技术优势。 根据反应过程的相态和工艺特点来分，合成气一步法制二甲
二甲醚DME（Dimethyl Ether），简称甲醚。分子式：CH3OCH3，分子量46.07。二甲醚与液化石油气（LPG）的物理性质很相似，是一种无色气体，具有轻微的醚香味，无腐蚀性、无致癌性，室温下蒸汽压力约为0.5 MPa，常压下致冷到-25℃或在常温下加压到0.5～0.6MPa，即被液化。沸点为-24℃，凝固点为-140℃。100mL水中可溶解3700mL二甲醚气体，二甲醚也易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多种有机溶剂。常温下二甲醚难以活化。 传统的二甲醚生产工艺称为两步法。该工艺先将合成气（CO和H2）转化为甲醇，采用的催化剂为铜基催化剂，分离提纯后的甲醇再在酸催化剂的作用下脱水生成二甲醚。近年来提出和开发的一步法工艺是指将上述两步反应集中在一个反应器中进行，此时，第一步反应生成的甲醇等产物不经过分离，直接原位转化为二甲醚。与两步法相比，一步法工艺流程简单，运行成本低，但缺点是初次投入高，且会产生大量的CO2废气，因此工业应用受到限制。目前二甲醚的工业生产绝大部分采用传统的两步法。 合成气一步法制二甲醚工艺近年来逐渐兴起，该技术合并两步反应为一步，缩短了生产工序，减少了设备，因而使二甲醚生产成本大为降低。目前拥有该项技术的企业主要有丹麦Topsoe、美国空气产品公司、日本NKK、中国清华大学等。 目前国内二甲醚的主要用途是替代LPG，用作民用燃气，其次是地台柴油用作汽车燃料。此外，二甲醚还可应用于气雾剂、制冷剂、发泡剂；或者用于化工原料，生产硫酸二甲酯、碳酸二甲酯、烷基卤化物等。 据统计，2007年我国一共有二甲醚生产企业30家，产能合计261万吨/年，产量约130吨。其中需外购甲醇的工23家，产能合计170.5万吨/年；自配甲醇装置的工7家，产能合计90.5万吨/年。2008年我国新增二甲醚产能147.5万吨/年，总产能达到408.5万吨/年。其中自配甲醇装置的项目有2个，产能合计16万吨/吨；需要外购甲醇的项目有6个，产能合计131.5万吨/年。 2009-2010年，我国计划投产的二甲醚项目工14个，产能合计395万吨/年。预计2010年我国二甲醚产能将达到803.5万吨/年，其中需要外购甲醇的产能为572.0万吨/年。若开工率按90%计算，则这部分二甲醚的产量为514.9万吨，至少需要从市场采购甲醇772.4万吨。 二甲醚在我国民用燃气领域和替代燃料领域都潜在着巨大的市场需求。2007年，我国LPG 表观消费量为2300万吨，柴油表观消费量为1.25亿吨，随着国民经济的持续发展，国内市场对于LPG和柴油的需求量都将保持稳定增长。预计到2010年，国内LPG和柴油的市场需求量将分别达到2600万吨和1.4亿吨。如果按照LPG替代10%、柴油替代3%计算，2010年二甲醚的市场需求量将达到680万吨。 然而市场的培育需要一定的过程，需求量不会在断气内骤然放大。虽然二甲醚作为民用燃气的标准已经颁布，但是国内相关的配套设施仍不完善，给而加密的应用带来一定的困难。此外，二甲醚如果不能保持一定的价格优势，就将在与LPG的竞争中落于下风，导致二甲醚市场需求的萎缩。 在替代柴油用作汽车燃料方面，由于相关标准上位出台，二甲醚尚没有替代燃料的合法身份，二甲醚公交车在未来一段时间内也只能处于试运行阶段。二甲醚汽车从研发到试运行，再到大范围推广必然经过一个比较漫长而且曲折的过程。 目前，国内二甲醚企业的扩能积极性很高，部分煤炭企业的甲醇企业则做好了进入该领域的准备。但是，在配套条件尚不晚上、下游需求增长缓慢的情况下，急于上马二甲醚项目是不明智的。盲目的扩张不但会行业产能过剩，而且也会导致企业间的恶性竞争加剧，而企业带来无法弥补的损失。
液相甲醇合成二甲醚工艺流程 作者/来源：日期：2008-4-18 1、甲醇罐区 原料甲醇由甲醇罐区用泵经管道送至生产区甲醇储槽贮存，然后由甲醇输送泵经流量计计量后送往二甲醚反应工序作为反应物料。 2、二甲醚反应 由甲醇计量泵计量后经反应预热器加热至60℃左右后，由二甲醚反应釜底部进入温度为150℃左右的液相催化剂中，在催化剂的作用下脱水生成二甲醚。该反应为微放热反应，为保证反应的连续进行，需用加热泵循环打酸，混酸在釜外的反应加热器中与低压蒸汽间接换热获得热量。从反应釜顶部出来的气体为二甲醚、水蒸汽和少部分甲醇混合气，温度150℃左右，气体经过甲醇冷凝器降温至55℃，气液混合物进入净化槽中进行气液分离。气相二甲醚经过甲醇冷凝器进一步冷凝，其中含有甲醇，进入分离槽再进行气液分离，净化槽中的甲醇、二甲醚水溶液(二甲醚为溶解其中)同时也溢流至分离槽。在分离槽中气相二甲醚送往二甲醚压缩工段，液相的甲醇水溶液则由塔前甲醇泵送往精馏塔，并经塔前预热器预热到60℃左右。 在精馏塔塔底重沸器中，甲醇、二甲醚水溶液在低压蒸汽的加热下变为气相进入精馏塔中，经过逐段分离，甲醇、二甲醚气体由塔顶进入塔顶冷凝器中，甲醇冷凝为液体进入液封槽，二甲醚气体则由液封槽顶部并入二甲醚管道送往二甲醚压缩工段。甲醇液体由回流泵加压后一部分经计量后送到塔顶作回流液，其余部分由甲醇冷却器冷却至38℃左右循环送至甲醇中间槽进一步反应。塔底的残液通过液位调节排至废水槽，经废水泵排入污水系统。 反应式为： CH3OH+H2SO4—→CH3HSO4+H2O CH3OH+H3PO4—→CH3H2PO4+H2O CH3OH+ CH3HSO4—→CH3OCH3+H2SO4 CH3OH +CH3H2PO4—→CH3OCH3+ H3PO4 反应温度控制在135-155℃左右，甲醇单程转化率约88%左右。 其具体工艺流程见附图。 3、二甲醚压缩工段 从二甲醚反应工段来的二甲醚气体先进入二甲醚冷却器降温至-10℃左右，然后进入二甲醚气液分离器分离出少量的甲醇残液，残液溢流至甲醇回流槽，由回流泵送至二甲醚反应工段的分离槽中进行精馏回收。气相二甲醚冷却所用的冷媒为压缩后的液相二甲醚，液相二甲醚在二甲醚冷却器壳程中常压下蒸发为气相，将产品二甲醚冷却至-10℃左右，二甲醚则经制冷二甲醚气液分离器分离后进入制冷二甲醚压缩机压缩至1.0MPa 左右，进入制冷二甲醚冷凝器，与循环冷却水换热降温至40℃左右，液相流入制冷二甲醚储罐，形成一个制冷循环。 经冷却分离后的产品二甲醚进入二甲醚压缩机经两级压缩加压至1.0MPa，然后进入二甲醚冷凝器与循环冷却水换热后降温至40℃时冷凝为液相，二甲醚液体由二甲醚冷却器继续冷却至10℃左右送往二甲醚罐区贮存。 4、二甲醚罐区 由压缩工段送来的二甲醚成品储存在二甲醚球罐内。
800#粗馏工序中贮槽制作安装 施工方案 批准： 建设单位：临汾同世达实业有限公司 批准： 监理单位：山西省国阳投资咨询公司临汾同世达监理项目部 批准： 审核： 编制： 施工单位：山西省工业设备安装公司第三分公司 编制日期：年月日
800#粗馏工序中贮槽制作安装施工方案 1、工程概况： 山西临汾同世达20万吨/年甲醇和10万吨/年二甲醚装置800#粗馏工序，需要现场制安的贮槽12台，总重约135吨，其中直径小于3.5米的有7台，在加工场地提前预制，现场安装约15吨，其余设备在中间罐区，需要在现场基础上预制安装，约为120吨（详见下表）。所有设备外表面需要进行喷砂除锈及进行防腐处理。现以粗甲醇贮槽为例，说明制作安装程序。 Pa，设备外表进行Sa2.5级喷砂除锈，涂刷凉凉胶，罐底所有焊接接头采用真空箱法进行严密性试验，试验负压不低于53KPa，无渗漏为合格。贮罐在安装完毕后进行罐顶与罐壁的严密性及强度试验，罐顶稳定性试验。最后进行防腐保温。 2、编制依据 2.1四川天一科技股份有限公司设计的800#粗馏工序装置区设备装配图及部件图。 2.2 标准、规范 ⑴《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规程》GB50341-2003 ⑵《化工设备、管道防腐蚀施工及验收规范》HGJ229-91 ⑶《钢制常压焊接容器》JB／T4735-1997 (4)《无损检验标准》 JB/T4730－2005
(5)《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 3、施工部署： 3.1 施工组织机构及任务分解 项目部将对本施工区域进行重点组织部署，加大人、财、物投入，项目部全面计划安排，组织落实施工要素，统筹组织施工，充实具有丰富施工经验的工程技术人员负责现场施工，质量、安全、材料、后勤等职能部门分工负责协调配合，确保工程组织管理到位，整体动作协调。 施工作业任务由专业施工队分解完成。 非标施工队：负责设备的预制、组合、检验、试验、安装找正。 防腐施工队：负责设备的内外防腐。 焊接检验组：负责焊接无损检验、试验。 3.2 施工管理目标 工期目标：中间罐区贮槽计划在9月15日开工，至11月15日设备安装完。 质量目标：单台设备整体质量达到优良等级。 3.3 施工总体顺序安排及阶段管理重点 3.3.1 由于设备体积大，不便于运输，五台设备在现场制作安装。 3.3.2 根据甲方指挥部总体目标，为了加快总体施工进度，采用多倒链桅杆倒装法吊装就位的方法，根据现场施工条件，由于场地狭小，需要在加工场地预制成型，用人力车运输至350米外的施工现场，进行安装。在加工场地需安装移动小车一台，悬挂5吨电动葫芦一台（见附图所示），铺设50㎏轨道80米，在移动小车下方安装20*2200卷板机一台，并且要采用20㎜钢板铺设100㎡的钢平台，便于制作角钢胎具。 五台设备同时加工，采取下料、切割、卷制、组焊、防腐五道工序平行流水作业施工法，焊接检验随焊接进度穿插进行检验，一般在夜间焊接作业间歇时间进行。 设备制作安装完进行焊缝检验合格后，再作整体压力试验和焊缝补防腐。 3.3.3 施工准备阶段管理重点 （1）管理人员提前介入，在熟悉设计意图和标准规范基础上，做好技术准备，编制专项方案措施、组织交底； （2）做好物资准备，编制主材、辅材、手段用料及施工机械和工机具计划，检测器具计划、外委机加件计划，选择合格的供应商，严把进场验收关。 （3）做好劳动力准备，安排及时进场，进行人员考核，组织教育，保持动态平衡。（4）做好现场准备工作，对预制场地、防腐场地、组对场地、吊装现场、运输道路做好
二甲醚的生产方法有多种，工业装置以甲醇法为主。甲醇法分为气相催化脱水法和液相催化脱水法。其代表分别为西南院和山东久泰。合成气一步法直接合成二甲醚的生产技术尚不完善。 最近有两套10万吨/年二甲醚装置刚刚投产，分别是湖北天茂和河北中捷石化，设计单位分别是西南院和东华工程公司（大连化物所技术），都是甲醇气相法。 总体来讲，甲醇气相脱水法是用的比较广的一项技术。 二甲醚的生产方法主要有硫酸法、甲醇气相催化脱水法、合成气一步法直接合成二甲醚法。硫酸法虽然反应条件温和，甲醇单程转化率高（>85%），可间歇或连续生产，但设备腐蚀严重，残液及废水对环境污染严重，操作条件苛刻，产品难以脱除微量杂质，有异味，产品质量差，属淘汰工艺；而以合成气（H2+CO）直接法合成二甲醚的生产技术目前尚不成熟。二甲醚国内外现有大型工业生产装置主要采用成熟的甲醇气相催化脱水法。 表4-6 二甲醚生产工艺技术比较 对比项目甲醇气相催化脱水法合成气一步成法甲醇液相催化脱水法备注 [wiki]催化剂[/wiki] 固体酸催化剂(γ-Al2O3) 多功能催化剂以硫酸为主的复合催化剂（含磷酸） 原料精甲醇、粗甲醇富CO的合成气， 理想合成气组份H2/CO=1 精甲 醇气相法以粗甲醇为原料，成本大幅降低 技术成熟程度成熟技术有待完善成熟 流程长短流程略长，二甲醚的分离和精馏简单流程略短，二甲醚的分离和精馏较复杂流程长 甲醇单程转化率 78~88% 88~95% 反应温度,℃ 230~360 250~300 160~200 反应压力，MPa 0.1~0.5 2.5~6.0 0.04~0.15 反应系统材质碳钢或普通不锈钢石墨等耐酸腐蚀材料 甲醇消耗 1.40~1.43/tDME 1.41~1.45/tDME 电力消耗≤10kw.h≥100kw.h液相法电耗太高 水蒸汽 消耗 1.45t/tDME 1.44 t/tDME 投资比较低,投资系数100%(基准) 软件费及专利设备费高，总体投资较高/105%(按现有资料估算）高,投资系数/30~300% 液相投资高 产品质量≥99.9 ~99 ~99 工程放大简单,反应系统单系列在缺乏足够试验数据情况下，建设大规模装置，工程风险很大难度大,反应器需多套并联 毒性除甲醇外无其他有毒介质甲醇、一氧化碳等磷酸、磷酸盐毒性大、中间产物硫酸氢甲酯为极度危害介质 废酸处理无废酸处理问题无废酸处理问题需处理硫酸、磷酸等废酸 环境保护无“三废”有废水处理投资、能耗高
国内外二甲醚市场和生产工艺分析 国内外二甲醚市场和生产工艺分析 目前二甲醚
二甲醚及生产工艺 1、二甲醚的基本概况 二甲醚别名：甲醚 英文名称：methyl ether；dimethyl ether；DME CAS编号：115-10-6 分子式：C2H6O 结构式：CH3—O—CH3 二甲醚又称甲醚，简称DME。二甲醚在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℃）0.666，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。 二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，毒性极低；能溶解各种化学物质；由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。 2 生产原理 生产方法简介
目前国内外二甲醚生产方法主要有合成气一步法和甲醇法。甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相法。合成气一步法的工业化技术尚未成熟,理由是: ①现有的技术未经装置检验; ②即使按现有技术,其生产成本也高于甲醇气相法 反应方程式 合成气一步法以合成气(CO + H2 )为原料,合 成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成, 同时伴随CO的变换反应。其反应式如下。 2CO + 4H2 = 2CH3OH CO +H2O =CO2 +H2 2CH3OH =CH3OCH3 +H2O 总反应: 3CO + 3H2 =H3COCH3 +CO2 甲醇液相法： 甲醇脱水反应在液相、常压或微正压、130 ～130 ℃下进行。其化学反应式如下: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O 甲醇气相法： 催化剂为ZSM分子筛、磷酸铝或γ2Al2O3。 甲醇脱水反应的化学反应式如下。 主反应: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O
一、工程概况及有关参数 （一）工程概况 本工程为山东福承隆嘉化工有限公司，二甲醚、导热油、压缩空气管道安装工程。 工程地点：沂水庐山工业园 设计单位：潍坊润昌工程设计有限公司 施工单位：江苏兴安建设集团有限公司 工程工期：计划开工日期为2014年5月20日，竣工日期为2014年 7 月 1 日。（二）管道技术参数 1. 管道规格：φ420----------------------38 2. 管道材质：20＃钢 3. 压力管道类别：GC2.GC3 二、编制依据 （一） GB50235-2010《工业金属管道工程施工及验收规范》 （二） GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》 （三） GB50316-2000《工业金属管道设计规范》 （四） GB50236-2011《工业管道焊接工程施工规范》 （五） GB50275-2003《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》 （六） HGJ229-1991 《工业设备，管道防腐工程施工及验收规范》 （七） GB7231-2003 《工业管路的基本识别色、识别符号和安全标志》 （八）《压力管道安全管理及监察规定》 （九）中华人民共和国国务院令第393号《建设工程安全生产管理条例》 （十）业主提供的施工图纸、相关要求及施工现场条件 三、管道安装施工及检验 （一）施工准备工作 1. 技术准备 1.1. 开工前须办理好开工告知，经有关部门审批通过后方可施工。 1.2. 了解熟悉图纸、技术资料及有关标准、规范。 1.3. 认真察悉现场编制施工方案，做好深化设计，并做好与设计单位、建设单位的技术 交底工作。 1.4. 准备好必要的焊接工艺卡和焊接工艺评定。 2 施工准备 2.1. 查看现场，依据施工图，检查支架安装部位是否与其它管道交叉“打架”情况，检 查土建基础设施，与施工图的坐标、标高是否一致。 2.2. 准备好安放设备、材料及工具的库房，划出明火作业区。 2.3. 检查准备必备的施工设备，并到现场校通接通电源。 3 管道组成件及支承件的检验 3.1. 管道的组成件和支吊架材料必须有制造厂家的质量证明书，其质量不得低于国家现 行标准的规定。 3.2. 管道的组成件及管道支承件的材质、规格、型号、质量应符合设计文件的规定，并 进行外观检查。
国内二甲醚发展现状及市场前景 摘要：文章重点介绍了近年来国内二甲醚产业发展状况，分析了二甲醚在我国发展存在的优势和问题，对其市场发展前景进行了展望。 关键词：二甲醚发展现状市场前景 二甲醚是一种新兴的煤化工产品，具有燃烧热值高、污染小等优点。在国际原油价格高企的背景下，二甲醚部分替代石油产品具有一定的经济优势，国内市场对于二甲醚的认同程度也渐渐提高。目前，国内二甲醚的主要用途是按一定比例（10%左右）添加到液化石油气中，作为民用燃气；其次，还可以替代柴油，作为汽车燃料。另外，二甲醚在医药、农药、金属焊接等领域也有一定的应用。近年来，由于国际原油价格持续上涨，液化气生产成本增加。二甲醚以其独特的优势逐步开始在市场上推广。 1国内二甲醚生产现状 1．1 2007年国内二甲醚生产情况 据统计，2007年我国共有二甲醚生产企业30家，产能合计261.15万吨/年，产量约130万吨。其中，外购甲醇生产二甲醚的企业共23家，产能合计170.65万吨/年；自配甲醇装置的企业7家，产能合计90.5万吨/年。我国主要二甲醚生产企业情况见表1 1．2 2008年产能扩张情况 2008年我国有8个二甲醚项目投产，产能合计147.5万吨/吨。其中自配甲醇装置的项目有2个，产能合计16万吨/年。需要外购甲醇的项目共6个，产能合计131.5万吨/年。我国二甲醚总产能达到408.65万吨/年，其中自配甲醇的产能为106.5万吨/年，外购甲醇的产能为302.15万吨/年。2008年投产的部分二甲醚项目统计见表2。
1．3 2009~2010年产能扩张情况 2009年~2010年投产的二甲醚项目共14个，产能合计395万吨/年（见表2）。其中，自配甲醇的项目共7个，产能合计125万吨/年，需要外购甲醇厚的项目也有7个，产能合计270万吨/年。预计到2010年底，国内二甲醚产能将至少达到803.65万吨/年，其中需要外购甲醇的生产能力为572.15万吨/年，若开工率按90%计算，则这部分二甲醚产量为514.9万吨，至少需要市场采购甲醇772.4万吨。 2 我国发展二甲醚产业的优势 2．1 资源优势 我国煤炭资源丰富，发展以煤为原料的化工产品原料充足，有利于保障行业的可持续发展，也符合我国“缺油富煤”的资源结构。国内拥有煤炭资源的企业发展二甲醚产业在保障原料来源的同时，也可以降低生产成本，提高产品竞争力，因此优势更加明显。从经济性考虑，建立在煤矿附近的甲醇生产企业可能有效降低甲醇生产成本，进而可以将二甲醚的生产成本相应控制在一定范围。 2.2市场优势 在两大应用领域——替代液化石油气领域和替代柴油领域，二甲醚都有广阔的市场前景。2007年我国液化石油气表现消费量为2300万吨，柴油表现消费量为1.25亿吨。随着国内经济的持续发展，市场对于液化气石油气和柴油的需求量都将保持稳定增长。预计到2010年，国内液化气石油气和柴油的市场需求量将分别达到2600万吨和1.4亿吨。但是，由于我国石油资源匮乏，原油和液化石油气的对外依存度不断上升。因此，发展替代产品有利于缓解我国石油供需矛盾，降低石油对外依存度。如果按照液化石油气替代10%，柴油替代3%计算，2010年二甲醚的市场需求量将会达到680万吨甚至更多。由此可见，只要二甲醚推广工作进展顺利、配套设施能够尽快完善，二甲醚的市场前景将会非常乐观。 2．3 政策优势 2007年8月，建设部发布了《城镇燃气用二甲醚》标准。该标准的实施表明，二甲醚作为液化气石油气的替代燃料已具有合法身份，可以正式进入城镇作为替代燃料。同时，该标准的实施也为二甲醚的大范围推广铺平了道路。除了在政策上给予支持，我国政府在二甲醚技术开发上也加大了投入。2006年12月，久泰化工获得了国家发改委总额730万元的财政扶持资金。此外，政府还直接推动中央企业参与二甲醚生产。由中煤、中石化等5家企业联合组建的中天合创420万吨/年甲醇、300万吨/年二甲醚项目已经在内蒙古鄂尔多斯签约，
二甲醚市场前景浅析 甲醇气相催化脱水法是目前国内外使用最多的二甲醚工业生产方法。国内拥有该技术并已工业化的有西南化工研究设计院和四川天一科技股份有限公司、山西煤化所、上海石油科技研究院等。国外主要厂家有杜邦公司、阿克苏公司、德国联合莱茵褐煤公司等。 催化剂为ZSM分子筛，磷酸铝或氧化铝。甲醇脱水反应的化学反应式为： 2CH3OH=H3COCH3+H2O 主要副反应：CH3OH=CO+2H2 H3COCH3=CH4+H2+CO CO+H2O=CO2+H2 西南化工研究设计院和四川天一科技股份有限公司经过生产实践延伸开发的甲醇气相催化脱水法新技术目前处于国际领先水平，有以下几个优点： 1、与甲醇装置联产，可以粗甲醇为原料，节约蒸汽。 2、反应器采用多段冷激式固定床，副反应少，易于大型化。 3、采用独特的汽化塔技术，回收甲醇作为回流水使用，简化流程，较少投资。蒸汽消耗比国内外同类技术低0.5吨以上。 4、采用自行研发的专用催化剂，规模生产，活性高，热稳定性好，选择性高。 主要原辅材料消耗为：甲醇（粗甲醇折纯）1.41吨、中压蒸汽
1.40吨、电8kwh、催化剂0.054kg。 目前国内二甲醚的日产能为42500吨，由于供需严重不平衡，供大于求，当前实际产量不足产能的三成。进出口方面，2013年全年几乎无进口，2014年至目前无进口，生产成本方面业界往往以甲醇价格乘以1.4再加上250-300的加工成本。 当前河南地区甲醇市场稳定在2500-2530元/吨之间，由此推算甲醚的生产成本在3800元/吨，而山东地区二甲醚的售价在3800-3900。基本与成本相等。 二甲醚在当前的主要用途是用作抛射剂、制冷剂和发泡剂，其次是用作化工原料，生产硫酸二甲酯、烷基卤化物等，作为甲基化试剂。但其作为一种新型、清洁的民用和车用燃料，被看成是柴油、液化石油气和压缩天然气的优秀替代品，作为燃料的市场需求增长将会非常惊人。 其作为车用燃料存在的障碍主要为：1、现代柴油车的油箱、油路及进气系统都需要进行改造。2、储存和运输等方面需要专门建设。 3、二甲醚汽车实际应用可靠性和耐久性仍需要研究。除此之外，根据二甲醚公共汽车在我国目前运行的情况来看，主要有两个问题：1、二甲醚汽车成本过高，使得这类产品市场化运营困难重重。2、二甲醚热值仅是柴油热值的70%，是天然气的60%，行驶相同公里数燃料成本优越性并不明显，甚至高于天然气。有研究认为目前仅有2%用于汽车。 2008年1月1日，建设部发布《城镇燃气用二甲醚》行业标准，该标准表明，二甲醚作为液化气的替代燃料已具合法身份，可以正式
泸天化绿源醇业有限责任公司 年产40万吨甲醇10万吨二甲醚工程 电气工程总体 施工方案 中国化学工程第六建设公司 二○○四年三月三十一日
目录 1 编制说明 2 编制依据 3 工程概况 4 工程特点 5 电气工程施工技术措施 6 施工程序 7 主要分项工程施工方法及技术要求 8 施工进度及劳动力安排 9 主要施工机具计划 10 计量器具选择配备计划 11 质量保证措施 12 安全保证措施
1 编制说明 本施工技术方案针对泸天化绿源醇业有限责任公司年产40万吨甲醇、10万吨二甲醚项目投标片区电气分部工程主要分项工程主要工序编制，编写重点突出施工方法和技术要求。编写目的是让技术人员和电气工人在施工中有章可循，有条不紊，全面达到施工和验收标准，让业主满意。 2 编制依据 《电气装置安装工程电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范》 GBJ148-90 《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》 GBJ149-90 《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》 GBJ50254-96 《电气装置安装工程起重电气装置施工及验收规范》 GB50256-96 《电气设备交接试验标准》 GB50150-91。 《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》 GB50257-96。 《建筑电气工程施工质量验收规范》 GB50303-2002。 《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》 GB50168-92。 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50169-92。 《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》 GB50170-92。 《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》 GB50171-92。 《建设工程施工现场供用电安全规范》 GB50166-92。 《施工现场临时用电安全技术规范》 JGJ46-88。 泸天化年产40万吨甲醇、10万吨二甲醚施工招标文件。 3 工程概况 根据招标文件《5.1装置片区介绍及范围界定》，我公司拟投空分片区和转化片区。查看成达工程公司提供的本工程初步设计文件，空分片区有明确的电气内容说明，转化片区电气施工内容必定有，但工程量可能标在别的装置区。 空分装置的6kW负荷由甲醇变电所6kV系统直接供电，装置内设一6.3/0.4Kv低压
二甲醚市场分析报告 （现状及预测） 2010年4月
一、二甲醚市场情况 1、市场背景 本世纪头20年，是我国全面建设小康社会的重要时期，也是我国发展的重要战略机遇期。在经济快速发展的过程中，资源环境的约束日益突出，已经成为经济社会发展的主要瓶颈。 随着人口增加、工业化和城镇化进程的加快，特别是交通运输的快速发展，能源需求量将大幅度上升，经济发展面临的能源约束矛盾和能源使用带来的环境污染问题更加突出。 在我国现有能源供给的约束条件下，我国面临着能源供需结构性矛盾，能源自给安全压力以及巨大的环保压力。发展替代能源，实现传统能源之间、传统能源和新能源之间的替代是解决我国能源供需瓶颈，供需结构性矛盾以及减轻环境压力的有效途径。 我国能源的特征是“富煤、少油、贫气”。资料显示，我国有80%的煤是通过直接燃烧。因燃烧煤产生的二氧化硫的年排放量已达1900万吨，化学反应产生的大量臭氧、烟雾、酸雨和温室气体，造成我国的经济损失每年高达百亿元以上，成为世界上因大气污染排放造成损失最大的国家之一。据有关专家预测，中国的经济在20、30年内将保持7%或者更高的速度发展，同时中国的人口也将在30年后达到顶峰。在这20、30年间，中国的能源将越来越依靠进口。因此寻找一种清洁、高效的替代能源已经迫在眉睫。 在这种情况下，二甲醚作为一种新型的燃料脱颖而出，因为二甲醚具有：①广泛的可获得性：可以由煤制取。②燃烧排放污染小：二甲醚燃烧后的各项排放指标达到甚至大大低于目前世界上最严格的欧Ⅲ标准，被誉为21世纪的绿色燃料。③良好的可替代性：作为生活燃料，DME与LPG在物理性质上极其相似，并且完全可以利用现有的LPG运输、分配和贮藏设施，作为民用燃料燃烧时，二甲醚与天然气有着相似性，二者可以互换。作为车用燃料,可以很好地替代柴油。因此，DME对于我国资源利用和环境保护这两者的协调发展有着极为重要的意义。
目录 No table of contents entries found. 第一章、工程概况 工程名称：蒲城100万吨/年二甲醚项目职工公寓(001B) 地理位置：渭南市浦城县平路庙乡下寨村 建设单位：蒲城清洁能源化工有限责任公司 监理单位：陕西建安工程监理有限公司 设计单位：华陆工程科技有限责任公司 本工程结构为框架剪力墙结构，建筑面积17665.86㎡，1-6轴7层，建筑总高度23.800m，局部10层，建筑总高度34.300m ；7-13轴9层，建筑总高度30.600m，局部10层，建筑总高度34.300m ；±0.000相当于绝对标高为390.300m，基础垫层底标高-3.100m。 基础结构形式：本工程基础类型设计为钢筋砼条形基础。地基处理方式为灰土挤密桩复合地基。 基础施工内容：蒲城100万吨/年二甲醚项目职工公寓(001B)的基础工程（主要为-1.600米以下部位），主要施工内容包括基础砼垫层浇筑，基础底板及基础梁钢筋的制作与安装、模板安装与加固、混凝土的浇筑。 针对蒲城100万吨/年二甲醚项目职工公寓(001B)的具体情况及国家现行规范及图纸设计要求特编制本方案。 第二章、编制依据 1、本工程施工合同。 2、本工程建筑、结构及机电安装图纸。 3、建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2001）。 4、建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）。
5、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）。 6、国家、陕西省、渭南市颁布的现行的其它建筑结构和建筑施工、设备安装施工的各类规范、规程、验评标准及有关技术规程。 7、渭南市人民政府有关建筑工程管理、市政管理、环境保护等地方性法规及规定。 8、渭南市建筑工程有关质量管理、安全管理、文明施工管理制度。 第三章、施工准备 1、物资准备： 1.1、钢筋半成品运输进场。 1.2、模板放样下料完毕。 1.3、与商品混凝土供应商联系好对基础混凝土的连续供应。 1.4、基础工程所需要的其他一些物料完成报批及报验手续，并进场。 2、机械准备 2.1、各种木工机械、钢筋机械全部进场，安装调试完毕，并进行加工。 2.2、塔吊安装完毕，确保基础施工的垂直运输。 2.3、商品混凝土泵车提前联系准备。 2.4、平板振动器，插入式振动棒进行调试，准备使用。 3、人力资源准备 3.1、所有管理人员到位，坚守岗位完成自己的职责。 3.2、主体劳务队管理人员及各工种施工工人进场培训，交底。 4、技术准备 4.1、完成对主体劳务队管理人员及各工种施工工人的技术、安全、环保创卫及文明施工的交底。4.2、完成编制切实可行的基础工程施工方案。 第四章、施工组织
二甲醚的生产方法比较及市场预测 能源、环境和人口是当今全球进展战略的三大咨询题。能源是国民经济进展的基础资源和重要战略物质。石油产品是国民经济的“血液”。按照已探明的能源储量推测：全球石油可再坚持30~50年。与许多国家相比，我国的石油贮藏量并不多，因此受石油危机的阻碍也更大。面对石油的短缺，能源的不可再生性，以及国际上对环境的要求日高，国外早已提出代用燃料和燃料清洁化的开发方向。我国政府也已意识那个咨询题的严肃性，近期又反复强调抓紧开展这项工作。因此，近年来二甲醚的开发受到了越来越多的关注。 二甲醚是碳一化学中的一个拳头新产品，一样通过甲醇脱水获得。二甲醚亦称甲醚（CH3）2O，缩写DME，无色无毒气体或压缩液体，沸点-24℃，凝固点-140℃。其用途广泛，它不仅是一种重要的化工原料（可用于许多精细化学品的合成），而且也是一种清洁燃料和燃料添加剂；还可作为汽油和烯烃的中间体；在制药，农药等化学工业中有许多专门的用途；能够替代氯氟烃类（即CFC物质）用作溶胶喷射和制冷剂；高纯度的二甲醚可用作麻醉剂；此外，二甲醚还能够成为都市煤气和液化气的代用品，也可作为汽车燃料。 2、二甲醚的生产方法比较 2.1生产方法 工业上制取二甲醚的生产方法要紧有以下四种： （1）甲醇脱水法； （2）在生产甲醇时作为副产物经分离，精制而得到；
（3）合成气直截了当合成二甲醚（进展方向，目前正进行工业装置的中试时期）； （4）甲酸甲酯催化分解； 现时期大多数工业生产都采纳甲醇脱水法，该法有如下技术路线： A、以浓硫酸脱水反应 B、添加磷酸铝高温反应 C、催化反应 在以上三种技术中，浓硫酸脱水反应的方法，设备腐蚀严峻，操作条件差；磷酸铝高温反应的方法，甲醇转化率及二甲醚的选择性均较低。而改性固体酸催化的方法，尽管温度和压力条件要求较低，生产操纵比较容易，便于连续化工业生产，但甲醇蒸汽与固体催化剂表面接触面积有限，存在转化率低，二甲醚气体与反应气不易分离等缺点。针对以上情形，阳离子型液体催化反应法是近几年成功开发的一项专利技术，它采纳“液-液-气”工艺路线，甲醇分子与催化剂分子接触充分，因而转化率高，二甲醚气体极易脱离液相。而且投资少，能耗低，收率高、成本低，且具较强的市场竞争力。 2.2反应特点 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（＜0.1MPa）条件下脱水。 （3）反应平和稳固，能耗少，易操纵。 （4）无污染、无腐蚀。