年产10万吨二甲醚工艺设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述化学工程与工艺年产10万吨二甲醚工艺设计一、前言近几年来，随着二甲醚（DME）建设热潮的兴起，在我国二甲醚工艺技术有了进一步发展，也达到国际先进水平。从技术上来讲，国外二甲醚技术并没有明显优势。在我国早期的二甲醚工业生产都采用甲醇经硫酸脱水制成。因为该方法腐蚀严重，环境污染大而被逐渐淘汰。现国内制取二甲醚主要采用甲醇气相催化脱水工艺，又称为两步法。这种生产工艺腐蚀小，无污染，但要先获得甲醇，而后才能制得二甲醚，所以此法生产二甲醚投资大、能耗高、成本高，产品价格直接受甲醇市场影响，抗风险能力差。一步法制二甲醚工艺是由气体直接通过催

2、化剂床层合成，是一氧化碳与氢通过双效催化反应而制得。一步法与两步法相比，虽具有明显的经济效益，由于该工艺反应中会发生类似于合成氨厂的变换反应，产生二氧化碳，不仅需要增加脱碳设备的投资，而且增加了原料消耗，成本较高。现有的二甲醚技术虽然已取得成功，不过仍不完善。目前二甲醚的生产方法有一步法和二步法。从理论上说，一步法与甲醇脱水二步法相比，具有工艺过程简短、合成气转化率高等优点，但催化剂寿命较短，设备复杂，产物分离难度大，能耗高，还不够成熟，国内外尚无规模较大的生产装置。目前国内外公布的大型二甲醚建设项目绝大多数采用二步法工艺技术，说明该法有较强的

3、综合竞争力。(文献[1][2][6])通过两步法是先合成甲醇，然后甲醇在催化剂作用下脱水生产二甲醚，又可分为液相法和气相法。液相法早期采用浓硫酸为脱水剂，反应温度较低（130~160℃），甲醇单程转化率高，可达80%以上。但对设备腐蚀性极强，中间产物硫酸氰甲酯剧毒，排放存在稀酸污染。国内新上装置已改用硫磷混合酸催化剂，情况有所改善。气相法是在氧化铝或分子筛催化剂的作用下，使甲醇在气固相催化反应器中脱水生成二甲醚。甲醇转化率在75%~85%，二甲醚选择性大于99%，工艺成熟简单，对设备材质无特殊要求，基本上无三废及腐蚀问题，装置易于大型化，是目前

4、国内外生产二甲醚的主要方法。在国内外均已成功研究出成熟的两步法二甲醚生产技术并工业化。国际上以德国鲁奇公司的技术具有代表性，目前单套装置规模已达到100万吨/年以上。国内技术以西南化工研究院的自主开发技术为代表。(文献[4])目前在我国虽然已掌握二甲醚生产技术，并建成多套生产装置，但当前在我国建立以二甲醚为中心的能源系统，所面临的最大挑战仍是开发高效、低耗、环保的二甲醚生产技术。西南化工研究院从1985年开始进行两步法合成二甲醚的技术研究。1991年，该院100吨/年甲醇气相脱水制二甲醚中试研究项目被原国家科委列为‘八五’攻关项目，该项目199

5、7年通过原国家科委组织的验收。从1994年采用该技术建成第一套1万吨/年工业化装置投产，到2006年6月，该技术在国内已转让20余套。目前，该技术经不断完善已达到国际先进水平，主要特点有：一是反应器采用多段激冷式固定床（专利技术）。既避免了绝热式固定床反应器温升太高造成副反应增加、甲醇单程转化率偏低的缺点，又克服了换热式固定床和等温管式固定床反应器尺寸大、催化剂装填容量小的不足。二是新型的汽化塔和分离工艺，不设置用于回收未反应甲醇的提浓塔（专利技术）。简化了流程、减少了投资，每吨二甲醚产品蒸汽消耗比国外同类技术可减少0.5吨以上。三是以二甲醚精

6、馏塔塔釜排出的甲醇水溶液做反应尾气洗涤塔的吸收剂，减少了外排尾气中的甲醇含量，降低了甲醇消耗。（文献[12][14]）二甲醚技术进步的关键在于生产工艺和关键设备的优化设计上，最重要的是高效催化剂的研发和合成反应器优化设计两个环节。好的催化剂选择性高，从而产品收率也高，反应器对产品收率的影响也很大。因此，研发单位都是将催化剂和反应器技术进行打包推广。清华大学的二甲醚技术在这些方面具有优势。清华大学开发的二甲醚技术采用自己研发的专用高效固体酸催化剂和等温反应器，催化反应操作温度不超过300℃，合成过程基本不产生副产物，因此，原料消耗基本上能够达到化

7、学计量上的理论值，即1.39吨甲醇就能够生产1吨二甲醚，产品除了二甲醚就是水。传统的液相法二甲醚技术是用浓硫酸作催化剂，存在环境污染严重、设备腐蚀和生产成本高等缺点，目前已逐渐被其他技术所替代。山东久泰化工科技股份有限公司对传统液相法二甲醚工艺所使用的催化剂进行了改进，开发出独具特色的新型液相法二甲醚技术，并于2001年9月率先建成了当时国内最大的5000吨/年二甲醚生产装置。目前该公司已形成了3万吨/年燃料二甲醚的生产能力。近年来，该公司一直致力于在国内推广其液相法二甲醚技术。（文献[3]）催化剂作为二甲醚生产工艺的关键技术正在不断获得突破。

8、国内甲醇气相法制二甲醚技术的领军单位———西南化工研究设计院，继攻克二甲醚催化剂关键技术后，正在配合二甲醚装置大型化的发展趋势，攻关二甲醚大型化催化剂