【正文】 表32 查文獻[4]計算得二甲醚、甲醇的特殊點的粘度/cP溫度/℃===二甲醚甲醇已知： =，=，=，=500,L=，V=，A=?！?=(kmol溫度下：， kcal/(kmol進料質(zhì)量流量 =++=摩爾流量 =，，摩爾分率 %，%，%質(zhì)量分率 %，%，%,二甲醚甲醇的汽液平衡數(shù)據(jù)可依據(jù)Antoine方程（）計算，所得二甲醚甲醇的txy數(shù)據(jù)如下表，其中二甲醚、甲醇的Antoine方程常數(shù)查自化學(xué)工程師手冊[4]P5P55?！? △t==℃ =107 kcal/h選用兩個塔底再沸器，則每個再沸器的換熱面積為：=/2=選取再沸器的型號[2]為：Ф4503000，換熱面積為F= 表20 汽化塔主要設(shè)計參數(shù)匯總表塔頂塔釜進料精餾段提餾段氣相摩爾流量（kmol/h）液相摩爾流量（kmol/h）氣相質(zhì)量流量（kg/h）液相質(zhì)量流量（kg/h）摩爾分率質(zhì)量分率氣相平均相對分子質(zhì)量液相平均相對分子質(zhì)量氣相平均密度（kg/m3）液相平均密度（kg/m3）溫度/℃平均粘度（mPa其中 ——甲醇的蒸發(fā)潛熱；水的蒸發(fā)潛熱蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系： 其中——對比溫度。工藝設(shè)計的該催化劑可使甲醇的一次性轉(zhuǎn)化率≥80﹪，選擇性指標(biāo)接近100﹪。由于二甲醚反應(yīng)轉(zhuǎn)化率在低壓下較高，因此二甲醚反應(yīng)器的操作壓力不宜太高，而二甲醚精餾塔在較高壓力操作時DME的損失較小，基于上述原因，二甲醚合成系統(tǒng)壓力控制略高于二甲醚精餾系統(tǒng)。用自制的銅基雙功能催化劑在一定的反應(yīng)條件下，合成氣中CO轉(zhuǎn)化率可達90%，DME在有機產(chǎn)物中的選擇性95%。主要反應(yīng)構(gòu)成如下:4H2+2CO=2CH3OH2CH3OH= CH3OCH3+ H2O CO+ H2O=CO2+H23 H2+3CO = CH3OCH3+ CO2該工藝實質(zhì)上是把合成甲醇及甲醇脫水同步反應(yīng)合并在一個反應(yīng)器內(nèi)，其關(guān)鍵是選擇高活性及高選擇性的雙功能催化劑。最早采用的脫水劑是濃硫酸，反應(yīng)在液相中進行。V2 H2O、CH3OH標(biāo)準(zhǔn)樣的進樣量ml。小鼠吸入 貓 吸入 人 吸入目前日本和印度都研究在中東建設(shè)大型二甲醚裝置，將二甲醚運回國內(nèi)作發(fā)電燃料的可行性，其它許多發(fā)達國家都在進行二甲醚作為替代燃料的研究，解決全球能源緊張的局面。該裝置將采用JEE工藝從合成氣間接生產(chǎn)DME。日本東洋工程公司（TEC）完成建設(shè)單系列250萬噸/年另外，陜西新型燃料燃具公司開發(fā)成功了二甲醚液化氣灶(JZMZ一A型)，將大大促進二甲醚作為燃料在我國的推廣和普及。第二，DME混烴燃料市場。到2006年，發(fā)展到30多家生產(chǎn)企業(yè)，年生產(chǎn)能力約48萬噸，產(chǎn)量約32萬噸，開工率67%。Bohnenn報道了用DME與氟里昂混合制成特種制冷劑，通過大量實驗后，認(rèn)為隨著DME含量的增加，制冷能力增加，能耗降低并且在冷凍食品時可免除異味和臭味。隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重及石油資源的日益匱乏，對二甲醚的需求量迅速增加，因此二甲醚的合成研究已成為各國科技人員的研究焦點。當(dāng)溫度在37．8℃時，二甲醚的蒸汽壓低于1378kPa，符合液化石油氣的要求（如表11）所示。表3 2006年我國DME主要生產(chǎn)廠家及其能力企 業(yè)生產(chǎn)工藝生產(chǎn)能力（噸/年）廣東中山凱達有限公司重慶英力燃化有限公司江蘇昆山化工廠武漢青江公司吳縣合成化學(xué)廠上海申威氣霧劑公司河南沁陽紫陽鄉(xiāng)河南內(nèi)鄉(xiāng)化工局無錫新苑化工集團貴州宏華新能源公司榆次燃料化工公司安徽蒙城化肥廠義烏光陽化工公司渭河煤化工集團公司陜西新型燃料燃具公司山西渾源化肥廠山東臨沂魯明化工有限公司湖北田力實業(yè)公司廣州廣氮集團公司云南解化集團公司山東久泰股份有限公司湖南雪納新能源有限公司中國瀘天化股份有限公司中國瀘天化股份有限公司山西潞安陜西神華寧夏銀川內(nèi)蒙古鄂爾多斯市山東臨沂市兩步法氣相脫水漿態(tài)床一步法兩步法氣相脫水兩步法液相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水漿態(tài)床一步法兩步法液相脫水固定床一步法兩步法氣相脫水兩步法液相脫水兩步法液相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水古定床一步法流態(tài)床一步法流態(tài)床一步法流態(tài)床一步法12500（94/98年分期投產(chǎn)）3000（04年4月試產(chǎn)/已停）1000（91年3月試產(chǎn)）1500（95年9月試產(chǎn)）1000（96年7月試產(chǎn)）800（95年3月試產(chǎn)）10000（04年1月試產(chǎn)）10000（04年8月試產(chǎn)）10000（03年5月試產(chǎn)）5000（05年3月試產(chǎn)）10000（04年12月試產(chǎn)）5000（04年10月試產(chǎn)）2500（98年9月試產(chǎn)）10000（05年10月試產(chǎn)）500（97年6月試產(chǎn)）5000（01年1月試產(chǎn)）★5000（04年12月試產(chǎn)）1500（97年9月試產(chǎn)，現(xiàn)停產(chǎn)）5000（98年10月試產(chǎn)）5000（06年2月試產(chǎn)）★30000（05年12月試產(chǎn)）30000（05年11月投產(chǎn)）10000（03年8月投產(chǎn)）100000（05年9月投產(chǎn)）150000（籌建中）200000（籌建中）830000（籌建中）1000000（籌建中）近幾年DME生產(chǎn)規(guī)模較大的有山東臨沂魯明化工有限公司、廣東中山精細(xì)化工實業(yè)有限公司、江蘇吳縣合成化工廠、江蘇昆山化工原料廠、湖南雪納新能源有限公司、山東久泰科技股份有限公司等企業(yè)，年總產(chǎn)量已超過10萬噸。其中中科院山西煤化所研制的甲醇制二甲醚催化劑，催化與分離精制工藝，可用于生產(chǎn)燃料級（95%一98%)與化工級(99%)二甲醚，特別適合于已有甲醇的中小氮肥廠建立中小規(guī)模(100住一3000噸/年)的生產(chǎn)裝置。2000年，全球有400萬輛LPG汽車，400萬輛乙醇汽車、100萬輛CNG汽車，還有部分甲醇汽車。BP公司、印度天然氣管理局、印度石油公司合作投資6億美元（各持股50%、24%、24%）計劃建設(shè)商業(yè)規(guī)模的DME生產(chǎn)廠，建設(shè)工作已于2002年開始。阿莫科公司已與丹麥托普索公司（Haldor Topsoe）簽訂了進一步開發(fā)二甲醚技術(shù)的協(xié)議。當(dāng)與氰化氫反應(yīng)時則生成乙腈。試劑與材料： Porapak Q(50～80目)有機擔(dān)體（進口） 聚乙二醇（PEG）1500色譜固定液 GDX502（60～80目）色譜擔(dān)體 氫氣載氣 純度≥% 丙酮 分析純 無水甲醇 分析純 無水乙醇 分析純 標(biāo)準(zhǔn)氣：NCHCOC2HC3H6（由西南化工研究院提供） H2O、CH3OH標(biāo)準(zhǔn)樣制備()、（）,（）于干凈玻璃瓶中搖勻備用。本設(shè)計可以充分利用湖南及周圍省份的便利資源并以甲醇為原料發(fā)展市場前景廣闊的清潔燃料級二甲醚，對發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟及解決能源問題注重環(huán)保方面都有著重要的作用且前景廣闊。在小試1000h工作的基礎(chǔ)上進行了單管試驗。華東理工大學(xué)進行的是氣、固、液三相一步法合成工藝研究，已完成小試，未進行中試，現(xiàn)希望與有關(guān)單位合作進行中試研究。然后通過一種專利催化劑，操作條件200300℃和3080Mpa。粗甲醇中間罐的稀甲醇液體由屏蔽泵加壓輸送至甲醇回收塔進行精餾分離，塔頂分餾出精甲醇組分，塔底分離出廢水，精甲醇蒸汽被循環(huán)水冷卻成常溫精甲醇液體，經(jīng)計量后進入回收甲醇中間罐。飽和水蒸氣是一種應(yīng)用最廣的加熱劑，由于飽和水蒸氣冷凝時的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽的壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。s；A——；L、G——液體、氣體質(zhì)量流速；、——氣體、液體密度；g——重力加速度?！?，則交換熱量為換熱面積 查文獻選取換熱器型號[2]為: Φ4503000，換熱面積F= m2（4）第一冷凝器的計算選型：熱流體進口溫度170℃，出口溫度100℃；冷凝水的進口溫度20℃，出口溫度為35℃?！?= kJ/(kmol 填料層高度的計算（1）精餾段：查得壓降（2）提餾段：查得壓降全塔高度 附屬設(shè)備的選型計算（1）冷凝器選用列管式冷凝器，逆流方式操作，冷卻水進口溫度為25℃，出口溫度為35℃。K) kcal/(kmol℃)℃則換熱面積為。K)溫度下： 注：數(shù)據(jù)來源于化工工藝設(shè)計手冊[3]2819塔頂 （2）塔頂以0℃為基準(zhǔn)，0℃時塔頂上升氣體的焓值為 （3）回流液的焓 kcal/(kmol代入式中求得，= 于是得圓整后：D=，空塔氣速u= m/s（2）提餾段塔徑計算已知： =，=，=，=500,L=，V= kg/h，A=?！?= kJ/(kmol℃)。本汽化塔設(shè)計選用25。結(jié)合甲醇脫水反應(yīng)式可得下式：kg/kmol 汽化塔及其附屬設(shè)備的計算選型 物料衡算已知F′=103kg/h，xF′=90%，xD′=99%,xW′=%（以上均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），kg/kmol摩爾分率： 進料平均相對分子質(zhì)量 M平均=%+%=則進料摩爾流量為：kmol/h總物料 ； 易揮發(fā)組分 ； 帶入數(shù)據(jù)解得： D=塔頂產(chǎn)品平均相對分子質(zhì)量 M=%+(%)=塔頂產(chǎn)品質(zhì)量流量 D==103kg/h塔釜產(chǎn)品平均相對分子質(zhì)量 M=%+(%)=塔釜產(chǎn)品質(zhì)量流量 W==103kg/h表8 物料衡算結(jié)果表單位進料F塔頂D塔釜W物料kg/hkmol/h103103103組成質(zhì)量分率摩爾分率90%%99%%%%表9 甲醇水平衡時的t、x、y數(shù)據(jù) [3] 平衡溫度t100液相甲醇x0100氣相甲醇y0100根據(jù)汽液平衡表（即xyt表），利用內(nèi)插法求塔頂溫度tLD、tVD，塔釜溫度tW，進料液溫度tF塔頂溫度tLD、tVD ℃ ℃塔釜溫度tW ℃進料液溫度tF ℃回流比的確定：由表9的數(shù)據(jù)繪制xy圖由圖（圖略）可知進料平衡曲線為不正常平衡曲線，為減小誤差，用作圖法求最小回流比Rmin由點a（xD,xD）向平衡線作切線，交軸于b（0，），即精餾操作線截距，所以，所以。常溫含水粗甲醇作為本工藝流程的原料，由往復(fù)泵定量輸送至合成工序的汽化塔進行汽化提純，并由液態(tài)轉(zhuǎn)化成飽和氣態(tài)，再進入電加熱爐過熱至250℃以上溫度，過熱后的甲醇原料蒸汽以逆流方式進入固定床合成塔，在氧化鋁型固定床中進行縮水反應(yīng)生成氣態(tài)二甲醚和水（反應(yīng)溫度控制在280℃450℃之間，一次轉(zhuǎn)化率不小于75%），反應(yīng)產(chǎn)物中包括有二甲醚、水以及未反應(yīng)的甲醇蒸汽。丹麥Lyngby在一套50kg/d中試裝置中完成12000h操作之后，HaldorTopsoe Als宣稱其由天然氣直接合成二甲醚的催化法已準(zhǔn)備好放大。國內(nèi)山西煤化所開發(fā)的是三相漿態(tài)床一步法合成技術(shù)，已進行中試(規(guī)模100噸/年)，于2001年9月份完成中試。擴大試驗于1992年3月通過鑒定。由于二甲醚用耐壓罐車或裝入鋼瓶后運輸很安全便捷，因此從成本上考慮，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該選擇在富產(chǎn)煤炭或天然氣的地區(qū)（甲醇兩步法生產(chǎn)則可考慮少些），年產(chǎn)規(guī)模至少要在萬噸以上，并且盡可能在工藝上實現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)。稱量裝滿試樣的鋼瓶，計算出試樣的重量，要求把試樣內(nèi)的20%排掉，重量不足時應(yīng)重新取樣。二甲醚可作為烷基化合劑，在很多場合中，它具有甲基化反應(yīng)性能，例如在硅酸鋁催化劑存在的條件下，二甲醚可以與苯發(fā)生烷基化反應(yīng)而生成甲苯、二甲苯及多烷基苯。日本一個開發(fā)合成二甲醚技術(shù)的國家計劃已經(jīng)展開，NKK公司、太平洋碳鋼公司和住友金屬工業(yè)公司將利用通產(chǎn)省提供的資金(18億日元)進行相關(guān)的研究與開發(fā)工作，目標(biāo)是設(shè)計一種方法通過用煤氣和最新開發(fā)的催化劑直接合成低成本的二甲醚。比單獨建設(shè)甲醇裝置僅高約10%。國外DME的主要生產(chǎn)廠家有美國的Dupont公司、荷蘭的AKZO公司、德國的DEA公司和 UnitedRhine Lignite Fuel 公司等。我國早期二甲醚的生產(chǎn)能力很低，只有江蘇吳縣合成化上廠、武漢硫酸廠等少數(shù)幾個廠家生產(chǎn)，總產(chǎn)量約為3000噸/年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)市場的需求，高純度二甲醚(%)全部依賴進口。寧夏煤炭資源豐富，但因為地處西部，且鄰省陜西、內(nèi)蒙古、甘肅等均為富煤省份，煤炭外運十分困難。DME作為民用燃料比液化氣具有更優(yōu)良的物理化學(xué)性能（如表1，表2所示）。二甲醚（DME）常溫常壓下是一種無色低毒的可燃性氣體，性能與液化石油氣相似，燃燒時不析碳，無殘液，燃燒廢氣無毒，是一種理想的清潔燃料。第二，D