【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計中堅持技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀、適用，縮短建設(shè)工期、保證工程質(zhì)量、降低工程造價、提高投資效益。 本設(shè)計結(jié)合具體的條件和特點，按照以下原則進(jìn)行設(shè)計： 1) 總平面布置 總平面布置應(yīng)盡量保證安全生產(chǎn)，工作，盡量減少占地面積。 根據(jù)無錫市當(dāng)?shù)氐匦物L(fēng)向狀況，將廠區(qū)按南北劃分，生活辦公區(qū)盡量安置在廠區(qū)的南側(cè)，生產(chǎn)區(qū)和生活辦公區(qū)有一定的間隔，主要分布在廠區(qū)的北側(cè)，生產(chǎn)區(qū)的東側(cè)有 1200 平方米的空 地，用于今后的擴(kuò)建。 總圖布置要合理利用空地及現(xiàn)有的輔助設(shè)施，特別注意廠區(qū)車間之間的協(xié)調(diào)。 廠區(qū)內(nèi)排水系統(tǒng)和消防系統(tǒng)完善。 2) 設(shè)計規(guī)模 年產(chǎn)二甲醚 10 萬噸，副產(chǎn)二氧化碳 7萬噸。 3) 工作制度 年工作 8000h，四班三運轉(zhuǎn)。 4) 廠址 江蘇省無錫市，聯(lián)合化工總廠的東南側(cè)。 5) 二甲醚工藝 6 采用合成氣一步法制二甲醚工藝。 6) 給排水 供排水管線由母廠安排，和母廠統(tǒng)一安置。 7) 供電及通訊 廠內(nèi)變壓器容量按 10 萬噸 /年規(guī)模考慮，廠外線路負(fù)荷按 20 萬噸 /年規(guī)模容量預(yù)留。 8) 控制 采用 DCS控制系統(tǒng)作為生產(chǎn)主要監(jiān)控手段。 9) 產(chǎn)品儲存 二甲醚產(chǎn) 品可存儲 7 天，二氧化碳產(chǎn)品可存儲 7天。 10) 行政、輔助設(shè)施 新建辦公樓、食堂等輔助設(shè)施。 11) 環(huán)保 循環(huán)利用甲醇水作為吸收劑，多余甲醇水進(jìn)行后續(xù)的加工，實現(xiàn)零排放。除少量固體催化劑外，無其它工業(yè)廢物的排放。 本項目為新建生產(chǎn)能力為 10萬噸 /年的燃料二甲醚廠，運用合成氣一步法工藝實現(xiàn)二甲醚的合成。原料合成氣由聯(lián)合總廠通過管道運輸直接供給。 本項目以生產(chǎn)燃料二甲醚為主要產(chǎn)品，副產(chǎn)品為二氧化碳。 本項目建于江蘇省無錫市，占地面積總為 17000 平方米，其中廠區(qū)面積為5000 平方米，綠化帶面積為 1800 平方米。 本項目建設(shè)投資 15085 萬元，其中 固定資產(chǎn)費用 13147 萬元 ， 其他資產(chǎn)費用（無形資產(chǎn)投資） 300 萬元， 基本預(yù)備費 1578 萬元。 二甲醚工段控制采用 DCS 控制系統(tǒng)作為主要監(jiān)控手段。 廠內(nèi)生產(chǎn)、生活用水由總廠水源站提供，本工廠負(fù)責(zé)廠內(nèi)供水管網(wǎng)設(shè)計。 生活污水經(jīng)化糞池、食堂污水經(jīng)隔油池后排入廠區(qū)排水管網(wǎng)，統(tǒng)一收集在污水集水池內(nèi)，由總廠所屬污水處理廠汽車定期拉運集中處理。 新建產(chǎn)品儲罐兩個，原料臨時儲罐一個，精餾塔兩個，吸收塔兩個。 采用固定床和漿態(tài)床聯(lián)合的反應(yīng)器。 廠內(nèi)設(shè)分析化驗室及日常維修裝備。 本廠 勞動定員為 96 人，設(shè)計建設(shè)工期 12個月。 本廠余熱基本可滿足工藝換熱需求的熱量，不需外加熱公用工程，剩余熱值較低的可用于生活供暖。 7 本項目實施后，所生產(chǎn)的二甲醚完全符合燃料級二甲醚的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且生產(chǎn)成本低，市場競爭力強，有較可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 本廠建成后，環(huán)境保護(hù)完全達(dá)到國家和地方環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。 8 2 項目可行性論證 建設(shè)意義 二甲醚 (Dimethyl Ether，縮寫為 DME)是一種用途廣泛的化工產(chǎn)品，目前主要用于氣霧制品噴射劑、氟利昂替代制冷劑、溶劑等，高純度的二甲醚可用作麻醉劑；另外二甲醚也可用于 許多精細(xì)化學(xué)品的合成。二甲醚含氫量高，且易液化，易貯存、燃燒效率高、污染低，可替代煤氣、液化石油氣（簡稱 LPG）作民用燃料。同時，二甲醚具有較高的十六烷值，可直接用作汽車燃料替代柴油。二甲醚作為清潔燃料方面的發(fā)展前景潛力巨大，已經(jīng)得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。 我國是一個石油產(chǎn)品的消費大國，但同時又是一個石油資源較貧乏的國家，隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，石油產(chǎn)品需求正以兩位數(shù)的速度增長，同時我國石油消費和石油進(jìn)口維持相當(dāng)高的增長速度， 2020 年石油產(chǎn)品的進(jìn)口量已達(dá) 7000 萬噸以上，預(yù)計 2020 年將達(dá) 到總需求量的 40～ 50%。這使我國的石油供應(yīng)、消費、進(jìn)口及國家能源戰(zhàn)略安全形勢非常嚴(yán)峻，成為西方國家關(guān)注的焦點之一。石油是保障國家經(jīng)濟(jì)命脈和政治安全的重要戰(zhàn)略物資，在國際政治、經(jīng)濟(jì)乃至軍事舞臺上常常扮演重要角色。 1999 年我國原油凈進(jìn)口量占世界原油貿(mào)易總量的 %， 2020 年凈進(jìn)口份額提高到 %。 2020 年我國從中東進(jìn)口的石油占進(jìn)口總量的 %，預(yù)計 2020 年我國石油進(jìn)口量將可能高達(dá)消費總量的 40%，全年進(jìn)口石油 億噸。對石油資源的爭奪是美、日中東戰(zhàn)略的核心。“ ”事件和美國對伊拉 克戰(zhàn)爭從根本上改變了該地區(qū)的地緣政治結(jié)構(gòu)，近來中東地區(qū)的發(fā)展局勢，使我國石油供應(yīng)的戰(zhàn)略安全受到重大威脅。國際政治形勢的不穩(wěn)定性，要求我國必須盡快采取保障能源供應(yīng)安全的措施，盡可能對可能產(chǎn)生的能源危機有相應(yīng)的戰(zhàn)略應(yīng)對措施，以保障能源供應(yīng)的戰(zhàn)略安全，推動經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。我國《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十個五年計劃綱要》把抓緊解決好石油等戰(zhàn)略資源列為重要指導(dǎo)方針之一，并明確把開發(fā)石油替代產(chǎn)品、維護(hù)國家能源安全作為能源戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。 然而，我國的石油資源比較貧乏，石油資源比較貧乏，人均石油資源量只有世界人均水平的五分之一 。到 2020 年底，我國累計探明的石油地質(zhì)儲量 200 多億噸，剩余可采儲量為 33 億噸，僅占世界的 %。資源品位不高、開采難度較大、生產(chǎn)成本增加，致使我國近幾年石油年產(chǎn)量一直徘徊在 億噸左右，如果沒有重大發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量大幅度增加的可能性不大。預(yù)計 2020 年，我國石油需求量為 億噸，缺口達(dá) 億噸，自給率只有 50%左右。如此大規(guī)模的石油缺口， 9 增加了我國對國外資源的依賴程度，世界石油市場稍有“風(fēng)吹草動”，出現(xiàn)暫時和局部的供應(yīng)短缺以及油價的異常波動，都將對我國石油供給和國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重大影響和嚴(yán)重地沖 擊，將直接威脅到我國的經(jīng)濟(jì)安全乃至政治安全和社會穩(wěn)定。石油安全問題已成為我國不可回避的現(xiàn)實問題。 為了實現(xiàn)國家能源供應(yīng)多樣化，除大力開拓國內(nèi)外石油的多渠道供應(yīng)以外 ,利用我國豐富的煤炭資源 ,采用潔凈煤技術(shù)生產(chǎn)油品和石油替代產(chǎn)品是我國能源政策的重要組成部分，也是保證我國能源的重要措施。與石油相比，我國更擁有豐富的煤炭資源，我國是世界最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國。到 1999 年底，我國累計探明的煤貯量超過 10000 億噸，煤貯量占已探明的各種能源 (煤炭、石油、天然氣及水電 )總儲量的 90%。然而我國每年有 80%的煤炭用于直 接燃燒，資源平均利用率還不足 30%,這不僅嚴(yán)重地浪費了有限的煤炭資源，而且也使環(huán)境受到嚴(yán)重的污染。二甲醚是一種可以替代燃油的化學(xué)品，發(fā)展以煤為原料的燃料二甲醚產(chǎn)業(yè)，對于緩解我國石油供需矛盾具有重要意義，符合國家產(chǎn)業(yè)政策。 用合成氣一步法合成甲醚是未來生產(chǎn)二甲醚的主導(dǎo)方法。本項目旨在建設(shè)一個工業(yè)示范工廠，從中探索和研究合成氣一步法制二甲醚的關(guān)鍵技術(shù)，為將來大規(guī)模一步法生產(chǎn)二甲醚提供可靠的經(jīng)驗和技術(shù)。 用合成氣一步法合成甲醚是未來生產(chǎn)二甲醚的主導(dǎo)方法。本項目旨在建設(shè)一個工業(yè)示范工廠，從中探索和研究合成氣一步法制 二甲醚的關(guān)鍵技術(shù)，為將來大規(guī)模一步法生產(chǎn)二甲醚提供可靠的經(jīng)驗和技術(shù)。 市場預(yù)測 二甲醚及副產(chǎn)品 二甲醚，又稱甲醚 (Methyl Ether)、氧二甲， 沸點為 24℃，凝固點為 140℃。常溫常壓下是一種無色的可燃?xì)怏w，具有輕微的醚香味；具有惰性，在空氣中十分穩(wěn)定，不易自動氧化，無腐蝕性，毒性很弱；具有優(yōu)良的混溶性，易溶于汽油、四氧化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多種有機溶劑，加入少量助劑 (如酒精 )后就可與水以任意比例互溶。 二甲醚目前主要用于氣霧制品噴射劑、替代氟利昂作制冷劑、溶劑等，高純度的 二甲醚可用作麻醉劑；另外也可用于許多精細(xì)化學(xué)品的合成，如硫酸二甲酯、烷基鹵化物、 N， N－二甲基苯胺、乙酸甲酯、醋酐、碳酸二甲酯、二甲基硫醚、乙二醇二甲醚系列醚化物等。二甲醚含氫量高，且易液化，易貯存、燃燒效率高、污染低，可替代煤氣、 LPG 作民用燃料。同時，二甲醚具有較高的十六烷值，可 10 直接用作汽車燃料替代柴油。 1) 作為精細(xì)化工產(chǎn)品 二甲醚是一種附加值很高的精細(xì)化工產(chǎn)品，它在醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥等工業(yè)中有許多獨特的用途。它可用于甲基烷基化劑，也可作溶劑、浸出劑、冷凍劑及噴霧劑等。 二甲醚合成的甲醛可聚合成高濃度聚甲醛 ；與發(fā)煙硫酸或三氧化硫氣相反應(yīng)生成硫酸二甲酯；與苯胺蒸汽反應(yīng)生成高純度 N— N 二甲基苯胺；羧基化制得醋酸甲酯，同系化生成醋酸乙酯，可制醋酐或醋酸乙烯的母體；亞乙基二甲酯脫水可制得乙烯。 二甲醚目前最大的市場是用于氣溶膠產(chǎn)品。由于二甲醚是一種優(yōu)良的氣溶膠噴霧劑載體，在制造殺蟲劑、化妝品、日用化學(xué)品等方面被廣泛采用。 二甲醚的冷凝蒸發(fā)性能接近氟利昂，但它又不會破壞臭氧層，是一種用來替代氟利昂作制冷劑的優(yōu)良環(huán)保產(chǎn)品。 2) 替代液化石油氣 二甲醚的物理性質(zhì)與液化石油氣相似，可替代液化石油氣作為民用燃料。其特點一是可燃性好 ，二甲醚本身就是含氧燃料添加劑，其燃燒充分、完全，無碳析出，幾乎無殘留物 。 廢氣無毒，符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；二是液化壓力低，常溫下二甲醚蒸汽壓力約為 ，低于液化氣和天然氣，在室溫下就可壓縮成液體，可用液化氣儲罐灌裝，能確保運輸安全，同時因其常溫下為氣體，不需預(yù)熱，隨用隨開，快捷方便；三是無毒性，二甲醚對人體呼吸道、皮膚有輕微刺激作用，但對人體無毒性反應(yīng)；四是安全可以控制，其爆炸下限比液化氣高 倍 ，爆炸隱患大大縮??；五是燃燒值高，為 。 3) 替代柴油發(fā)動機燃料 柴油發(fā)動機的主要問題是尾氣氮 氧化物與黑煙的排放，會形成酸雨，并破壞臭氧層。由于二甲醚良好的燃燒性和高辛烷值，可作為理想的柴油發(fā)動機潔凈燃料，可直接壓燃，并實現(xiàn)低 NOx 排放，實現(xiàn)無煙、無硫燃燒。 下表為柴油和二甲醚的化學(xué)物理性質(zhì)比較 。 11 表 柴油和二甲醚的化學(xué)和物理性質(zhì) 物性 DME 柴油 分子式 CH3OCH3 CXHY 分子量 46 190～ 220 沸點 /℃ 180～ 220 液態(tài)密度 / 化學(xué)計量空氣與燃料比值 / 9 辛烷值 55～ 60 40～ 55 氣化潛熱 / 460（ 20℃） 270 低熱值 / 著火點 /℃ 235 250 液體粘度 / ～ 含碳量 /% 86 含氫值 /% 13 14 含氧值 /% 0 在 20℃下的氣體壓力 /Pa 510000 0 此外，二甲醚還可用作燃料電池、火力發(fā)電廠等 的 燃料 。 二氧化碳作為本項目的主要副產(chǎn)品，具有多種用途。如可用于制冷、保鮮、消防、氣 肥、焊接保護(hù)氣等領(lǐng)域。作為一種制冷劑，主要利用固體二氧化碳在直接升華過程中，吸取被冷卻物質(zhì)的熱量，達(dá)到制冷效果。由于二氧化碳具有低導(dǎo)電率，無毒，不污染，不助燃等特性，可用于消防，滅火。如用于電氣設(shè)備，精密儀器，貴重生產(chǎn)設(shè)備，圖書檔案的初期火災(zāi)以及一些不可用水撲救物質(zhì)的初期火災(zāi)。二氧化碳還可用作開采原油的驅(qū)油劑。 本項目中副產(chǎn)品二氧化碳的濃度為 99%，雜質(zhì)主要是二甲醚。因此，本設(shè)計將二氧化碳定位在作為焊接保護(hù)氣。無錫是一個工業(yè)化發(fā)達(dá)的地區(qū)，對焊接保護(hù)氣的需求量比較大，二氧化碳的銷路穩(wěn)定。 二氧化碳用于焊接保護(hù) 氣具有以下特點：（ 1）二氧化碳價格低廉，焊接成本約相當(dāng)于埋弧焊和手弧焊的 40%左右；（ 2）生產(chǎn)效率高，二氧化碳電弧焊熱 12 量集中，電弧穿透能力強，熔深大，減少焊接層數(shù)；（ 3）采用細(xì)焊絲焊接時，可以解決手弧焊和氣焊難以解決的薄板燒穿問題；（ 4）抗銹能力強，焊縫含氧量低，抗裂性能好；（ 5）可以進(jìn)行全位量焊接。它不僅可以焊接低碳鋼，而且可以焊接低碳合金鋼，低合金高強度鋼，在某些情況下可以焊接耐熱鋼及不銹鋼。 二甲醚國內(nèi)外市場現(xiàn)狀與預(yù)測 1) 二甲醚國外市場現(xiàn)狀與預(yù)測 目前世界上二甲醚的生產(chǎn)廠地主要集中在美、德、荷 蘭和日本等國， 2020年世界（不包括中國，下同）總生產(chǎn)能力為 萬噸 /年，產(chǎn)量為 15 萬噸，開工率為 72%。國外二甲醚的主要生產(chǎn)廠家有美國 Dopnt 公司、荷蘭 AKZO 公司、德國 DEA 公司和 United Rhine Lignite Fuel 公司等，其中德國 DEA 公司的生產(chǎn)能力最大，生產(chǎn)能力為 萬噸／年。 表 世界二甲醚的生產(chǎn)廠家 序號 廠家名稱 生產(chǎn)能力（萬噸／年） 1 Dopnt (美國 ) 2 DEA （德國） 3 United Rhine Lignite Fuel (德 國 ) 4 AKZO （荷蘭） 5 Sumitomo (日本 ) 6 DEA（澳大利亞） 7 Mitsui toatsu (日本 ) 8 Kang Sheng (日本 ) 9 NKK （日本） 合 計 由于二甲醚的市場需求潛力十分巨大，在世界范圍內(nèi)，二甲醚的建設(shè)已經(jīng)成為熱點，一些大型二甲醚裝置已在籌建之中。二甲醚開發(fā)公司（由道達(dá)爾菲納埃爾夫公司和日本 8家公司組成的財團(tuán)）計劃建設(shè)生產(chǎn)能力為 2500 噸 /天的商業(yè)化二甲醚裝置。日本東洋 工程公司完成了在中東建設(shè)單系列 250 萬噸 /年二甲醚裝置的可行性驗證。 BP 公司、印度天然氣管理局、印度石油公司將投資 6 億美元建設(shè) 180 萬噸 /年商業(yè)化二甲醚生