【文章內(nèi)容簡介】 投資估算和財(cái)務(wù)評價(jià)結(jié)果也表明項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益明顯。 本設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)說明書和圖紙兩部分。說明書主要包括工藝 流程的確定，物料衡算，熱量衡算，工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型，廠房平面布置 ， 還有進(jìn)行 初步的 經(jīng)濟(jì)分析等 。圖紙包括工藝流程圖，主設(shè)備圖，車間布置平面 等 。 設(shè)計(jì) 者 ： 陸應(yīng)文 2020 年 6 月 1 日 1 1 文獻(xiàn)綜述 二甲醚 概述 二甲醚的發(fā)展現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 70 年代，二甲醚開始被用作氣霧劑，以取代破壞臭氧的氟利昂。近幾年來，在各國尋求清潔車用替代燃料的過程中，二甲醚的良好燃燒性能和低污染排放特性使其日益受到重視。 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(shí)不析碳，無殘液，燃燒廢氣無毒，是一種理想的清潔燃料。 DME 還是一種新型的 、 理想的 、 可替代車用燃料的“ 21 世紀(jì)的綠色燃料”。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(diǎn)。 二甲醚是 21 世紀(jì)的超清潔燃料，無論是作為民用燃料 、 或替代柴油 、 汽油作為汽車燃料 、 或是用于發(fā)電，其制備 、 儲運(yùn)等都比較容易解決，并能促進(jìn)新一代汽車 、 電力等工業(yè)的發(fā)展。 目前，二甲醚發(fā)展的關(guān)鍵問題在于配套措施不完善 、 市場發(fā)展不成熟 、 二甲醚使用觀念有待更新。 二甲醚 的傳統(tǒng)領(lǐng)域 的 應(yīng)用及其拓展 （ 1） 傳統(tǒng)領(lǐng)域 的 應(yīng)用 第一， 做氣霧劑、制冷劑和發(fā)泡劑 。 DME 作為 停止使用的 氯氟烴的替代物，在氣霧劑制品中顯示出良好的性能，如： ① 不污染環(huán)境，對臭氧破壞系數(shù)為零； ② DME 在水中溶解度為 34%，若加 6%的乙醇，則可與水混溶，它與各種樹脂也有極高的溶解能力； ③ 毒性很微弱，用在化妝品上觀察不到有什么問題； ④ 可用水或氟制劑作阻燃劑； ⑤ 使噴霧產(chǎn)品不易致潮， 加之與其他氣霧劑相比， 其成本低、價(jià)格便宜從而被認(rèn)為是新一代理想的氣霧推進(jìn)劑。在西歐各國已經(jīng)成為民用氣溶膠制品的氯氟烴的替代品。目前 DME 在 世界噴射劑的用量中居第二位，僅次于碳?xì)浠衔铮?其次，由于 DME 容易液化的特性，許多國家正在開發(fā)以 DME代替氯氟烴做制冷劑的技術(shù) 。 Bohnenn 報(bào)道了用 DME 與氟里昂混合制成特種制冷劑，通過大量實(shí)驗(yàn)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(shí)可免除異味和臭味 。另外 Kohl 等人報(bào)道了以 DME、丙烷、丁烷制無氟制冷劑的方法。 第二， DME 作為化學(xué)中間體，主要用于制造硫酸二甲酯。 DME 同發(fā)煙硫酸反應(yīng)可以生成硫酸二甲酯；同苯胺反應(yīng)生成高純 N， N二甲基苯胺，脫水成乙烯，羰基化可以制取醋酸甲酯 ；與硫化氫反應(yīng)生成二甲基硫醚，進(jìn)而可生成二甲基亞砜。 除此之外 DME 還 是重要的化工原料 ,可用于許多精細(xì)化學(xué)品的合成 ,同時(shí)在輕化、制藥、燃料、農(nóng)藥等工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途。 （ 2） 新近拓展的應(yīng)用領(lǐng)域 作為新型高效清潔燃料是 DME 應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)嶄新的拓展 應(yīng)用 領(lǐng)域 。 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 ）。由于 DME 的分子結(jié)構(gòu)與烴類不同，只有 CH與 CO 鍵，沒有 CC 鍵，所以燃燒時(shí)無黑煙， CO 與 NOx 排放量很低，符合潔凈燃料的要求；而且 2 燃燒性能良好，燃燒廢氣無毒，完全符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) ；單一組成，無殘液；在室溫下可壓縮成液體，用現(xiàn)有的液化石油氣罐盛裝，燃具與 LPG 基本通用，是優(yōu)良的民用潔凈燃料。當(dāng)溫度在 37． 8℃時(shí)，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 1 DME 液化氣與液化石油氣性質(zhì)比較 項(xiàng)目 分子量 壓力 Mpa (60℃ ) 燃燒溫度 ℃ 爆炸下限 % 理論空氣量 預(yù)混氣熱值 KJ/ m3 LPG DME 2055 2250 3903 4219 表 2 DME 與 0＃柴油的比較 對比項(xiàng)目 DME 0＃柴油 分子量 190～ 220 沸點(diǎn)（℃） 180～ 360 十六烷值 55～ 60 40～ 50 低熱值（ kJ/kg） 28840 42500 理論空燃比 9 氧含量（ %） — 硫化物 — 有 國內(nèi)二甲醚市場簡況 現(xiàn)狀 中國 DME 生產(chǎn)起步較晚，但發(fā)展加快。 1994 年廣東中山化工廠建成 2500 噸 /年 DME 生產(chǎn)裝置。此前，只有江蘇昆山化工廠有少量生產(chǎn)。近幾年，國內(nèi)陸續(xù)又有一些廠家投產(chǎn) DME，其中生產(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(shí)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 及 瀘天化公司等企業(yè)，年總產(chǎn)量已超過 50 萬噸。 近年來，我國 DME 的生產(chǎn)發(fā)展迅速。 2020 年全國 DME 總生產(chǎn)能力僅有 萬噸 /年，產(chǎn)量約為2 萬噸 /年，開工率處于 63％ 的較低水平。到 2020 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%。 4 年間能力和產(chǎn)量迅速增長，起年均增長率分別為 79%和 96%。 寧夏銀川正在籌劃 的 年產(chǎn) 83 萬噸 DME 項(xiàng)目， 計(jì)劃今年年底投產(chǎn)， 初步?jīng)Q定采用美國空氣產(chǎn)品與化學(xué)品公司技術(shù)。計(jì)劃投資 億元。寧夏石化集團(tuán)公司、中煤四達(dá)礦業(yè)公司、西安交通大學(xué)、原化工部第二設(shè)計(jì)院、中國成達(dá)化學(xué)工程公司等參與合作。該項(xiàng)目將由煤炭為起始原料生產(chǎn) DME。項(xiàng)目建設(shè)將分二個(gè)階段，第一階段生產(chǎn) 21 萬噸 /年，第二階段再擴(kuò)增 62 萬噸 /年。由美國貿(mào)易發(fā)展署出資援助招標(biāo)、美國福陸公司中標(biāo)所作的寧夏煤基 DME（一期） 83 萬噸／年項(xiàng)目報(bào)告已于 2020 年 4月完成， 后因資金技術(shù)問題 項(xiàng)目 尚未 啟動(dòng)。寧夏煤炭資源豐富，但因?yàn)榈靥幬鞑?，且鄰省陜西、?nèi) 蒙古、甘肅等均為富煤省份，煤炭外運(yùn)十分困難。寧夏決定大力發(fā)展電力和煤化工等產(chǎn)業(yè)，建設(shè)大型DME 廠是其中一項(xiàng)。美國政府出資 萬美元對該項(xiàng)目給予援助。 表 3 2020 年我國 DME 主要生產(chǎn)廠家及其能力 3 企 業(yè) 生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)能力（噸 /年） 廣東中山凱達(dá)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(tuán) 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(tuán)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(shí)業(yè)公司 廣州廣氮集團(tuán)公司 云南解化集團(tuán)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） 202000（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(shí)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。國內(nèi)上述大部分企業(yè)生產(chǎn)的 DME 產(chǎn)品主要面向氣霧劑市場，到2020 年底為止，我國 DME 的正常生產(chǎn)能力為 1520 萬噸 /年。 4 國內(nèi)市場預(yù)測 第 一 ， DME 作為柴油替代燃料或摻燒汽油市場。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國對柴油和汽油的需求量每年增長的幅度不 斷加大。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前柴油的需求量每年的速度增長為 7%，預(yù)計(jì)到 2020年我國對進(jìn)口石油的依存度將超過 50%。尤其是我國環(huán)保能源特別是潔凈車用燃料一直十分緊缺，因此發(fā)展清潔車用燃料成為我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展面臨的現(xiàn)實(shí)問題。 DME 作為柴油替代能源在性能上具有明顯的優(yōu)勢，而作為汽油添加劑進(jìn)行摻燒在理論上證明可以提升汽油的品質(zhì)，且技術(shù)方面不存在難以克服的問題，因此這是一個(gè)普遍看好的市場。 第 二 ， DME 混烴燃料市場。目前我國液化氣年消費(fèi)量在 3500 萬～ 4000 萬噸，每年約需進(jìn)口 2020萬噸。 DME 作為超潔凈能源，與液化 氣相比在性能上具有顯著的優(yōu)勢。如果用 DME 替代進(jìn)口液化氣，將至少形成約 2020 萬噸／年的 DME 需求。 第三， DME 作為 日用化工原料及化工中間體 市場。 DME 除作為燃料以外，主要用于制氣霧劑、制冷劑和發(fā)泡劑。 DME 進(jìn)入這一市場的特點(diǎn)是附加值高，因而利潤空間極大。 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(gè)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(jìn)口。近年來，我國在二甲醚液化氣、醇醚燃料等方面取得了突破性進(jìn)展。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。上海石油化工研究院開發(fā)成功的二甲醚反應(yīng)蒸餾新技術(shù)，具有過程簡單、投資省、消耗低、操作控制容易，不產(chǎn)生廢酸、廢渣和含酸廢水等優(yōu)點(diǎn)，甲醇單程轉(zhuǎn)化率達(dá) 80%85%，選擇性大于 %?；げ课髂匣ぱ芯吭洪_發(fā)的新型民用代用燃料一醇醚燃料，目前已在河南、山西、貴州、安徽等省建立了 5 套生產(chǎn)裝置，其中 4 套為萬噸級裝置。廣 東省中山精細(xì)化工實(shí)業(yè)有限公司采用西南化工研究院開發(fā)的甲醇催化轉(zhuǎn)化二步法制二甲醚生產(chǎn)技術(shù)建立了 2500 噸 /年生產(chǎn)裝置。生產(chǎn)高純度二甲醚，產(chǎn)品主要用作氣霧劑。最近，安徽省蒙城縣化肥廠也建立了 2500 噸 /年高純度二甲醚生產(chǎn)裝置，產(chǎn)品純度達(dá) %以上。山東臨沂已經(jīng)建成 30000 噸 /年二甲醚生產(chǎn)裝置， 已于 2020 年 10 月份投產(chǎn)，同時(shí)也在規(guī)劃 100 萬噸 /年二甲醚的項(xiàng)目。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(jìn)二甲醚作為燃料在我國的推廣和普及。 純度大于 95%的甲醚可作為液體 石油氣替代燃料，若二甲醚能大規(guī)模地生產(chǎn)，顯著地降低成本，將能在國內(nèi)促進(jìn)二甲醚的消費(fèi)，目前己在部分地區(qū)使用二甲醚，但因技術(shù)經(jīng)濟(jì)上因生產(chǎn)規(guī)模太小而導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，影響其推廣應(yīng)用。我國石油液化氣進(jìn)口量近年迅速增加， 19%年進(jìn)口量為 萬噸， 1998 年達(dá) 477 萬 噸，預(yù)計(jì)到 2020 年進(jìn)口量達(dá) 929 萬噸， 2020 年將達(dá) 1460 萬噸。因此二甲醚作為替代燃料的市場非常廣闊。 僅以西南地區(qū)的重慶、成都市為例，目前兩市的氣化率很高，基本上都 是 用天然氣，兩地的餐飲業(yè)十分發(fā)達(dá)， LPG 消耗量極大，由于 DME 清潔燃燒完全、無黑 煙、對人體無害，在餐飲業(yè)中替代 LPG具有無可比擬的優(yōu)勢。據(jù)保守估計(jì)，重慶市的 LPG 需求量在 8 萬 /年，成都市的 LPG 需求量在 5 萬噸 5 /年，四川省的總需求量在 2