【文章內容簡介】 目進行了財務評價計算。工程總投資估算值 14300 萬元，項目的內部收益率所得稅前為 %，高于基準收益率 12%。其它各項效益指標及盈虧平衡分析結果均表明本項目具有很強的抗風險能力。上述各方面問題的研究結果表明， 10 萬噸 /年二甲醚項目符合國家產業(yè)政策和未來能源市場發(fā)展方向，市場預測樂觀，工藝方案合理，工藝技 術成熟可靠，投資估算和財務評價結果也表明項目經濟效益明顯。 本設計包括設計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，工藝設備的設計及選型，廠房平面布置 ， 還有進行 初步的 經濟分析等 。圖紙包括工藝流程圖，主設備圖，車間布置平面 等 。 設計 者 ： 陸應文 2020 年 6 月 1 日 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 1 1 文獻綜述 二甲醚 概述 二甲醚的發(fā)展現(xiàn)狀 自 20 世紀 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 世紀的綠色燃料”。隨著環(huán)境污染的日益嚴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。 二甲醚是 21 世紀的超清潔燃料，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 、 儲運等都比較容易解決，并能促進新一代汽車 、 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)領域 的 應用及其拓展 （ 1） 傳統(tǒng)領域 的 應用 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 使噴霧產品不易致潮， 加之與其他氣霧劑相比， 其成 本低、價格便宜從而被認為是新一代理想的氣霧推進劑。在西歐各國已經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，僅次于碳氫化合物， 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 。 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 。另外 Kohl 等人報道了以 DME、丙烷、丁烷制無氟制冷劑的方法。 第二， DME 作為化學中間體，主要用于制造硫酸二甲酯。 DME 同發(fā)煙硫酸反應可以生成硫酸二甲酯；同苯胺反應生成高純 N， N二甲基苯胺，脫水成乙烯，羰基化可以制取醋酸甲酯；與硫化氫反應生成二甲基硫醚，進而可生成二甲基亞砜。 除此之外 DME 還 是重要的化工原料 ,可用于許多精細化學品的合成 ,同時在輕化、制藥、燃料、農藥等工業(yè)中有許多獨特的用途。 （ 2） 新近拓展的應用領域 作為新型高效清潔燃料是 DME 應用領域的一個嶄新的拓展 應用 領域 。 DME 作為民用燃料比液化氣具有更優(yōu)良的物理化學性能（如表 1， 表 2 所示 ）。由于 DME 的分子結構與烴類不同，只有 CH與 CO 鍵，沒有 CC 鍵 ，所以燃燒時無黑煙， CO 與 NOx 排放量很低，符合潔凈燃料的要求；而且湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 2 燃燒性能良好，燃燒廢氣無毒，完全符合衛(wèi)生標準；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 1 DME 液化氣與液化石油氣性質比較 項目 分子量 壓力 Mpa (60℃ ) 燃燒溫度 ℃ 爆炸下限 % 理論空氣量 預混氣熱值 KJ/ m3 LPG DME 2055 2250 3903 4219 表 2 DME 與 0＃柴油的比較 對比項目 DME 0＃柴油 分子量 190～ 220 沸點（℃） 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 國內二甲醚市場簡況 現(xiàn)狀 中國 DME 生產起步較晚，但發(fā)展加快。 1994 年廣東中山化工廠建成 2500 噸 /年 DME 生產裝置。此前，只有江蘇昆山化工廠有少量生產。近幾年，國內陸續(xù)又有一些廠家投產 DME，其中生產規(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 及 瀘天化公司等企業(yè)，年總產量已超過 50 萬噸。 近年來，我國 DME 的生產發(fā)展迅速。 2020 年全國 DME 總生產能力僅有 萬噸 /年，產量約為2 萬噸 /年，開工率處于 63％ 的較低水平。到 2020 年，發(fā)展到 30 多家生產企業(yè)，年生產能力約 48 萬噸，產量約 32 萬噸，開工率 67%。 4 年間能力和產量迅速增長，起年均增長率分別為 79%和 96%。 寧夏銀川正在籌劃 的 年產 83 萬噸 DME 項目， 計劃今年年底投產， 初步決定采用美國空氣產品與化學品公司技術。計劃投資 億元。寧夏石化集團公司、中煤四達礦業(yè)公司、西安交通大學、原化工部第二設計院、中國成達化學工程公司等參與合作。該項目將由煤炭為起始原料生產 DME。項目建設將分二個階段，第一階段生產 21 萬噸 /年，第二階段再擴增 62 萬噸 /年。由美國貿易發(fā)展署出資援助招標、美國福陸公司中標所作的寧夏煤基 DME（一期） 83 萬噸／ 年項目報告已于 2020 年 4月完成， 后因資金技術問題 項目 尚未 啟動。寧夏煤炭資源豐富，但因為地處西部，且鄰省陜西、內蒙古、甘肅等均為富煤省份，煤炭外運十分困難。寧夏決定大力發(fā)展電力和煤化工等產業(yè)，建設大型DME 廠是其中一項。美國政府出資 萬美元對該項目給予援助。 表 3 2020 年我國 DME 主要生產廠家及其能力 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 3 企 業(yè) 生產工藝 生產能力（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 吳縣合成化學廠 上海申威氣霧劑公司 河南沁陽紫陽鄉(xiāng) 河南內鄉(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） 3000（ 04 年 4 月試產 /已停） 1000（ 91 年 3 月試產） 1500（ 95 年 9 月試產） 1000（ 96 年 7 月試 產） 800（ 95 年 3 月試產） 10000（ 04 年 1 月試產） 10000（ 04 年 8 月試產） 10000（ 03 年 5 月試產） 5000（ 05 年 3 月 試 產） 10000（ 04 年 12 月 試 產） 5000（ 04 年 10 月 試 產） 2500（ 98 年 9 月 試 產） 10000（ 05 年 10 月 試 產） 500（ 97 年 6 月 試 產） 5000（ 01 年 1 月 試 產） ★ 5000（ 04 年 12 月 試 產） 1500（ 97 年 9 月 試 產 ，現(xiàn)停產 ） 5000（ 98 年 10 月 試 產） 5000（ 06 年 2 月 試 產） ★ 30000（ 05 年 12 月試產） 30000（ 05 年 11 月投 產） 10000（ 03 年 8 月投產） 100000（ 05 年 9 月投產） 150000（籌建中） 202000（籌建中） 830000（籌建中） 1000000（籌建中） 近幾年 DME 生產規(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)，年總產量已超過 10 萬噸。國內上述大部分企業(yè)生產的 DME 產品主要面向氣霧劑市場，到2020 年底為止，我國 DME 的正常生產能力為 1520 萬噸 /年。 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 4 國內市 場預測 第 一 ， DME 作為柴油替代燃料或摻燒汽油市場。隨著國民經濟的發(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)計數(shù)據(jù)顯示，目前柴油的需求量每年的速度增長為 7%，預計到 2020年我國對進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濟高速發(fā)展面臨的現(xiàn)實問題。 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行摻燒在理論上證明可以提升汽油的品質，且技術方面不存在難以克服的問題，因此這是一個普遍看好的市場。 第 二 ， DME 混烴燃 料市場。目前我國液化氣年消費量在 3500 萬～ 4000 萬噸，每年約需進口 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 進入這一市場的特點是附加值高，因而利潤空間極大。 我國早期二甲醚的生產能力很低，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，總產量約為 3000 噸 /年，遠遠不能滿足國內市場的需求，高 純度二甲醚 (%)全部依賴進口。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 )的生產裝置。上海石油化工研究院開發(fā)成功的二甲醚反應蒸餾新技術，具有過程簡單、投資省、消耗低、操作控制容易，不產生廢酸、廢渣和含酸廢水等優(yōu)點，甲醇單程轉化率達 80%85%，選擇性大于 %。化工部西南化工研究院 開發(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 套生產裝置，其中 4 套為萬噸級裝置。廣東省中山精細化工實業(yè)有限公司采用西南化工研究院開發(fā)的甲醇催化轉化二步法制二甲醚生產技術建立了 2500 噸 /年生產裝置。生產高純度二甲醚，產品主要用作氣霧劑。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裝置，產品純度達 %以上。山東臨沂已經建成 30000 噸 /年二甲醚生產裝置， 已于 2020 年 10 月份投產，同時也在規(guī)劃 100 萬噸 /年二甲醚的項目。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，顯著地降低成本，將能在國內促進二甲醚的消費，目前己在部分地區(qū)使用二甲醚，但因技術經濟上因生產規(guī)模太小而導致生產成本較高，影響其推廣應用。我國石油液化氣進口量近年迅速增加， 19%年進口量為 萬噸， 1998 年