【正文】 油發(fā)動機的燃料。表23 世界二甲醚生產(chǎn)能力(2001年)公司名稱生產(chǎn)能力(公噸/年)殼牌/RWE公司（德國）60,000Hamburg 二甲醚公司（德國）10,000Arkosue 公司（荷蘭）10,000Dupont （美國）15,000澳大利亞10,000臺灣15,000日本10,000中國22,000總產(chǎn)量152,000另外，一些項目正在開發(fā)過程中，日本公司和政府正在對世界上的幾個二甲醚項目進行預可行性研究。目前世界上生產(chǎn)的二甲醚幾乎都是用天然氣合成的。中國的生產(chǎn)能力為22,000噸/年。目前，世界二甲醚的生產(chǎn)能力為每年170,000噸，產(chǎn)量每年150,000噸。1995年全球二甲醚生產(chǎn)能力為150kt/a，產(chǎn)量為100kt，2000年能力為200kt/a以上，產(chǎn)量為150kt。而美國Mobil公司及意大利ESSO公司則在1965年就研究開發(fā)甲醇脫水制二甲醚的生產(chǎn)方法并申請專利。2008年將開通100輛，2010年達到1000輛二甲醚公交車的規(guī)劃目標。據(jù)中國證券報，在2010年前，我國將主要在城市公交系統(tǒng)中少量使用二甲醚燃料。如果按年增長5%預測，到2010年柴油消費量將達到大約13792萬t，以替代10%的柴油來估算，則替代柴油所需要的燃料級DME約為1945萬t。2007年，民用燃料二甲醚消費量約100 萬t，占二甲醚總消費量的94%[14]。如果用DME替代LPG，僅取代進口一項，估計到2010年需要替代LPG的燃料級DME達1500 萬t[13]。(1) DME替代LPG作民用燃料隨著我國人口不斷增長與城鎮(zhèn)人口的發(fā)展，LPG消費量將不斷增長，LPG消費量己從1997年的10097 kt增至2004年的20970 kt。目前DME的消費主要集中在氣霧劑、化學品中間體以及燃料等方面。2006年， 萬噸，而2007年，這一數(shù)字暴增了394%，達到220萬噸，預計到2008年我國二甲醚年產(chǎn)能將達到436萬噸[12]。 國內(nèi)外發(fā)展概況 二甲醚作為煤化工的產(chǎn)物，可以用來與液化石油氣或柴油摻燒，在民用燃料、柴油替代等方面有很大的市場前景。原料合成氣由聯(lián)合總廠通過管道運輸直接供給。(7) 其它用途二甲醚還可用作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、熱塑聚酯泡沫的發(fā)泡劑，發(fā)泡后的產(chǎn)品具有孔徑大小均勻并有良好抗裂性等優(yōu)點[11]。(6) 化工原料二甲醚是一種有機中間產(chǎn)物，可以羰基化制乙酸甲酯、乙酐，制醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料，用作烷基化劑與苯胺反應生成N，N′二甲基苯胺[10]，與CO2反應生成甲氧基乙酸，與硫酸生成硫酸二甲酯，與氰化氫反應成腈，二甲醚合成低碳烯烴的研究正成為國內(nèi)外研究的熱點。以二甲醚為基礎原料配制的環(huán)保制冷劑，具有無毒無害、安全可靠、化學性能穩(wěn)定、單位容積制冷量大、流動阻力小、在常溫和低溫范圍內(nèi)壓力適中、熱效率高等優(yōu)點，是一種很有前景的氟利昂長期性替代物。DME物理性質(zhì)與氟利昂相似，作為氟氯烴的替代物用作氣霧劑，具有不污染環(huán)境、不破壞臭氧層、良好的相容性、毒性微弱等優(yōu)點，在氣霧劑工業(yè)中的應用正以其良好的性能及相對較好的安全性能逐步替代壓縮氣體、氟里昂及丙(丁)烷氣，成為第四代拋射劑的主體。(3) 替代氟氯烴作氣霧劑以前氣霧劑產(chǎn)品大量使用氟氯烷作拋射劑(推進劑)，由于使用時氟氯烷全部釋放到大氣，對大氣臭氧層造成嚴重破壞，從而影響人類健康、動植物生長和地球生態(tài)環(huán)境，因此，世界各國都在致力于尋找氟氯烷的替代品。表11 二甲醚和柴油的主要物理特性比較名稱二甲醚柴油化學式CH3OCH3CXHY分子重量190～220沸點(℃)180～360續(xù)表11 二甲醚和柴油的主要物理特性比較名 稱二甲醚柴油化學式CH3OCH3CXHY分子重量190～220沸點(℃)180～360液體密度(g/cm3)理論空氣燃料比率十六烷值55～6040～55蒸氣化潛熱(kJ/kg)460290低熱值 MJ/kg自燃溫度(℃)235250粘結(jié)性(cp)44～54碳(%)氫(%)氧(%)0二甲醚經(jīng)研究指出，二甲醚作為馬達機動車燃料使它成為一種代替柴油的理想的新型燃料，因為：(a) 二甲醚的十六烷值比柴油高(55～60)；(b) 自燃溫度低；(c) 在燃燒期間產(chǎn)生的碳質(zhì)煙霧排放物極少；(d) 對金屬無腐蝕；(e) 在用于石油燃燒系統(tǒng)時，無需專門的材料要求；(f) 具有高能量，低噪音，而且在燃燒時無顆粒釋放物，因此二甲醚可以滿足柴油機的環(huán)保要求。研究表明，DME發(fā)動機的功率高于柴油機，可降低噪音，實現(xiàn)無煙燃燒，其尾氣排放能達到歐洲Ⅲ和美國加州超低排放標準，是理想的柴油代用燃料。二甲醚減壓后呈氣態(tài)，汽車使用不存在冷起動問題。(1) 燃料① 替代LPG作民用燃料由于DME具有與LPG相似的物理性質(zhì)，同時又具有完全燃燒、污染物少等特點而且儲存、運輸、使用比液化石油氣安全，在中國作為新型清潔民用燃料，彌補市場上LPG的不足，并在廣大小城鎮(zhèn)沒有用上LPG的居民中使用，具有很大的市場[9]。二甲醚主要用作烷基化劑、溶劑和優(yōu)良的氣霧推進劑，可取代氟里昂，成為理想的制冷劑。從燃料特性上看二甲醚完全可替代柴油和液化石油氣(LPG)，但卻不會像石油基燃料那樣排放大量的環(huán)境有害物質(zhì)，因此二甲醚屬環(huán)境友好燃料。因此，二甲醚具有惰性、無腐蝕性、無致癌性、幾乎無毒。DME毒性很低，蒸氣有刺激和麻醉作用。在空氣中長期暴露不會形成過氧化物。本設計的生產(chǎn)規(guī)模定位在年產(chǎn)10萬噸，主要是為了從該規(guī)模的生產(chǎn)中合成氣一步法制備二甲醚的優(yōu)勢，并從中探索出合成氣一步法大規(guī)模工業(yè)化的技術目錄項目名稱：年產(chǎn) 萬噸二甲醚工廠的設計 設計內(nèi)容及要求：一、總論產(chǎn)品概述；生產(chǎn)能力分析；國內(nèi)外發(fā)展概況；產(chǎn)品市場預測及發(fā)展前景分析二、廠址選擇三、工藝方案的選擇與論證四、工藝計算與設備設計選型1）反應工序、二甲醚精餾工序、甲醇精餾工序的物料衡算和熱量衡算；2）反應器的設計；二甲醚精餾塔的設計；甲醇精餾塔的設計；換熱器的設計與選型；其他主要輔助設備的設計與選型。建立以二甲醚為中心的能源系統(tǒng)，當前面臨的最大挑戰(zhàn)是開發(fā)高效低廉的二甲醚生產(chǎn)技術，積極吸收與開發(fā)新技術，降低成本，同時加大宣傳與推廣力度，將其納入發(fā)展綠色能源、解決能源安全問題的重要課題，并給于政策支持，為我國加快可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略實施提供新途徑，使這一新的清潔能源盡快產(chǎn)業(yè)化。綜上所述，二甲醚是一個具有發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)，它對國民經(jīng)濟的發(fā)展，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，環(huán)境保護都具有十分重要意義。我國的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀是“富煤、貧油、少氣”，因此以煤制二甲醚發(fā)展替代能源優(yōu)勢明顯。2007年7月1日，財政部和國家稅務總局發(fā)布《關于二甲醚增值稅適用稅率問題的通知》，宣布自2008年7月1日起，我國將二甲醚增值稅稅率由17%下調(diào)為13%。如果二甲醚的價格合適，假設二甲醚替代進口的LPG，以目前的進口量計算，需要燃料級二甲醚約1000萬噸。二甲醚未來主要用于替代汽車燃油、石油液化氣、城市煤氣等，市場前景極為廣闊，是目前國際、國內(nèi)優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。與甲烷一樣，被期望成為21世紀的能源之一。 前言近年來，由于石油資源短缺 、煤炭資源豐富及人們環(huán)保意識的增強，二甲醚作為從煤轉(zhuǎn)化成的清潔燃料而日益受到重視，成為近年來國內(nèi)外競相開發(fā)的性能優(yōu)越的碳一化工產(chǎn)品。 作為LPG和石油類的替代燃料，二甲醚是具有與LPG的物理性質(zhì)相類似的化學品，在燃燒時不會產(chǎn)生破壞環(huán)境 的氣體，能便宜而大量地生產(chǎn)。二甲醚特有的理化性能奠定了其在國際、國內(nèi)市場上的基礎產(chǎn)業(yè)地位。2002年我國LPG的表觀消費量為1620萬噸，同時中國自1990年開始大量進口LPG，2002年LPG進口量為626萬噸。對開發(fā)二甲醚作為新型清潔能源，國家給予很大的政策鼓勵。此次二甲醚增值稅稅率下調(diào)，使二甲醚與液化氣之間的價差進一步增大，從而有利于提升下游的購買熱情。根據(jù)行業(yè)專家的測算，以目前的煤炭成本，制作二甲醚系列產(chǎn)品具有極大的成本優(yōu)勢，因而二甲醚將作為一種新能源逐漸走向前臺。本設計利用了目前最有工業(yè)應用前景的合成氣一步法合成二甲醚，原料由位于無錫市的聯(lián)合化工總廠供應。五、全廠或某一車間的平面布置六、項目經(jīng)濟效益分析（選做） 繪圖：生產(chǎn)工藝流程圖(A2)、精餾塔總裝配圖(A1或A2)1設計背景 DME的化學結(jié)構(gòu)式為 CH3―O―CH3，不含C―C鍵，%，具有輕微的醚香味。能溶于水、甲醇和乙醇等溶劑，但不會腐蝕金屬。DME的半衰期較短，極易在對流層降解為CO2和H2O，在光化學反應中，不會產(chǎn)生甲醛，對大氣臭氧層無破壞作用和無溫室效應。常溫常壓下為無色可燃性氣體，～ MPa可變?yōu)橐后w，DME的飽和蒸氣壓低于液化氣， ℃時，＜1380 kPa，適于貯存、運輸，并且燃燒性能好，熱效率高，燃燒過程無殘渣、無黑煙、CO、NO排量低，二甲醚還可以摻入液化氣、煤氣或天然氣混燒并能提高熱量，純度高于95%的二甲醚可替代液化氣作燃料。二甲醚由于特有的分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，因此廣泛應用于化工、農(nóng)藥、日用化工和制冷等領域，用于制造噴霧油漆、殺蟲劑、空氣清香劑、發(fā)膠、防銹劑和潤滑劑等。甲醇和二甲醚按一定比例配制的新型醇醚燃料，燃燒效率和熱效率均高于液化氣，具有較大的應用潛力[8]。② 替代柴油作車用燃料二甲醚的十六烷值高，為50～60，是柴油機的理想燃料。純度為93%的二甲醚可直接作為替代液化氣的燃料使用，而純度為97%時即可直接替代柴油作為車用燃料，使用二甲醚作燃料，汽車尾氣不需要催化轉(zhuǎn)化處理。二甲醚機動車燃料和柴油燃料的特性比較如表11所示。(2) 發(fā)電廠的燃料替代品用二甲醚發(fā)電，800 ktPa 二甲醚可供一個裝機400MW 電廠的燃料需求。1995年發(fā)達國家已經(jīng)禁止使用氯氟烴作為氣霧劑，發(fā)展中國家也已在2005年停止使用氯氟烴，我國從1998年起禁止氣霧劑中使用氟氯烷（醫(yī)療用品除外）作拋射劑，氟氯烷的替代品現(xiàn)有LPG、DME、壓縮氣(CONN2O)、氫氯氟碳(HCFC)、氫氟碳(HFC)。(4) 替代氟氯烴制冷劑二甲醚的沸點較低，氣化熱大，氣化效果好，其冷凝和蒸發(fā)特性接近氯氟烴，二甲醚將是替代氯氟烴制冷劑的主要品種之一，保護了大氣臭氧層。(5) 替代溶解乙炔作金屬切割劑與焊接劑以DME為母體的新型切割或焊接用燃氣可以全功能替代溶解乙炔,具有切割焊接效果好、原材料損耗少、環(huán)保又節(jié)能、省工、成本低等優(yōu)點。二甲醚還可以進一步制取碳酸二甲酯、乙炔、丙烯等。 生產(chǎn)能力分析，運用合成氣一步法工藝實現(xiàn)二甲醚的合成。本設計以生產(chǎn)燃料二甲醚為主要產(chǎn)品，副產(chǎn)品為二氧化碳。二甲醚產(chǎn)業(yè)還具備原材料多樣、國內(nèi)技術成熟等優(yōu)勢，在國際原油價格高企的背景下，近幾年的發(fā)展呈直線上升之勢。我國主要的DME生產(chǎn)企業(yè)情況如表12所示。DME的發(fā)展今后主要是在集中民用燃料、車用燃料等方面。但國內(nèi)LPG增產(chǎn)能力有限，1/3的LPG依賴進口，2004年LPG 進口量為638萬t， 萬t，2006年達到535萬t，已經(jīng)成為僅次于日本的第二大LPG進口國。據(jù)悉，二甲醚作為民用燃料，在中、小城鎮(zhèn)和廣大農(nóng)村有廣闊的市場前景，目前已經(jīng)開始在山東、四川、陜西、云南、安徽、重慶等地區(qū)逐步推廣使用。表12 我國主要的DME生產(chǎn)企業(yè)情況企業(yè)名稱生產(chǎn)能力/kt/a生產(chǎn)方法投產(chǎn)日期廣東中山精細化工實業(yè)有限公司5氣相催化脫水1994年山東久泰化工科技有限公司50液相催