【正文】 rocess design。二甲醚的理化性質(zhì)比較獨(dú)特，熱植高，無毒、無害，具有潛在的廣泛用途，除作為有機(jī)化工原料廣泛用于制藥、染料、農(nóng)藥等，還用于替代氟里昂用作汽溶膠噴射劑和制冷劑，由于其良好的燃料性能，具有實(shí)用、通用、環(huán)保、安全、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)，最近作為民用代用燃料和柴油代用燃料，二甲醚受到人民的日益重視。近幾年來，在各國尋求清潔燃料的過程中，二甲醚的良好燃燒性能和低污染排放的特性使 其日益受到重視。 本設(shè)計(jì)流程簡潔明暢，工藝條件溫和，操作簡易方便。按國家現(xiàn)行基本建設(shè)政策和市場價(jià)格對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行了財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)計(jì)算。其它各項(xiàng)效益指標(biāo)及盈虧平衡分析結(jié)果均表明本項(xiàng)目具有很強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。 本設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)說明書和圖紙兩部分。圖紙包括工藝流程圖，主設(shè)備圖等。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。 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 ”。 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(chǔ)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。 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。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。 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。 3 第二， DME作為化學(xué)中間體，主要用于制造硫酸二甲酯。 (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。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；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 ）所示。 1994年廣東中山化工廠建成 2500噸 /年 DME生產(chǎn)裝置。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。 20xx 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。 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%。計(jì)劃投資 億元。該項(xiàng)目將由煤炭為起始原料生產(chǎn) DME。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 20xx 年 4 月完成，后因資金技術(shù)問題項(xiàng)目尚未啟動(dòng)。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)。 表 20xx 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(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 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 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)） 5 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 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 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） 20xx00（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 20 萬噸。 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。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 20xx 年我國對(duì)進(jìn)口石油的依存度將超過 50%。 DME作為柴油替代能源在性能上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，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。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 20xx 萬噸。如果用 DME替代進(jìn)口液化氣，將至少形成約 20xx 萬噸／年的 DME需求。 DME除作為燃料以外，主要用于制氣霧劑、制冷劑和發(fā)泡劑。 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。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(jí)（ 95%一 98%)與化工級(jí) (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 (10 的生產(chǎn)裝置。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(chǎn)裝置，其中 4 套為萬噸級(jí)裝置。生產(chǎn)高純度二甲醚，產(chǎn)品主要用作氣霧劑。山東臨沂已經(jīng)建成 30000 噸 /年二甲醚生產(chǎn)裝置，已7 于 20xx 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。 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。因此二甲醚作為替代燃料的市場非常廣闊。據(jù)保守估計(jì)，重慶市的 LPG 需求量在 8 萬 噸 /年，成都市的 LPG 需求量在 5 萬噸 /年，四川省的總需求量在 25 萬噸 /年，其市場前景非常樂觀。 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，其中德國 DEA 公司的生產(chǎn)能力最大為 萬噸 /年。 20xx 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。 目前美國替代燃料消費(fèi)量折合當(dāng)量汽油約為 100 萬噸（ 352106 加侖當(dāng)量汽油），約占當(dāng)年全部燃料消費(fèi)量的 %。 亞洲地區(qū)是世界上柴油消費(fèi)增長最快的地區(qū)，據(jù)國外研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，二甲醚作為替代燃料， 20xx 年亞洲地區(qū)的年需求量達(dá) 4000 萬噸，可見，由于二甲醚具有其它替代燃8 料不可比擬的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)成為柴油的主要替代燃料，具有難以估量的市場前景。屆時(shí)世界二甲醚總能力將達(dá)到 1082 萬～ 1182萬噸 。日本東洋工程公司（ TEC）完成建設(shè)單系列 250 萬噸 /年 DME裝置的可行性驗(yàn)證。意味著DME作為清潔燃料可與 LPG 相競爭， DME與 LPG 相似，易于貯存在現(xiàn) 有的 LPG 終端和用船舶運(yùn)輸。裝置設(shè)計(jì)為 10000 噸 /天甲醇設(shè)施，可提供 70008000 噸 /天 DME反應(yīng)器進(jìn)料。已于 20xx 年建成。擬采用托普索公司 DME合成技術(shù)，利用 24 億立方米天然氣，年生產(chǎn) DME180 萬噸，用以替代石腦油、柴油和 LPG。 日本財(cái)團(tuán)（三菱瓦斯化學(xué)公司、日揮公司、三菱重工公司和伊藤忠商事各持股 25%）成立的合資公司將在澳大利亞建設(shè)大規(guī)模 DME裝置。 9 表 籌建中的二甲醚裝置（不完全統(tǒng)計(jì)） 單位：萬噸 /年 公司名稱 生產(chǎn)能力 建設(shè)地點(diǎn) 投產(chǎn)日期 日本財(cái)團(tuán)（三菱瓦斯化學(xué)、日揮、三菱重工） ～ 澳大利亞（間接一步法） 20xx 年 日本東洋工程公司 250 中東（二步法） 20xx～ 20xx 某公司在伊朗建設(shè) 80 伊朗 Zagros 20xx 年規(guī)劃 日本鋼管公司等 8 家 170 西澳大利亞（ NG 一步法） 20xx 年開始規(guī)劃 日本三菱瓦斯化學(xué)（ MGC） 150 澳大利亞 道達(dá)爾菲納埃爾夫公司和日本 8 家公司合作 80 小計(jì) ～ 世界 20xx 年已有能力 20xx 年合計(jì)能力 ～ 日本千代田和石川島播磨重工公司聯(lián)合為日本 JEE控股公司進(jìn)行 DME裝置工程設(shè)計(jì)， JEE公司是工程和鋼鐵控 股公司， 20xx 年由川崎鋼鐵和 NKK 公司聯(lián)合而成。該裝置將采用 JEE工藝從合成氣間接生產(chǎn) DME。 國外市場預(yù)測 目前，世界上二甲醚的總生產(chǎn)能力約為 700 萬噸 /年，主要生產(chǎn)廠家有杜邦公司，德國聯(lián)合萊因褐煤燃料公司，德國漢堡 DMA 公司，荷蘭阿克蘇公司，日本和我國臺(tái)灣省等。 隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，二甲醚在氣溶膠推進(jìn)劑方面的用量逐年增加， 1990 年歐洲生產(chǎn)的 噸二甲醚，其中約有 萬噸用于10 氣溶膠工業(yè)，其它用作中間體。 當(dāng)前世界各國都在注重二甲醚作為替代燃料的研究，屆時(shí)二甲醚的需求量將大大增加。去年印度石油公司、煤氣權(quán)力公司和石油研究院已經(jīng)與阿莫科印度開發(fā)公司簽署了開發(fā)和銷售二甲醚作為多用途燃料的協(xié)議，使二甲醚商業(yè)化并提供技術(shù)，目前正著手可行性研究。最近日本有人撰文探討二甲醚作為清潔燃料替代柴油，對(duì)二甲醚的價(jià)格和燃料的性能跟柴油和汽油作比較，認(rèn)為直接合成二甲醚法在今后的實(shí)際應(yīng)用中沒有問題，且成本方面具有較大競爭力。 從二甲醚及柴油的消耗結(jié)果表明，按能耗計(jì)，低功率下，二甲醚消耗高于柴油，但在較高功率時(shí)，二者是相近的。且在某種程度上可以提高汽油的汽化效率，降低汽油的凝固點(diǎn)。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(yùn)回國內(nèi)作發(fā)電燃料的可行性，其它許多發(fā)達(dá)國家都在進(jìn)行二甲醚作為替代燃料的研究，解決全球能源緊張的局面。 本設(shè)計(jì)采用的甲醇原料濃度為 90%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。甲醇可以和水以及乙醇、乙醚等許多有機(jī)液體無限互容，但不能與脂肪烴類化合物相互溶，甲醇蒸汽和空氣混合能形成爆炸性混合物，爆炸極限為 %%（體積）。 脫水反應(yīng)： 甲醇在濃硫酸或其它催化劑的催化作用下脫水生成二甲醚，是工業(yè)制備二甲醚的重要方法； 主反應(yīng)： 2CH3OH→CH 3OCH3+H2O+Q △ H298=副反應(yīng)： ⑴ CH3OH→CO+2H 2O ⑵ 2CH3OH→C 2H4+2H2O ⑶ 2CH3OH→CH 4+2H2O +C ⑷ CH3OCH3→CH 4+CO+ H2 ⑸ CO+H2O→CO 2+ H2 氧化反應(yīng)： 甲醇在電解銀催化劑下可被空氣氧化成甲醛，是重要的工業(yè)制備甲醛的方法； 酯化反應(yīng)： 甲醇可與多種無機(jī)酸和有機(jī)酸發(fā)生酯化反應(yīng)，甲醇和硫酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成硫酸氫甲酯 ， 硫酸氫甲酯經(jīng)減壓蒸餾生成甲基化試劑硫酸二甲酯； 羰基化反