甲醇气相法合成5万吨年清洁能源燃料二甲醚项目可行性研究报告.doc

甲醇气相法合成5万吨/年清洁能源燃料二甲醚项目二七年九月项目名称：甲醇气相法合成5万吨/年清洁能源燃料二甲醚项目项目经理：王建项目单位：东营仕通化工有限公司项目阶段：可行性研究报告序号12345678专业工艺设备土建电气仪表给排水暖通投资编制席玉潭罗俊民程宁罗玲王珂刘爱刚王爱杰苟增启田晓露吴学敏黄志诚朱燕刘贵华王磊王强姜巍校核王建于祖玲王东曲秀花王剑淼吴成福刘艳秋丁慎琮审核崔国崴崔国崴崔国崴崔国崴崔国崴崔国崴崔国崴崔国崴一 总论1.1 概述1.1.1 项目名称、主办单位、建设地址、企业性质及企业法人项目名称：甲醇气相法合成5万吨/年清洁能源燃料二甲醚装置主办单位：东营仕通化工有限公司建设地址：山东省东营市河口经济开发区企业性质：有限公司企业法人：1.1.2 可行性研究报告编制的依据和原则1.1.2.1 编制依据(1) 东营仕通化工有限公司与淄博创成工程设计有限公司签订的5万吨/年甲醇气相法制燃料级二甲醚可行性研究报告技术合同书。(2) 东营仕通化工有限公司提供的可行性研究基础资料。(3) 化计发（1997）426号文化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定（修订本）。(4) 国务院令第253号，1998年11月29日建设项目环境保护管理条例。(5) 国家计委、建设部计投资（1993）530号文发布建设项目经济评价方法与参数(6) 石油计字200168号文件中国石油天然气股份有限公司建设项目经济评价方法与参数（炼油化工销售）。国石化规发（1999）195号化工建设项目可行性研究投资估算编制办法（修订本）(7) 国家计委计办投资200215号文投资项目可行性研究指南（试用版）。1.1.2.2 编制原则(1) 严格执行国家、地方、行业现行法令、法规及各专业的标准规范。(2) 采用先进、成熟、可靠的甲醇气相法合成二甲醚生产工艺，建设5万吨/年燃料级二甲醚装置，保证项目投产后能安全、稳定、长周期连续运行。(3) 在设备选型上本着技术先进、经济合理、安全可靠的原则进行，设备全部国产化。(4) 设计中坚持“一体化、露天化、轻型化、国产化、社会化”的五化方针。(5) 注意节能、降耗，努力降低成本，争取获取最佳经济效益。(6) 合理安排工期，以最快的速度完成工程建设，早投产，早见效益。(7) 严格执行国家有关环境保护，职业安全及工业卫生有关规定，贯彻“安全第一、预防为主”的方针，做到环境保护、安全生产、劳动卫生与工程同步规划、同步实施、同步发展；避免环境污染，保证安全生产。(8) 对项目的费用和效益，本着实事求是，稳妥可靠的原则进行估算和评价。1.1.3 项目提出的背景、目的和意义1.1.3.1 建设单位基本概况东营仕通化工有限公司为山东胜利通海集团有限公司六个控股子公司之一。山东胜利通海集团有限公司成立于二00四年六月九日，它的前身是一九九八年元月成立的胜利油田河口通海（集团）公司，原为隶属胜利油田河口采油厂管理的多种经营企业。通海集团现拥有兴通建工、福通工贸、国通商贸、仕通化工、通海压缩天然气、远创现代置业六个控股子公司，三个参股公司，4个直属厂点，具有年产值3亿多元的综合生产经营能力，企业资信等级为AAA级。经营范围横跨精细化工、工业气体、建筑工程施工安装、D级压力容器制造、道路桥涵工程施工、管线防腐、水泥制品预制、室内外装潢装饰、电机制造、特殊采油装置、食品加工、带压堵漏、汽车运输、房地产开发等三十余个生产经营领域，是一个多角经营、多元发展的综合性集团化经营实体。多年来，通海集团以效益为中心，以市场为导向，以创新为动力，以结构调整和员工素质升级为重点，取得了长足的发展。形成“百川通海，争创一流”的企业精神，“以一流的人品创一流的产品；以一流的服务赢一流的信誉；以一流的人才办一流的企业”；“诚信为本，真情双赢”的核心价值观，引领“为客户创造价值，为社会创造财富，为股东创造回报，为员工创造前途”、“爱国爱家爱通海，爱亲爱友爱自己”、“把工作当事业来干”等一系列价值观念；企业管理中强调“管理无句号”的管理理念、“努力，让客户感动”的市场理念、“不看文凭看水平，不看资历看能力，不看年龄看本领”的人才理念和“天下兴亡，匹夫有责；通海兴旺，你我之责”、“你我的努力决定了通海的命运；通海的命运决定了你我的明天”的集体理念。通海集团形成了富有自己特色的企业文化，取得了经济效益和社会效益的同步增长。通海集团自成立以来多次荣获各种奖项。96年被管理局评为多种经营明星企业。先后被河口区政府授予创建财政收入亿元区贡献奖和新增税收贡献奖。自1998年起，连续五年跨入胜利油田多种经营十强企业行列，还先后被东营市技术监督局和工商行政管理局评为“计量信得过单位”和“重合同守信用企业”。2003年，被东营市信用评价委员会评为信用等级级，被山东省经济贸易委员会评为全省资源节约综合利用工作先进企业，2004年，被授予山东省诚信守法民营企业称号。1.1.3.2 项目提出的背景、目的和意义1) 项目提出的背景能源是国民经济可持续发展的物质基础，据BP-Amoco公司研究报导，全世界已探明的化石燃料资源中煤可使用221年，天然气为60年，而石油仅能使用39年，而当前全球一次能源结构中石油占40.6，煤占25.0，天然气占24.2，核能占7.6，水电占2.7。我国能源总的特征是“富煤、缺油、贫气”。1993年起我国已成为原油净进口国，2000年共进口原油7000万吨，成品油3000万吨，耗用外汇250亿美元。2002年我国的石油对外依赖程度达33，超过世界公认的30的安全警戒线，危及国家能源安全。2003年净进口石油达到创记录的9779万吨。我国天然气总储量为38万亿立方米、煤炭总储量为1145亿吨。我国有80%的煤是通过直接燃烧。因燃烧煤产生的二氧化硫的年排放量已达1900万吨，化学反应产生的大量臭氧、烟雾、酸雨和温室气体，造成我国的经济损失每年高达数百亿元以上，成为世界上因大气污染排放造成损失最大的国家之一。我国自1990年开始大量进口液化石油气，伴随着南方沿海地区需求迅速膨胀，年进口量从1990年的11.7万吨增加到2002年的583万吨。现我国城市667个，其中：特大型和大型城市75个、中型城市192个、小型城市400个，城市人口2.8亿，城市气化率约50%。80年代初，按市场需求，国内出现一些新型民用燃料，如甲醇燃料、醇醚燃料、二甲醚液化气等，其中以二甲醚最具优势。二甲醚作为民用燃料具有以下优点：（1）在同等温度条件下，二甲醚的饱和蒸汽压低于液化气，其储存、运输过程相对安全；（2）二甲醚在空气中的爆炸下限比液化气高一倍，使用过程中相对安全；（3）二甲醚自身含氧，组分单一，碳链短，燃烧性能良好，热效率高，燃烧过程中无残液，无黑烟，是一种优质、清洁的燃料；（4）二甲醚代替液化气作民用清洁燃料与现有液化气的罐装设备、液化气罐及液化气灶基本通用，易于推广使用。据有关部门检测结果表明，A、二甲醚在着火性能、燃烧工况、热负荷、热效率、烟气成分等方面符合煤气灶CJ4-83的技术指标；B、二甲醚燃料及其配套燃具在正常使用条件下，对人体不会造成伤害，空气污染极低；C、在使用配套的燃具后，室内空气中甲醇、甲醛及一氧化碳残留量，均符合国家居住区大气卫生标准及居室空气质量标准。因此，综上所叙，二甲醚单独作为民用燃料，可以替代液化石油气，其性能与液化石油气相似，具有使用方便，燃烧完全，排放的废气无毒，使用安全、卫生等优点被誉为21世纪最为理想的洁净优质燃料和新能源。通常被人们称为“绿色能源”。以天然气或煤出发生产洁净的二甲醚燃料，作为石油资源的补充，解决能源短缺和环境保护问题，对我国具有重要的经济意义和战略意义。2) 项目建设目的和意义随着我国加入WTO后所面临的国际市场以及国内市场的竞争的严峻挑战，为了企业的生存和发展，山东胜利通海集团有限公司决策层认为，要企业能持续发展，增强市场竞争力和抗风险能力，在稳定、发展现有产品生产的同时，必须扩展经营领域，增加产品品种。能源燃料化工产品是当前各方面高度关注的品种，根据本企业所处的地理位置和当地的现状，拟以甲醇为原料，在东营仕通化工有限公司新建一套的5万吨/年燃料级二甲醚装置，开拓、培育燃料级二甲醚市场, 为二甲醚逐渐取代LPG市场铺好路，为大规模的能源化工产品的销售，开辟市场通道、建立销售网络，为公司建立大型二甲醚能源生产基地打好基础，致力于为用户提供高品质的能源化工产品和服务，将本公司做大做强，使本公司成为国内知名的能源化工企业作好技术、市场和人才准备。随着城市人口急剧增加，民用液化石油气也出现短缺和价格上扬，近期车用燃料价格也大幅提升。因此，寻求价廉、污染小的新能源替代或部分替代以石油为基础的车用与民用燃料有着重要意义，其中二甲醚是比较理想的民用和车用燃料代用品。二甲醚(DME)不仅是重要的化工原料，而且具有优越的环保性能，其最大的潜在用途是作为城市煤气和液化气民用清洁燃料及环保型能源车用燃料的代用品。经过多年试用，国家发革委已确认二甲醚可以作为民用液化气的代用品；二甲醚作为车用柴油燃料的代用品目前已进入汽车试验阶段。随着燃料级二甲醚作为民用和车用燃料的需求量大幅增加，不久的将来，二甲醚生产一定会有飞跃发展，其市场将非常广阔。在二甲醚合成方面，本项目拟采用成都天成碳一化工有限公司的甲醇气相合成法，反应精馏一体化的新工艺（专利技术：本工艺发明专利申请号200610020792.4，反应器专利号：ZL200620034316.3），其特点是原材料和能源消耗低，反应条件温和，生产连续进行，易于实现自动化，并且产品质量稳定，具有较强的竞争能力，且十分有利于环保。符合国家的清洁生产政策。本项目建成后将对当地能源的多样化，发展新型清洁能源、改善当地生态环境具有重要意义。该项目的优势是： 就地生产就地销售，有市场优势本项目最终产品为燃料级二甲醚，规模为50kt/a二甲醚，按每吨二甲醚可供五户四口之家炊事用燃料使用一年，则本项目二甲醚生产能力可满足90万人口之需。因而仅本地民用燃料需求量就能解决了本项目的市场销售问题。二甲醚作为车用燃料它适合于使用柴油机的中型及重载货车及大型客车，也可用于原使用液化石油气LPG或压缩天然气CNG的城市公共交通车辆及出租车。因此本项目就地生产、就地销售，具有市场优势和潜力。 技术先进由于采用成都天成碳一化工有限公司研发的反应精馏一体化的甲醇气相合成二甲醚的专利技术，具有明显的节能效果，工艺技术先进，因而本项目具有明显的技术优势。 投资回报风险低本项目产品是燃料级二甲醚。在原料上选择甲醇，生产技术较先进且成熟，市场可靠，预计燃料级二甲醚的生产成本远低于液化石油气和柴油的市场价，具有较好的竞争能力，因而投资回报期较短，市场风险将会很小。 公司的经营管理及资本优势为抓住历史机遇，调整产品结构，寻找新的利润增长点，东营仕通化工有限公司通过市场调查、前景预测及经济技术分析，决定依托成都天成碳一化工有限公司的技术力量，建设一套以甲醇为原料，年产5万吨的燃料级二甲醚生产装置。切实把地方资源优势转化为企业经济优势，把公司建成全国较大规模的能源化工基地。这一项目的建设将对调整和改善当地化工产业结构，为进一步发展地区经济起到十分重要的作用。1.1.4 技术依托单位和技术来源技术依托单位为：成都天成碳一化工有限公司。成都天成碳一化工有限公司(cdtcc)主要从事天然气化工、碳一化工和气体净化领域的研究、开发、咨询服务。是集科学研究、工程开发、技术中介、专用品生产和信息调研为一体的综合性企业。公司技术力量雄厚，具有多名化学工程和气体净化专家。研究仪器、设备和分析、测试装置齐全。借鉴吸收国内、外先进技术，优化创新了多项工艺技术，并开发了与之相匹配的催化剂、脱硫剂、吸附剂等产品。同时，公司与国内多所大专院校、科研院所长期进行合作研究、开发，确保了公司的技术水平领先，产品性能优异。公司主要技术：1、CO羰基化合成甲酸甲酯技术；2、二甲醚生产技术；3、甲醇裂解制氢、氨裂解制氢技术；4、甲酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲酰吗啉、N-甲基甲酰胺等生产技术；5、甲醇合成技术；6、甲醛等甲醇下游产品生产技术等；7、糠醛知四氢呋喃技术；8、粗苯加氢精制技术。9、各种含硫气源的干、湿法脱硫净化技术；10、各种气源的变压吸附（PSA）分离提纯技术；公司主要产品：1、TC10X系列常温氧化铁脱硫剂；2、TC20X系列羰基硫水解催化剂；3、特种活性炭系列脱硫剂；4、氧化锌系列脱硫剂；5、二甲醚合成催化剂；6、甲醇裂解制氢催化剂；7、氨裂解制氢催化剂；8、天然气蒸气转化催化剂及甲烷化催化剂；9、甲醛催化剂；10、各种规格、型号的变压吸附专用吸附剂；11、各种规格的变压吸附专用程控阀等。公司坚持“质量第一，用户至上”的宗旨，竭力为广大用户提供热情周到的售前、售后技术服务。1.1.5 研究范围本可研报告研究范围包括甲醇制二甲醚生产装置及其配套设施。本报告着重对产品市场需求情况；二甲醚生产工艺技术、装置规模及所需配套的公用、辅助设施；项目经济效益等三个方面进行研究分析，作出市场预测分析，提出工艺技术推荐方案，投资估算，对项目经济效益进行财务分析，最后作出研究结论性意见，供建设单位决策。1.1.6 研究的主要过程淄博创成工程设计有限公司在接受东营仕通化工有限公司委托后，立即组织技术力量投入本项目可行性研究工作，工厂给予了密切配合，提供了编写可行性研究报告所需的基础资料，有关技术人员查阅了大量技术资料，并根椐工厂现有状况进行计算和论证，通过技术比较和经济评价，推荐了较好的工艺技术方案，然后按“化工建设项目可行性报告内容和深度的规定”（修订本）及“建设项目经济评价方法和参数”（第二版有关规定的要求编写本报告，经审核、审定合格后打印装订成册。1.2 研究结论1.2.1 本项目符合国家产业政策和能源环保政策。能源短缺和环境保护为环保能源产品的开发带来难得的机遇。东营仕通化工有限公司积极调整产品结构，将煤资源转化为环保型能源产品，建设燃料级二甲醚生产装置完全符合国家产业政策和能源政策。对提高企业经济效益，增强市场竞争力和抗风险能力及可持续发展，将产生重大的现实意义和深远的历史意义。1.2.2 产品市场前景良好二甲醚不仅是重要的化工原料，而且具有优越的环保性能，其最大的潜在用途是作为城市煤气和液化气民用清洁燃料及环保型能源车用燃料的代用品,随着燃料级二甲醚作为民用和车用燃料的需求量大幅增加，不久的将来，二甲醚生产一定会有飞跃发展，其市场将非常广阔。1.2.3 采用的工艺技术先进、可靠本项目采用先进的成都天成碳一化工有限公司的甲醇气相催化脱水合成二甲醚技术，经脱水、精馏制得二甲醚产品，该工艺具有工艺流程短、投资少、能耗低、三废少、质量高等特点；装置技术先进、成熟、可靠，投产后可以长期稳定、安全、满负荷地运行。1.2.4 环保、安全卫生及消防措施落实本项目“三废”量少，对“三废”采取综合治理措施，确保所有排放物可达标排放，投产后不会对环境造成污染。同时在设计中注意安全生产和工业卫生，认真贯彻国家和地方的各项法规，采取了完善的安全消防措施，建成投产后可保证安全生产。1.2.5 项目在经济上可行装置项目总投资为1813万元，其中建设投资1313万元，流动资金500万元。年均总成本17276万元。当原料甲醇价格按2300元/吨、产品二甲醚价格按4000元/吨计算时，年均销售收入20000万元，年均利润总额为2240万元。本项目原材料价格适中，而产品售价又受到液化气比价的原因，售价较理想，因而造成本项目的各项经济指标较为理想，经计算，投资利润率为123%，投资利税率为150%，投资回收期(税后)为1.82年（含0.7年建设期）。1.2.6 项目具有较强的抗风险能力本装置的盈亏平衡点为15%,即当生产负荷达设计能力15%（年销售7500吨产品），企业收支即可平衡，市场适应能力很强，具有较强的抗风险能力。1.2.7 存在的主要问题和建议本项目技术先进，经济效益较好，建议领导尽快决策，使本项目尽快上马，早日实现其较好的经济效益和社会效益。1.3 综合技术经济指标表表1-1 综合技术经济指标序号指标名称单位数量备注一建设规模二甲醚吨/年50000二商品量二甲醚吨/年50000燃料级三年操作时间小时8000四主要原材料消耗740001甲醇吨/年705002各种催化剂、药品吨/年3500五公用工程消耗1电万kwh/年2752冷却水万吨/年3一次水万吨/年104燃料煤万吨/年1.155仪表空气万Nm3/年六“三废”排放量1废气万Nm3/年1402废水万吨/年23废渣万吨/年0.2875七运输量吨/年1运入量吨/年855002运出量吨/年52875八劳动定员人23其中：生产工人人技术人员人九占地面积亩20十建筑面积：生产装置米22000辅助生产装置米23494十一建设期年0.7十二工程总投资额万元1813建设投资万元1313建设期利息万元流动资金万元500十三年均销售收入万元20000十四工厂成本1年均总成本万元172762平均单位产品成本元/吨3455.2十五年均销售税金万元483.36十六年均利润总额万元2240.64十七年税后利润万元1501.23十八财务评价指标1财务内部收益率（税前）%2投资利税率%150.253投资利润率%123.594投资回收期 ( 含建设期 )年1.47税前5投资回收期 (含建设期 )年1.82税后6财务净现值（税前，i=12%)万元7盈亏平衡点BEP%14.66 二 市场预测2.1 二甲醚的性质二甲醚，又称木醚、甲醚、氧二甲，简称DME（dimethyl ether），分子量46.069，分子式CH3OCH3。在常温常压为无色有醚味的可燃气体。气体比重：1.617液体密度：0.66g/ml凝固点：-141.5沸点：-24.5着火点：-27自燃点：350燃烧热值：1455kJ/mol蒸汽压：5.31105Pa临界温度：126.9临界压力：5.44105Pa折光率：1.3411在100ml水中可溶解3700ml二甲醚气体，且二甲醚易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多种有机溶剂。其燃烧时火焰略带亮光。常温下DME难于活化，但长期储存或受日光直接照射，可以形成不稳定过氧化物，该种过氧化物能自发地爆炸或受热后爆炸。DME毒性很弱，无致癌性。2.2 二甲醚的用途从大量文献中可以看到，DME在燃料方面、气雾剂、制冷剂和发泡剂等方面应用较多。2.2.1 燃料二甲醚2.2.1.1 作为液化石油气的添加剂和民用燃料二甲醚代替甲醇作为燃料，具有以下优点：1) 由液体燃料变为气体燃料，使用更方便。2) 由高毒变为低毒，使用更安全。3) 组成稳定，无残液，可确保用户利益。4) 与液化气灶基本通用，使用灵活。5) 燃烧性能好，燃烧废气排放符合国家标准。二甲醚在常温、常压下为气态，在一定压力下变为液体，与液化石油气有相似之处。液化石油气与二甲醚的性质比较见表2-1表2-1 液化石油气和二甲醚性质的比较类别蒸汽压(60),MPa平均热值(kJ/kg)爆炸下限(%)理论空气量(m3/kg)理论烟量(m3/kg)预混气热值(kJ/m3)理论燃烧温度液化石油气1.92457601.711.3212.0239092055二甲醚1.35315903.56.967.4642192250从表2-1可以看出：(1) 在同等温度下，二甲醚的饱和蒸汽压比液化石油气低，其储存运输均比液化石油气安全；(2) 二甲醚在空气中的爆炸下限比液化石油气高一倍，因此在使用过程中，二甲醚更安全；(3) 虽然二甲醚的热值比液化石油气低，但由于二甲醚本身含氧，使燃烧过程中所需的理论空气量远低于液化石油气，从而使二甲醚的预混气热值与理论燃烧温度高于液化石油气。二甲醚自身含氧，组分单一，碳链短，燃烧性能好，热效率高，燃烧过程中无残液，无黑烟，是一种优质、清洁的燃料；另一方面，二甲醚与液化石油气一样，在减压后均为气体，因此燃烧器不必做多少改动便可通用。另外，二甲醚在贮存、运输、使用等方面比液化气更安全。因此，二甲醚替代液化气作为民用燃料有着广阔的前景。在我国，能源和污染在国民经济发展中始终是各级政府和人民关注的两大热点，因此发展经济、开源节流、环境治理、开发研究新型清洁环保燃料，已成为一项重要战略。二甲醚作为民用燃料开发，既可缓解石油液化气的紧张局面，又可解决能源与污染的矛盾。液化石油气（LPG）作为民用炊事燃料在城镇已广为使用，它能弥补城市管道煤气供应之不足，但因我国产量有限，每年需大量进口。2001年共进口LPG 4890kt，占总消费量15520kt的31.5，预计2005年和2010年将分别进口9290kt和14600kt，若按替代比1.32计，则分别需DME12300kt和19200kt。也有人认为2010年LPG需求量为20.024.0 Mt，即使原油加工量每年达3.2亿吨，LPG仍缺口870012000kt，可见市场容量相当可观。二甲醚单独作民用炊事燃料使用还具有下述优点：由于DME自身含氧，碳链短，燃烧充分安全，燃烧过程不析碳、不产生黑烟，无残液，燃烧尾气符合国家标准；DME易于压缩，贮存压力低于液化石油气（LPG），故更安全，且能利用原有液化气罐、贮槽等容器及管道，灶具亦可通用，易于推广。2.2.1.2 作为其它民用燃料的掺配组分液化石油气主要组分是低碳烃，它富含C3及C4烷烃与烯烃，此外还含少量C5烃类，因C5组分沸点较高，蒸气压较低，又不能与C3及C4组分互溶，使用时呈残液留在液化气罐内。若在LPG中添加少量DME不但能提高C5气化效率，还增加C3、C4及C5的互溶性，从而消除液化气罐中残液，避免燃烧时析炭，具有可观的经济效益。二甲醚热值为64686kJ/m3，如将一定比例DME加到热值为15907kJ/m3的城市煤气或热值为37674kJ/m3天然气中可解决城市煤气供气高峰时气量不足问题，同时降低城市煤气中CO含量，增加使用安全性，改善煤气质量，提高燃气热值。2.2.2.3车用燃料我国民用汽车需求量将从2000年的186207万辆增长到2005年的289327万辆，其中货车106120万辆，客车5568万辆，重型货车与大型客车将全部使用柴油机，中型货车和客车大部也采用柴油机，近年轻型货车和客车也开始柴油化，农用车的快速发展加快了车用燃料柴油化进程。预计2005年民用汽车保有量3000万辆，将耗用柴油40000kt，加上军用车所耗柴油，对柴油总需求量达45000kt，2010年将达1.101.17亿吨，国内石油产量无法满足要求，大量进口不但耗费大量外汇，还严重威胁国家能源安全。二甲醚是良好的柴油替代燃料，具有下述独特的优点： DME结构中仅含C-H键，含氧达34.8，燃烧后产生炭颗粒少，允许采用较大量废气循环，尾气中NOX排放量仅及柴油的30。 DME十六烷值5560，比柴油高27，起燃温度低，滞燃期比柴油短，尾气NOX排放少，燃烧噪音比柴油低1015dB，接近汽油机噪音水平。 DME低热值虽仅及柴油的64.7，一般认为1.41t DME与1t柴油热值相当，但DME与空气理论混合气热值却比柴油高5（DME为3066kJ/kg，柴油为2911kJ/kg），故使用DME发动机功率比柴油高1015。 DME气化潜热为柴油的1.6倍，可大幅降低柴油机的最高燃烧温度。二甲醚与柴油作为车用燃料时性能对比见表2-2和表2-3。表2-2 二甲醚与柴油的燃料性能对比燃料相对分子质量沸点十六烷值低热值kJ/kg理论空燃比液态密度kg/l粘度cP20蒸汽压MPa气化潜热kJ/kgDME46.024.95560288409.00.6670.150.51460柴油19022018036040504250014.60.8444540290表2-3 柴油机*使用二甲醚与柴油时性能比较燃料功率(扭矩)Nm燃料经济性尾气NOXg/HPh总烃g/HPh总微粒g/HPh最高加速烟度%最大燃烧噪音dBDME230相等1.60.30.02078柴油200相等3.80.30.08588* 为重型卡车柴油机，系涡轮增压、中冷、无废气后处理或废气再循环西安交通大学开发的二甲醚汽车在高速公路、城市交通繁忙地段、坡地及洼地长期试车表明：二甲醚汽车易于起动，换档自如，最大扭矩比柴油机高15，加速爬坡性能好，最高车速高于原柴油机。丹麦Haldor Topse公司曾用Navistar 8缸7.3升中型车用柴油机及Avlleader 4缸2升轿车用柴油机进行台架试验，测定表明DME尾气排放完全达到全世界最严格的美国加州超低排放（ULEV）标准，结果见表2-4。表2-4 二甲醚用柴油机尾气有害物排放量排放物中 型 车轿 车CONOX+非甲烷烃非甲烷烃颗粒物甲 醛CO总烃NOX颗粒物g/HPhg/HPhg/HPhg/HPhg/HPhg/HPhg/HPhg/HPhg/HPhULEV标准7.22.51.30.050.0251.70.040.20.04DME测试结果3.22.40.210.0330.0220.6*0.04*0.20* 经尾气催化转化器后用DME代替柴油作车用燃料可改善柴油机尾气排放状况，NOX排放仅及柴油的30，烃类为柴油的40，CO为柴油的50，达到欧和美国加州重载货车及客车尾气超低排放ULEV标准，并有潜力达到欧标准。前已述及：预计2005和2010年我国柴油需求量分别为45000kt和110000117000kt，若2008年能用DME取代5的柴油，2010年取代10的柴油，则车用DME的需求量分别为2250kt和1100012000kt，可见市场前景广阔。2.2.2 二甲醚在其它方面用途2.2.2.1 气雾剂行业作抛射剂氟里昂等氯氟烃曾广泛用作气雾剂的抛射剂，由于它会破坏大气臭氧层而被里约热内卢世界环发会议要求禁止使用。而二甲醚在大气对流层会很快降解，对臭氧层无害，现已取代氯氟烃大量用于气雾剂工业。二甲醚用作气雾剂行业的抛射剂具有下述优点：不污染环境，臭氧层破坏系数为零；对各类树脂及溶剂有良好的互溶性，尤其是水溶性与醇溶性好，除具抛射功能外尚兼具溶剂功能；毒性微弱，用于化妆品时未观察到不良问题；用于水基气雾剂时对马口铁罐腐蚀性较低，喷雾产品不易致潮。气雾剂产品众多，包括发胶、空气清新剂、气雾杀虫剂、气雾清洁剂、喷雾油漆等，预计2005年我国共需气雾剂2.28亿罐，耗用DME 22.8kt，2010年需3.0亿罐，DME需求为30.0kt。气雾剂用DME要求纯度99.9%，含水510-6，甲醇210-6。2.2.2.2用作发泡剂国内已开发出用DME作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑聚酯等泡沫塑料的发泡剂。用DME发泡后的产品气孔大小均匀，柔韧性、耐压性及抗裂性等性能均有所增强。2.2.2.3作为环保型制冷剂由于二甲醚的沸点较低、汽化热大、汽化效果好，其冷凝和蒸发特性接近氟里昂，而销售价格只有氟里昂F12的一半、F22的三分之一，R134的七分之一。因此二甲醚作为制冷剂已有不少专利报道，在不久的将来，将是制冷剂的主要品种之一；它可以单独或与其他有机物配合作为冰箱、空调等制冷机的制冷剂，减少以至最终取消氟里昂系列对大气臭氧层的破坏。2.2.2.4 二甲醚作为化工原料二甲醚作为烷基化剂，可用于合成N，N-二甲基苯胺、硫酸二甲酯、烷基卤以及二甲基硫醚等。作为偶联剂，二甲醚可用于合成有机硅化合物、制造高纯度氮化铝氧化铝氧化硅陶瓷材料。二甲醚和水、一氧化碳在适合的条件下反应，可生成乙酸，羧基化后，可制得乙酸甲酯，同系化后，可生成乙酸酯，另外，还可用于醋酐的合成。二甲醚和氧气反应，可合成氢氰酸、甲醛等重要化工产品。与环氧乙烷反应，以卤素金属化合物和H2BO3为催化剂，在5055时生成乙二醇二甲醚、二乙二醇甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚的混合物，其主要产物乙二醇二甲醚是重要的有机溶剂和有机合成中间体。2.3 二甲醚的国内外生产情况2.3.1 二甲醚的国外情况2.3.1.1国外的生产情况国外大规模生产二甲醚始于1966年，当时德国联合发动机燃料公司（Union Kraftstaff GmbH）应荷兰Acrofakobr喷雾剂制造公司要求生产高纯二甲醚用于发胶行业。而美国Mobil公司及意大利ESSO公司在1965年就研究开发甲醇脱水制二甲醚工艺并获得专利。1995年全球二甲醚生产能力为150kt/a，产量100kt；2000年能力已超过200kt/a，产量在150kt以上，目前能力不少于210kt/a，产量约170kt，主要用于气雾剂工业，预计2010年全球气雾剂工业需求二甲醚约250kt。国外二甲醚主要生产企业见表2-5。表2-5 国外（及中国台湾）二甲醚主要生产厂商国别公司能力kt/a工艺备注美（du Pont杜邦公司）30两步法气相脱水一套15kt/a在美，另一套15kt/a在荷兰鹿特丹美(Allied Signal)联合讯号公司10不详德联合莱茵褐煤燃料公司60两步法气相脱水德DEA公司65两步法气相脱水装置在汉堡荷阿克苏（AKZO）公司30两步法气相脱水澳悉尼溶剂（CSR）公司10两步法气相脱水装置在悉尼，德国DEA技术日住友精细化学株式会社10两步法气相脱水日三井东压化学株式会社5两步法气相脱水日日本制铁株式会社5两步法气相脱水印尼PT Bumitangerang气体工业公司3不详中国台湾康盛公司18两步法气相脱水设计能力33kt/a似DEA技术 近两年以来，随着石油价格的上涨，二甲醚逐渐被用着石油的替代品，得到迅速发展，需求量越来越大。2.3.1.2国外建厂计划国外现有二甲醚生产主要用于气雾剂工业，但近年的动向是向大型化燃料型方面转变。英国石油（BP）公司与印度天然气管理局和印度石油公司合作，计划投资6亿美元，利用中东天然气，按丹麦Topse 公司气相一步法固定床TIGAS工艺，建造1800kt/a大型二甲醚生产装置，用于取代石脑油、柴油及液化石油气用作发电燃料，但迄今未闻及有动工迹象。日本准备利用西澳大利亚皮尔巴拉（Pilbara）近海天然气，就地建造大型二甲醚生产装置，然后将产品运到日本，利用原有液化石油气分配系统及运输系统可送往日本各地使用。二甲醚用于加热，每吨可产生热量32.16GJ，相当于18800日元（140美元）液化石油气的功效；若用于发电，按燃气透平50发电效率计，每吨二甲醚可发4420kWh电，每度电按10日元计，其功效相当于44200日元（370美元），二甲醚用于发电功效更大。2.3.2 二甲醚的国内生产情况二甲醚早期是从高压法合成甲醇副产物精馏而得，粗甲醇中约含DME 3以上，现高压法制甲醇完全被淘汰，目前国内二甲醚生产基本上采用甲醇脱水的两步法。其中液相法以硫酸为催化剂，腐蚀严重，中间产物硫酸氢甲酯有剧毒，排放废渣污染环境，目前仅武汉青江公司一家仍用此法，采用混酸液相脱水的则有山东久泰科技公司。其它大多数厂采用气相甲醇脱水法，只有湖北田力公司采用浙江大学与五环化学工程公司共同开发的合成气一步法制二甲醚工艺。另外重庆英力燃化公司和清华大学共同开发的浆态床合成气一步法制二甲醚中试装置于2004年4月4日打通流程，出了合格产品。国内主要生产企业见表2-6所示。表2-6 国内二甲醚主要生产厂家公 司能力kt/a用途工艺方法技术来源投产年月山东临沂久泰科技公司(鲁明化工)（原5）30民用燃料甲醇液相脱水本公司、山东化工规划设计院2003.9.扩建完成江苏吴县合成化学厂1甲醇气相脱水浙江化工研究院1996湖北武汉青江公司（武汉硫酸厂）1.5甲醇液相脱水传统工艺1995上海申威气雾剂公司0.8气雾剂蒸馏新技术上海石油化工研究院1995广东中山凯达精细化工公司10气雾剂甲醇气相脱水西南化工研究设计院1994.12.1998二次扩建安徽蒙城县化肥厂2.5.气雾剂甲醇气相脱水西南化工研究设计院1997广州广氮集团公司5.气雾剂甲醇气相脱水西南化工研究设计院1998成都华菱公司2.甲醇气相脱水不详山西浑源化肥厂民用燃料合成气浆态床法中科院山西煤化所2001河南沁阳氮肥厂10.民用燃料甲醇气相脱水西南化工研究设计院1993山西榆次佳新能源化工公司10.民用燃料甲醇气相脱水西南化工研究设计院1993山东荣城氮肥厂5.民用燃料甲醇气相脱水西南化工研究设计院1994安徽淮南化工总厂2.5甲醇气相脱水西南化工研究设计院1998泸州天然气化工公司10日本东洋工程公司2003.8.重庆英力燃化公司3燃料级浆态床一步法清华大学2004.4.陕西渭河煤化工集团公司10气雾剂甲醇气相脱水西南化工研究设计院2003.11施工湖南雪纳新能源有限公司20燃料级甲醇气相脱水成都天成碳一化工有限公司2005.12上海科创化工有限公司5燃料级甲醇气相脱水成都天成碳一化工有限公司2005.8隆昌隆桥化工有限公司10燃料级甲醇气相脱水成都天成碳一化工有限公司2007.3四川射洪天乙化工有限公司30燃料级甲醇气相脱水成都天成碳一化工有限公司2007.5山西北方兴安化学工业有限公司30燃料级甲醇气相脱水成都天成碳一化工有限公司在建合肥天海碳一化工有限公司50燃料级甲醇气相脱水成都天成碳一化工有限公司在建江苏邳州市永辉化工有限公司100燃料级甲醇气相脱水成都天成碳一化工有限公司设计中在2004年以前国内现有生产能力扣除早已不生产的醇醚燃料生产能力后约为80kt/a，但年产量不到30kt，这是因为最大的两套装置在近几个月内才投产。当时国内6070的二甲醚产品用于气雾剂工业，而作为民用燃料和车用燃料市场在2005年底后得以快速增长，不到一年的时间国内在建和已建设好的装置能力已达到400kt/a，潜力十分巨大。2.4 二甲醚消费情况和市场预测2.4.1消费情况及市场前景我国1997年气雾剂行业共耗用DME4kt，民用燃料消费为1kt；2000年气雾剂消费DME急增至10kt以上，燃料级DME量也在万吨以上，近期需求量如表2-7所示。表2-7 我国近期对二甲醚需求预测年份气雾剂车用燃料民用燃料合计200825.0kt2250 kt12260 kt14530kt201030.0 kt9000 kt19230 kt28260kt只要价格适中，2008年共需DME 14500kt，2010年为28300kt，燃料用DME占总需求的99.86%，而气雾剂用量仅占0.16，民用燃料市场又比车用燃料市场更大。据调查，纯度98以上的燃料级二甲醚近年来维持在4300元/t以上。本项目中燃料二甲醚（DME）的近期主要销售目标可确定为替代液化石油气（LPG）。由表2-1的对比数据可知等量DME的燃烧热效能比液化石油气（LPG）还要高（1.079：1）。因此在LPG现行价5300元/t情况下，将燃烧DME销售价确定为4000元/t有较强的竞争力。二甲醚燃料对于我国未来能源战略的重要意义在于它的资源优势和环保特性，二甲醚是我国未来能源技术赶超世界先进水平、跨越式发展的最有前途的领域。二甲醚作为民用燃料或作为液化石油气的添加剂，其需求量正在迅速增加，液化石油气的生产厂家在液化石油气中掺入约25%的二甲醚，可使液化石油气燃烧更充分，而且不留残液。我们知道，液化石油气是由多种组份组成的，C3、C4组份由于沸点低，因此，很容易气化燃烧，而C5、C6以上组份由于沸点较高，不易气化，因此，常常残留在瓶底，造成了部分浪费，在液化石油气中加入二甲醚后，由于二甲醚在有机物中有较好的溶解特性，而且汽化热大，可以将C5、C6以上组份溶解于二甲醚中，并随着二甲醚的气化而气化，这样就可以提高液化气的气化效率。因此，这种混合气燃烧很充分，不会造成浪费，很受消费者的欢迎。另一方面，这种混合气的成本较石油液化气低，经估算，一罐混合气的成本约比一罐液化石油气低10%左右，而且使用方便，不要求对原来使用的液化石油气炉具作任何改动。此外，这种混合气的饱和蒸汽压和在空气中的爆炸下限都较石油液化气低，因此，在使用和运输过程中更安全。由于上述因素，液化石油气的生产商们都乐意往液化石油气中掺加二甲醚，致使目前二甲醚生产商的二甲醚供不应求。我国是液化石油气消费大国，但同时又是一个石油资源比较贫乏的国家，每年都需从国外进口大量液化石油气以满足国内需求，2003年我国进口液化石油气约700万吨，预计到2005年需进口约929万吨，2010年需进口1460万吨。如果其中的50%由二甲醚直接替代（二甲醚与液化石油气的替代比按1.3：1计算），那么，仅此一项，到2007年，我国就需燃料二甲醚600万吨，到2010年需950万吨。如果加上作为液化石油气添加剂的二甲醚需求量，则仅作为民用燃料一项，其需求量就将超过1000万吨。除用作民用燃料外，二甲醚作为汽车燃料替代柴油，也是今后二甲醚最主要的消费领域。我们在山东久泰化工科技股份有限公司了解到，该公司现有10辆汽车使用二甲醚作为汽车燃料，连续应用一年多时间，经检验CO排放量为0.0110-6，HC排放量为410-6，达到或超出最严格的欧洲车辆排放标准。西安交通大学作为国内最早开发二甲醚汽车的院校，1997年就进行了超低排放二甲醚汽车的研究，并且与一汽合作开发了具有国际前沿水平的中国第一辆改用二甲醚的柴油发动机汽车。经试验证明，使用二甲醚后可使发动机功率提高10%15%，热效率提高2%3%，燃烧噪音降低5%10%，而且已在高速公路上进行了行使试验。近日，该校对二甲醚汽车的开发研制又传佳音，二甲醚汽车在该系二甲醚汽车课题组的努力下，其性能不断提高，主要技术难题已突破。经实验表明，该校开发的二甲醚汽车在高速公路、城市车辆繁忙地段、坡地、洼地进行长时间的试车运行，驾驶性能优良，二甲醚汽车启动易（包括热停机车再启动）、换挡自如，在全部工况范围内无气阻现象，最大扭矩比柴油机大15%（原柴油机为200牛顿米，二甲醚发动机为230牛顿米）。加速爬坡性能好，最高车速超过原柴油机汽车，柴油与二甲醚两种燃料可以方便切换，在全部转速负荷范围内实现无烟燃烧，排放可以达到欧洲乃至欧洲排放标准（我国正在实施欧洲标准，预计在2010年左右与国际接轨）。随着我国机动车保有量的日益增加，汽车排放尾气已成为大气的主要污染源之一。为改善汽车废气的污染，国家采取了许多应对措施，积极支持是用超清洁燃料，并取得了明显效果。从全国清洁能源的应用情况看，与其他能源相比，汽车使用二甲醚燃料，不仅能够大大改善尾气排放对环境的污染，更重要的是生产成本低，系统花费少，燃料来源有保障，将成为我国今后的主要燃料被广泛使用。与此同时，我国是一个富煤贫油少气的国家，石油资源匮乏和环境污染将成为制约我国经济发展的两大难题。而我国的煤炭资源丰富，从长远发展看，煤炭将成为我国的主导能源。因此，二甲醚清洁燃料将会成为一种重要的代用燃料之一而得到广泛应用。进入21世纪以后，我国汽车工业得到飞速发展。预计2