二甲醚生产工艺及设备介绍.doc

气相甲醇脱水法制DME 1.应用案例 年产10万吨二甲醚工程项目应用于广东绿源化工有限公司。 1.1 采用的工艺 生产过程中二甲醚在催化剂作用下主要发生的主副反应为： 主反应：2CH3OH=CH3OCH3+H2O 副反应：CH3OH=CO+2H2 2CH3OH=CH4+2H2O+C CH3OH=CH4+H2+CO CO+H2O=CO2+H2 C+CO2=CO 作为纯粹的 DME 生产装置而言，表 5.3-2 中列出3种不同生产工艺的技术经济指标。由表1可以看出，由合成气一步法制 DME 的生产成本远较硫 酸法和甲醇脱水法为低，因而具有明显的竞争性。但相对其它两类方法，目前该 方法正处于工业放大阶段，规模比较小，另外，它对催化剂、反应压力要求高， 产品的分离纯度低，二甲醚选择性低，这都是需要研究解决的问题。 本设计采用汽相气相甲醇脱水法制DME，相对液相法，气相法具有操作简单, 自动化程度较高, 少量废水废气排放, 排放物低于国家规定的排放标准，DME选择性和产品质量高等优点。同时该法也是目前国内外生产DME的主要方法。方法硫酸法气相转化法一步合成法催化剂硫酸固体酸催剂多功能催化剂反应温度130-160200-400250-300反应压力/Mpa常压0.1-1.53.5-6.0转化率/%9075-8590二甲醚选择性/%9999651000t/a投资/万元280-320400-500700-800车间成本（元/吨）3000-35003000-35003600-3800二甲醚纯度/%小于等于99.6小于等于99.999表1二甲醚各种生产方法技术经济比较 1.2 原料及产品规格 原料：工业级甲醇 甲醇含量99.5wt 水含量0.5 wt 产品: DME含量99.95wt 甲醇含量500ppmwt 水含量0.05ppm 1.3 设计规模和设计要求 设计规模：100,000吨DME/年，按照8000小时开工计算，产品流量12,500kg/h，合271.332kmol/h。 1.4 设计要求：产品DME：回收率为99.8，纯度为99.95 wt。 回收甲醇： 回收率99.95，纯度为99.0 wt。 2 生产工艺及装置 2.1 工艺流程 本项目以甲醇为原料，经甲醇汽化、脱水反应、冷凝、精馏等工序，生产燃料级二甲醚。其工艺流程见下图。 (1)汽化 循环甲醇贮罐中的甲醇用甲醇进料泵加压并计量后，在甲醇换热器中与反应 气换热，然后进入甲醇汽化塔；来自精馏塔的一部分釜液（甲醇水溶液）也经预 热后进入汽化塔。汽化塔塔釜排水经汽提回收甲醇后排放。汽提塔再沸器也用导 热油加热，控制汽提温度为 130140。 (2)反应合成、冷凝 汽化后的汽相甲醇经气体换热器与反应气换热后分两段进入反应器；一股被 过热到 240，从顶部进入反应器进行反应；另一股被加热到 145，作为冷激 气从催化剂层的上部进入反应器。控制反应温度 300350，甲醇脱水反应生 成二甲醚（DME），同时发生一系列副反应。从反应器出来的反应气体经换热器 与甲醇蒸汽换热后进入粗甲醚冷凝器。粗甲醚冷凝器用冷却水间接冷却。 (3)气液分离 从粗甲醚冷凝器出来的物料约3040，进入粗甲醚贮罐进行气液分离。 液相为粗甲醚，气相为氢、一氧化碳等不凝性气体和 DME 蒸汽。 （4）喷淋吸收 气相物料进入洗涤塔用来自精馏塔塔釜的釜液（甲醇水溶液）吸收回收其中 的 DME，吸收液返回粗甲醚贮罐，吸收尾气经燃料管网输送至锅炉房作为锅炉 燃料。 本项目工艺为连续式生产，甲醇的单程转化率为 80，DME 选择性为， 反应压力 13.9MPa，生产的产品燃料级二甲醚产品设计质量指标为二甲醚99%。 2.2 主装置及占地 项目总用地面积 19096.5m2，装置占地面积 9567m2，建筑面积 1788 m2， 主要建设主装置区、甲醇储罐区、锅炉房、分析控制室、循环水站和空压站等。 预计在2009年初可建成投产。3 主要设备3.1 主要装置、设备塔 类序号 位号 设备名称 规格 mm 操作条件数量 材质 单重（T）介质温度压力Mpa1T201 DME 精馏塔 160024500 DME890.91Q235- 20.22T202 甲醇精馏塔 140033800 甲醇1390,71Q235- 30.93R201 DME 反应器 6008000 甲醇2501.51OCr18Ni9 6换热器 标准号:JB/4715-2002 序号 位号 设备名称 规格 mm 操作条件数量 材质 单重（T）介质温度压力Mpa1E201 出气冷却器 BHN DN1200-1.3-595.6-28-4 管：DME 壳：甲醇250 311.3 1.51OCr18Ni9 3.0522E202 甲醇预热器 AFM DN1200-1.3-421.6-24-4 管：甲醇壳：蒸汽160 2801.4 1.21OCr18Ni9 2.2633E203 进出气换热器 BJM DN800-1.1-168.5-36-2 管：DME 壳：甲醇369 1601.3 1.21OCr18Ni9 2.5834E204 DME 再沸器 AEL DN273-8.0-4.2-8-1 管：DME 壳：蒸汽144 2500.8 0.61OCr18Ni9 2.3255E205 DME 冷凝器 AFM DN325-8-9.1-24-4 管：DME 壳：水36 250.8 0.61OCr18Ni9 2.5416E206 甲醇塔再沸器 BGM DN426-2.0-25.6-18-2 管：甲醇 壳：蒸汽112 1500.2 0.21OCr18Ni9 2.1567E207 甲醇塔冷凝器 BFM DN325-1.0-15.8-20-2 管：甲醇 壳：水64 250.1 0.21OCr18Ni9 2.1458E208 废水换热器 AEN DN500-0.6-42.8-18-2 管：清水 壳：废水25 1120.1 0.21OCr18Ni9 2.012泵 类 序号设备位号设备名称 型号介质温度压力Mpa扬程m数量（台） 材质1P-201A/B 甲醇给料泵 Y 型离心泵 80Y-1002A 甲醇301.52202OCr18Ni9 2P-202A/B DME 回流泵 Y 型离心泵 80Y-1002B DME360.81962OCr18Ni9 3P-203A/B 甲醇回流泵 Y 型离心泵 64Y-505 甲醇640.11532OCr18Ni9 4P-204A/B 冷却水泵 Y 型离心泵 水250.22102OCr18Ni9 5P-205A/B 产品储罐用泵IS型离心泵IS100-80-160DME890.1382OCr18Ni9 6P-206A/B 工艺水泵BA型离心水泵4BA-18水250.1492OCr18Ni9 储 罐 类 序号 位号 设备名称 型号结构特征介质温度压力Mpa数量 材质单重（T）1V-201 甲醇缓冲罐1448012100 立式甲醇310.15Q235-A8V=2000 m3 2V-202 DME 回流罐300014160 立式DME360.82Q235-A4.235V=2000 m3 3V-203 二甲醚缓冲罐26006200 立式甲醇650.12Q235-A3.215V=2000 m3 4V-204二甲醚产品罐1448012100 立式DME300.75Q235-A8V=2000 m3 公用工程锅炉设备序号设备名称规格/型号数量材质1主锅炉设备蒸汽出口压力1CS辅助设备1配套电动机P=900KW 28.5VNT19601CS2回转式蒸汽预热器1CS3送风机1CS4吸风机P=900KW AN281CS5一次风机P=900KW 单吸入悬臂离心式1CS61CS71CS8汽包1AM60ST9省模器1A210-A10压缩机ZW 05/10-151CS11冷水塔2CS12混合器SK-250/5001CS3.2 原料、辅助原料、燃料的种类、数量、来源和供应可能序号名称规格单位消耗1甲醇粗甲醇折纯t1.42催化剂专用kg0.054表3.1-1主要原辅材料消耗表（以每吨DME产品计）序号名称规格单位消耗1中压蒸汽2.5Mpa,饱和t1.152循环水t=45m123电220V，380Vkwh204仪表空气0.4-0.6MPaNm505氮气少量表3.1-2原材料动力（水、电、汽、气）消耗定额及消耗量（以每吨DME产品计）3.3设备费用 设 备 费 用 表 单位：万元R-201 反应器 175.2575.2505T-202 甲醇回收塔 1175.85175.845T-201 二甲醚分离塔 1123.13123.126E-201 蒸汽预热器 198.29998.2989E-202 换热器 177.09577.095E-203 换热器 144.91344.9131E-204 二甲醚再沸器 115.40515.4052E-205 二甲醚塔冷却器 122.12922.1287E-206 甲醇塔再沸器 123.84623.8458E-207 甲醇塔冷却器 122.48122.4813E-208 换热器 211.48422.9682P-201A/B 原料泵210.75421.5083P-202A/B二甲醚分离塔回流泵210.2220.4396P-203A/B甲醇分离塔回流泵210.72721.455P-204A/B甲醇回流泵25.506111.0121P-205A/B产品进储罐用泵28.200716.4014V-201 原料储罐 548.141240.704V-202 二甲醚缓冲槽 21.64393.28788V-203 甲醇缓冲槽 24.15218.30426V-204 产品储罐548.141240.7041311.77 气相甲醇脱水法制DME 1 应用案例 年产20万吨二甲醚项目应用在东莞市九丰能源有限公司。 1.1 工艺流程示意图 甲醇储罐输送泵甲醇净化塔或预热器甲醇气化器合成塔进出口换热器二甲醚合成塔冷却器二甲醚净化塔二甲醚罐区 1.2 工艺流程简述 从甲醇储罐来的原料甲醇先进入甲醇净化塔经甲醇净化塔回流罐，缓冲后由甲醇泵加压，经含醇废水和出塔合成气预热后进入甲醇气化器。在甲醇气化器中由蒸汽冷凝提供甲醇气化的热量，气化后的甲醇经合成塔进出口换热器加热后进入二甲醚合成塔（开车时入塔气经开工加热器由高压蒸汽加热）。气相甲醇在催化剂的作用下，发生脱水反应，生成二甲醚和水，同时生成少量的CO，CO2，H2，CH4和其他副产物。出塔的合成气经进出塔换热器预热入塔原料甲醇回收热量后，再进入甲醇净化塔再沸器进一步回收热量。出再沸器的合成气经循环水冷却器后进入二甲醚净化塔进料罐，气相直接进入二甲醚净化塔，液相经给料泵进入。二甲醚净化塔以中压蒸汽为再沸器热源，塔顶不凝气体由二甲醚净化塔回流罐经净化塔冷却冷凝器用循环水冷却回收二甲醚后排出，去甲醇装置作燃料。二甲醚从二甲醚净化塔出口抽出，去二甲醚罐区。 二甲醚净化塔塔底主要为甲醇和水，靠压差进入甲醇净化塔，从塔顶得到未反应的甲醇，回到甲醇泵的入口作为原料甲醇。甲醇净化塔塔底排出的含醇废水预热原料甲醇后，经废液泵加压，去甲醇装置，再经工艺冷凝汽提塔汽提后去脱盐水装置回收利用。 2 主要装置主要装置设备一览表序号设备名称及规格材质单位数量1DME合成塔台12DME净化塔CS台13甲醇净化塔CS台14DME净化塔回流槽CS台15甲醇净化塔回流槽CS台16DME净化塔进料罐CS台17甲醇气化分离器CS台18合成塔进出气换热器CS台19甲醇加热器CS台110甲醇预热器CS/SS台111甲醇气化器CS台112开工预热器CS/SS台113DME净化塔冷凝器CS台114DME净化塔再沸器CS台115甲醇净化塔再沸器CS台116甲醇合成气再沸器CS台117甲醇废水换热器CS台118废水冷却器CS台119甲醇净化塔冷却冷凝器CS台120进料泵台1+121DME净化塔回流泵台1+122甲醇净化塔回流泵台1+123废液泵台1+13 原材料及动力消耗序号名称规格单位使用情况消耗量备注每小时每年1循环水3242吨连续31002232104补充水为5%2电380VKWh连续80561043蒸汽1.3MPa，饱和吨连续4632.64104凝液返回4蒸汽0.6MPa,158吨连续9.46.67104凝液返回5催化剂r-Al2O3m3间断-266原料甲醇GB338-1992吨连续4028.8104 4 项目主要经济指标序号指标名称单位数量备注1生产规模吨/年2000002年操作日日3003公用工程消耗量水m3/a120104电kWh/a80104蒸汽t/a401044三废排放量废水m3/h4.95定员人606占地面积m210303.4生产装置区4060m27建设面积m229008总投资万元8795.389建设投资万元7423.410建设期利息万元107.