甲醇气相法合成5万吨年清洁能源燃料二甲醚装置可行性研究报告.doc

甲甲醇醇气气相相法法合合成成5 万万吨吨 年年清清洁洁能能源源燃燃料料二二甲甲醚醚 项项目目 可可行行性性研研究究报报告告 1 目目 录录 一一 总论总论 1 1 1 概述 1 1 2 研究结论 10 1 3 综合技术经济指标表 12 二二 市场预测市场预测 15 2 1 二甲醚的性质 15 2 2 二甲醚的用途 15 2 3 二甲醚的国内外生产情况 22 2 4 二甲醚消费情况和市场预测 26 三三 产品方案和生产规模产品方案和生产规模 31 3 1 产品方案 31 3 2 产业政策 发展规划和清洁生产 31 3 3 装置规模 32 3 4 产品规格及质量指标 32 四四 工艺技术方案工艺技术方案 33 4 1 国内外生产工艺开发概况 33 4 2 工艺技术的比较与选择 35 4 3 工艺流程简述 38 4 4 消耗定额 40 4 5 自控技术方案 40 2 4 6 主要工艺设备 42 4 7 标准化 43 五五 原材料 辅助材料 燃料和动力供应原材料 辅助材料 燃料和动力供应 45 5 1 原料供应 45 5 2 辅助材料供应 45 5 3 燃料供应 45 5 4 动力供应 46 六六 建厂条件及厂址方案建厂条件及厂址方案 48 6 1 建厂条件 48 6 2 厂址方案 50 七七 公用工程和辅助设施方案公用工程和辅助设施方案 51 7 1 总图运输 51 7 2 给排水 55 7 3 电气 55 7 4 供热 63 7 5 仪表空气站 64 7 6 工厂外管 64 7 7 维修 64 7 8 分析化验 64 7 9 土建 65 八八 节能节能 66 3 8 1 能耗指标 66 8 2 节能措施 66 九九 环境保护环境保护 67 9 1 建设地点地理位置 67 9 2 执行的环境质量标准和排放标准 67 9 3 主要污染源及主要污染物 68 9 4 环保治理措施及预期效果 69 9 5 环境管理及监测 70 9 6 清洁生产与总量控制 71 9 7 绿化设计 72 9 8 环保投资 72 9 9 结论与建议 72 十十 劳动保护 安全卫生与消防劳动保护 安全卫生与消防 74 10 1 劳动保护与安全卫生 74 10 2 职业卫生防护的措施 75 10 3 消防 76 十一十一 工厂组织和劳动定员工厂组织和劳动定员 81 11 1 工厂体制和管理机构 81 11 2 生产班制和定员 81 11 3 人员的来源和培训 82 12 项目实施规划项目实施规划 83 4 12 1 建设周期的规划 83 12 2 项目实施进度规划 83 十三十三 投资估算和资金筹措投资估算和资金筹措 85 13 1 投资估算 85 13 2 资金筹措 86 十四十四 经济效益和社会效益的评价经济效益和社会效益的评价 89 14 1 经济评价的基本参数 89 14 2 产品成本和费用估算 90 14 3 财务分析 90 14 4 社会效益分析 91 十五十五 结论与建议结论与建议 92 15 1 工艺技术 92 15 2 经济评价 92 15 3 社会效益 92 15 4 存在的问题和建议 93 附图 附图 工艺流程图工艺流程图 总平面布置图总平面布置图 1 一一 总论总论 1 11 1 概述概述 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 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 建设地址 企业性质 企业法人 1 1 2 可行性研究报告编制的依据和原则可行性研究报告编制的依据和原则 1 1 2 1 编制依据编制依据 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 2001 68 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 2 7 国家计委计办投资 2002 15 号文 投资项目可行性研究指南 试用版 1 1 2 2 编制原则编制原则 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 目的和意义项目提出的背景 目的和意义 3 1 1 3 1 建设单位基本概况建设单位基本概况 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 4 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 5 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 6 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 7 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 8 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 9 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 10 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 11 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 21 2 研究结论研究结论 1 2 1 本项目符合国家产业政策和能源环保政策 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 12 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 13 1 31 3 综合技术经济指标表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74000 1甲醇吨 年70500 2各种催化剂 药品吨 年3500 五公用工程消耗 1电万 kwh 年275 2冷却水万吨 年 3一次水万吨 年10 4燃料煤万吨 年1 15 5仪表空气万 Nm3 年 六 三废 排放量 1废气万 Nm3 年140 2废水万吨 年2 3废渣万吨 年0 2875 七运输量吨 年 1运入量吨 年85500 2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 14 九占地面积亩20 十建筑面积 生产装置米 2 2000 辅助生产装置米 2 3494 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17276 2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 25 3投资利润率 123 59 4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 15 二二 市场预测市场预测 2 12 1 二甲醚的性质二甲醚的性质 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 31 105Pa 临界温度 126 9 临界压力 5 44 105Pa 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 16 2 22 2 二甲醚的用途二甲醚的用途 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 MP a 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 17 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 0 24 0 Mt 即使原油加工量每年达 3 2 亿吨 LPG 仍缺口 18 8700 12000kt 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 车用燃料车用燃料 我国民用汽车需求量将从 2000 年的 186 207 万辆增长到 2005 年 的 289 327 万辆 其中货车 106 120 万辆 客车 55 68 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 19 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 10 1 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 55 60 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 10 15dB 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 10 15 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 cP 20 蒸汽压 MPa 气化 潜热 kJ kg DME46 024 955 60288409 00 6670 150 51460 柴油190 220180 36040 504250014 60 8444 540290 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 N m 燃料 经济性 尾气 NOX g HP h 总烃 g HP h 总微粒 g HP h 最高加速 烟度 最大燃烧 噪音 dB DME230相等1 60 30 02078 20 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 Tops e 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 中 型 车轿 车 CO NOX 非甲烷烃 非甲 烷烃 颗粒物甲 醛CO总烃NOX颗粒物 排放物 g HP hg HP hg HP h g HP h g HP h g HP h g HP h g HP h g HP h ULEV 标准 7 22 51 30 050 0251 70 040 20 04 DME 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 110000 117000kt 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 21 11000 12000kt 可见市场前景广阔 2 2 2 二甲醚在其它方面用途二甲醚在其它方面用途 2 2 2 1 气雾剂行业作抛射剂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 5 10 6 甲醇 2 10 6 2 2 2 2 用作发泡剂用作发泡剂 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 22 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 50 55 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 32 3 二甲醚的国内外生产情况二甲醚的国内外生产情况 2 3 1 二甲醚的国外情况二甲醚的国外情况 2 3 1 1 国外的生产情况国外的生产情况 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 23 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 Tops e 公司气相一步法固定床 TIGAS 工艺 建造 1800kt a 大型二甲 24 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 25 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 199 5 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 1 998 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 26 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 60 70 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 42 4 二甲醚消费情况和市场预测二甲醚消费情况和市场预测 2 4 1 消费情况及市场前景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 kt14530kt 201030 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 27 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 28 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 01 10 6 HC 排放量为 4 10 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 1