二甲醚理化性质及用途.ppt

感谢下载 1 二甲醚性质用途及生产工艺教程 主讲人 贾俊亮 感谢下载 2 一 二甲醚的物理 化学性质 感谢下载 3 感谢下载 4 感谢下载 5 二甲醚在常温常压下为气态 常温时可在5个大气压下液化 具有与液化气相似的性质 从表3数据可以看出 在同等温度下 二甲醚的饱和蒸汽压低于液化石油气 因此 储存 运输时比液化石油气安全 二甲醚在空气中的爆炸极限比液化石油气高1倍 使用中作为燃料也比液化石油气安全 同时 它的爆炸极限 如表2 比丙烷气丁烷气也高 蒸汽危险指数比丙 丁烷都小 指数越小越安全 所以安全性优于丙烷 丁烷 虽然二甲醚的热值比液化石油气低 但由于二甲醚中含氧 在燃烧过程中所需的理论空气量远低于液化气 从而使得二甲醚混合热值与理论燃烧温度高于液化石油气 此外二甲醚组分单一 碳链短 所以燃烧性能良好 热效率高 燃烧过程无残液 无黑烟 是一种优良的清洁燃料 感谢下载 6 二甲醚和一些燃料的性质 感谢下载 7 DME的物理性质与丙烷丁烷的比较 感谢下载 8 二甲醚与汽油性质比较 感谢下载 9 2 二甲醚化学性质 二甲醚C O C的键角为110度 氢原子与两个烷基相连 分子的极性较小 而它的亲水性能极强 相对来讲 它的化学性质比较稳定 在常温下不会与金属钠发生反应 对碱 氧化剂及还原剂都十分稳定 通常它会发生如下反应 在常温下能溶于强酸 H2SO4 HCl等 生成盐 生成的盐不稳定 遇水后很快分解成为原来的醚 醚可与三氟化硼 溴化镁或格利雅试剂等化合物中的价电子层缺电子化合物生成络合物 它与稀硫酸在加热加压下可生成相应的醇 感谢下载 10 二甲醚化学性质 二甲醚与其他醚化合物不同 即使将它长期存放 也不会生成过氧化物 不论是将它单独使用 还是将它与其它压缩气体混合使用 当压力加到0 571Mpa 75psig 时 也不会产生过氧化物 另据资料报道 经过历时长达5年的专门试验及工业应用 其结果表明DME在整个试验及使用过程中均未发现有过氧化物产生 也没发生过有关的安全事故 在国外 自1984年以来 在生产 使用 灌装及运输中从未发生过二甲醚形成过氧化物而致爆炸的报告 DME的稳定性还表现在它在较大的pH值变化范围内也十分稳定 不产生水解 DME的稳定性使它能承受350 的高温而不分解 感谢下载 11 二 二甲醚的用途 二甲醚作抛射剂的气雾剂二甲醚燃气灶二甲醚采暖洗浴炉二甲醚气割 感谢下载 12 二甲醚燃料汽车 感谢下载 13 DME具有燃料的主要性质 其热值约为64 686MJ m3 且其本身含氧量为34 8 能够充分燃烧 不析碳 无残液 是一种理想的清洁燃料 二甲醚是一种可燃性物质 其可燃性属于中等 但其燃烧值和火焰长度比烃类化合物低 试验证实 当相同量的DME与LPG燃烧时 DME的火焰高度比丙烷的低 DME燃烧火焰生成的灰比丙烷丁烷燃烧生成的灰少得多 因而产生的辐射热也低 温升也小 从净卡路里热值 NetCaloritieValue 来说 DME为28840KJ kg 正丁烷为45720KJ kg DME的值约占丙烷和正丁烷的60 1 二甲醚用于燃料 感谢下载 14 A 二甲醚用作民用燃料 二甲醚可替代煤气 液化石油气用于民用燃料 二甲醚常温下蒸气压力为0 5MPa 同等温度下 二甲醚的饱和蒸气压低于液化气 储存运输比液化石油气更安全 若二甲醚单独用作燃料 其压力等级符合液化气要求 可用现有的液化气罐集中统一罐装 灶具只需要做简单改动即可 二甲醚作为民用燃料时 燃烧充分 无残液 不析碳 和丙烷相比燃烧每公斤丙烷需消耗氧气3 6kg 而燃烧每公斤二甲醚仅耗氧2 08kg 少耗7m3空气 避免了大量空气中氮气被加热到高温排放 因此燃烧效率高 感谢下载 15 B 二甲醚用作车用燃料 作为汽车燃料时 汽车尾气排放量低 可应用在城市公交车 出租车 家庭用车上 其动力性能与93 汽油相当 有优良的性价比 燃料成本可降低10 由于其十六烷值比柴油高 发动机爆发力大 机械性能好 还可替代柴油作为柴油汽车燃料 这是其他同类替代燃料不具备的优势 使用二甲醚 尾气无需催化转化处理 氮氧化物及黑烟微粒排放就能满足美国加利福尼亚燃料汽车超低排放尾气的要求 并可降低发动机噪音 感谢下载 16 研究表明 现有汽车发动机只需略加改造就能使用二甲醚燃料 现二甲醚生产成本低于柴油 污染都也远低于液态丙烷等低污染替代燃料 实验表明 使用二甲醚后可使发动机功率提高10 15 热效率提高2 3 噪音降低10 15 与柴油机相比 燃用DME后 发动机完全消除了碳烟排放 氮氧化物排放降低50 70 未燃碳氢排放降低30 CO排放降低20 排放指标不仅满足欧洲 和 标准 而且接近欧洲于2005年实施排放标准和美国加州超低排放标准 感谢下载 17 理想的致冷剂应该具有优良的热力性质 无毒 不燃 在制冷系统内绝对稳定 另外对环境友好 与润滑油和材料兼容以及低廉的生产成本并且易于检漏 还应具有好的热物性和迁移特性 这些性质直接影响到制冷效果 具体说就是要求致冷剂有低的标准沸点 高的临界温度 低的临界压力 高的汽化潜热 高的导热系数 低的粘度和低的液体比热 高的汽相比热 二甲醚性质除了作为清洁燃料外 它还具有良好的制冷性能 用作致冷剂具有汽化潜热大 标准沸点低 临界温度高的特点 因此可用于制冷空调领域 2 二甲醚用作致冷剂 感谢下载 18 由于二甲醚燃烧性能良好 并且其理论火焰温度可高达2250 完全可以达到气焊 气割所需的温度 同时其热效率高 燃烧过程无残液 无黑烟 是一种优良的清洁燃料 优点如下 安全性 乙炔气在空气中的爆炸极限为2 6 77 二甲醚为3 4 17 明显表明二甲醚的安全性能极高 使用方便 方便性 用二甲醚时 使用工业燃气钢瓶 冲装量较大 避免频繁更换钢瓶 减轻操作人员的劳动工作量 同时冬天室外作业时阀门不用加热 特别是在偏远 无电 交通不太方便的野外作业时就更具有巨大的优越性 3 二甲醚用作切割气 感谢下载 19 耗氧量 乙炔与氧气耗用关系为1kg乙炔耗氧3 08kg 而二甲醚与氧耗用关系为1kg二甲醚耗氧2 09kg 石油液化气与氧气耗用关系为1kg石油液化气耗用3 74kg氧气切割质量 采用二甲醚时 火焰温度约为2900 切口平整光洁 上缘无熔陷 下沿无挂渣 并且氧化面易除去 焊割时没有黑烟 燃烧清洁无污染环境保护 乙炔由于是用电石生产的 所以其燃烧过程中必然产生H2S PH3等有毒气体 对工人的身体健康和环境带来不良影响 电石产生乙炔后得残渣处理不当 对环境的污染也不可轻视 而二甲醚气割气主要成份是二甲醚 燃烧时产生CO2和H2O 没有对人和环境不理的物质生成 完全符合国家环保要求 感谢下载 20 20世纪60年代以后 气溶胶工业得到了迅速发展 在气雾剂产品中的气雾剂 抛射剂 主要采用氯氟烷 FCS 二甲醚可作为气雾推进剂 发泡剂等 并可替代氟利昂作为致冷剂 目前 世界上已开始禁用氟氯烷以防止对大气臭氧层造成严重破坏 研究表明 DME毒性极低 化学性质稳定 可长期储存而不分解或转化 DME在大气层中的寿命很短 约10天左右 在大气层中被降解为二氧化碳和水 ODP值 消耗臭氧层潜能值 为零 因而不会造成环境污染和影响臭氧层 4 做气雾剂和发泡剂 感谢下载 21 氢气是唯一在燃料电池中应用的燃料 但氢源只能从其它能源如天然气 液化石油气 汽油 柴油 煤 生物质及醇类中通过各种途径生产出来 所以寻求能源替代氢气直接用于燃料电池的其它燃料 从而降低燃料电池系统的体积和造价 是燃料电池研究的重点 研究表明 二甲醚 甲醇是目前较为理想的替代燃料 因为甲醇 二甲醚燃料只能生成水和二氧化碳 它们是最简单的液体有机化合物 贮存安全 携带方便 5 DME用于燃料电池 感谢下载 22 6 二甲醚用于化工领域 二甲醚作为一种重要的化工原料 它可以提供CH3 CH3O CH3OCH2 等自由基进行化学反应 合成多种化学品 开发高附加值的下游产品有着诱人的前景 如可与SO3 H2S CO NH3 HCL P2O5 O2 烷烃 烯烃 芳烃 活性硅等合成各类化合物 利用二甲醚作为中间原料 可大力开发下游产品 如碳酸二甲脂 聚碳酸脂等高附加值产品 碳酸二甲脂 DMC 常温下为液态 沸点是65 是一种优良的溶剂和超低排放燃料和甲基化剂 目前国内和国际上产量很小 只用于替代剧毒的硫酸二甲脂作甲基化剂 碳酸二甲脂仅仅作为汽车燃料改良剂以15 添加到油品中 年需求量非常大 具有非常好的市场前景和经济效益 碳酸二甲脂还可以合成聚碳酸脂 感谢下载 23 我公司甲醚生产公司简介 鲁明公司 感谢下载 24 山东公司 山东公司 感谢下载 25 广州公司 感谢下载 26 张家港公司 感谢下载 27 内蒙古公司 感谢下载 28 甲醚生产工艺 1 反应工段工艺流程图2 反应方程式3 反应工艺参数4 在甲醚生产工艺中碱的消耗该如何控制 为什么 5 压缩工艺参数 感谢下载 29 6 压缩机的操作规程7 甲醚储存 感谢下载 30 甲醇灌区 甲醇中间槽 加料计量泵 反应预热器 反应釜 石墨冷却器 净化槽 甲醇冷凝器 分离槽 塔前甲醇泵 塔前预热器 精馏塔 塔顶冷凝器 液封槽 回流泵 甲醇冷却器 废水槽 废水泵 污水处理站 循环酸泵 反应加热器 压缩工段 气相 液相 甲醇残液 感谢下载 31 反应工段的工艺流程 1 来自甲醇罐区的甲醇经甲醇输送泵送至甲醇中间槽贮存 由甲醇计量泵计量后经反应预热器预热 由反应釜底部均匀进入液相催化剂中 在催化剂的作用下快速脱水生成二甲醚气体 该反应为微放热反应 为保证反应的连续进行 需用加热泵循环使混酸在釜外的反应加热器中与低压蒸汽间接换热获得热量 从反应釜顶部出来的气体为二甲醚 水蒸汽 酸气和少部分甲醇混合气 气体经过冷却器降温后进入净化槽进行中和 感谢下载 32 气相二甲醚经过甲醇冷凝器进一步冷凝 其中含有的甲醇 进入分离槽再次进行气液分离 净化槽中的甲醇 二甲醚水溶液 二甲醚溶解其中 同时也溢流至分离槽 在分离槽中气相二甲醚送往二甲醚压缩工段 液相的甲醇水溶液则由塔前甲醇泵经塔前预热器预热送往精馏塔 感谢下载 33 精馏段的具体流程图 精馏塔 再沸器 液封槽 塔顶冷凝器1 塔顶冷凝器2 甲醇冷凝器 冷却器 中间槽 废水槽 冷却器 塔前预热器 塔前甲醇泵 蒸汽 灌装 气相甲醚 分离槽 甲醇残液 回流泵 感谢下载 34 反应工段工艺流程 2 在塔釜再沸器中 甲醇 二甲醚水溶液在低压蒸汽的加热下变为气相进入精馏塔中 经过逐段分离 甲醇 二甲醚气体由塔顶进入塔顶冷凝器中 甲醇冷凝为液体进入液封槽 二甲醚气体则由液封槽顶部并入二甲醚管道送往压缩工段 甲醇液体由回流泵加压后一部分经计量后送到塔顶作回流液 其余部分合格甲醇由甲醇冷却器冷却至约40 送至甲醇中间槽继续反应 塔釜的残液通过液位调节排至废水槽 由废水泵通过冷却器进一步冷却送至污水处理站处理 感谢下载 35 反应方程式 CH3OH H2SO4 CH3HSO4 H2OCH3OH CH3HSO4 CH3OCH3 H2SO4CH3OH H3PO4 CH3H2PO4 H2OCH3OH CH3H2PO4 CH3OCH3 H3PO4 感谢下载 36 反应方程式分解 1 分解 CH3OH H2SO4 CH3HSO4 H2O叫磺化反应 就是浓硫酸和醇在热的条件下反应 是许多有机合成反映的中间过程 就这个反应来说 产物叫硫酸甲酯 在有机反应中 各物质的结构如下 CH3 OH H HSO4 CH3 O HSO4 H OH加上CH3OH CH3HSO4 CH3OCH3 H2SO4反应后H2SO4不损失 这是正确的 在工业生产中控制浓硫酸用量 就这样可以得到二甲醚 工艺原理如下 感谢下载 37 用浓硫酸使甲醇脱水 于135 145 下反应 生成甲醚 反应机理是生成硫酸甲酯 与甲醇相作用生成甲醚 再经中和 分馏而得 反应机理上硫酸没有损失 但是在实际工业生产中 为了得到目的产品 必须用碱把硫酸中和后进行分馏 CH3OH H2SO4 CH3HSO4 H2OCH3HSO4 CH3OH CH3OCH3 H2SO4 感谢下载 38 反应方程式分解 2 CH3OH CH3H2PO4 CH3OCH3 H3PO4分解 CH3H2PO4为甲基化学剂 磷酸甲酯 在温度130 160 甲醇的单程转化率高 90 可间歇也可连续生产 感谢下载 39 特点 液相法 该技术成熟简单 对设备材质无特殊要求 后处理简单 另外装置适应性广 催化剂 复合酸 在整体反应过程中消耗很少 可以连续使用 感谢下载 40 工艺参数 反应 反应预热器温度60 80 釜内压力45 80KPa 液位2 5 4 5m 温度135 145 136 138 精镏塔塔底温度 100 115 塔顶温度 65 75 最佳温度点72 塔低液位 0 8 1 2米 A点温度与塔底温度之差小于3 净化槽PH 7 0 8 0溶液密度 0 933g mL精馏废水COD 500mg L 感谢下载 41 碱的消耗如何控制 为什么 PH试纸控制到7 8PH试纸测净化槽取样口看PH试纸是否在7 8之间 30S 如果PH试纸值小于7 则开启碱泵加碱 如果PH值大于8就停碱泵 PH值检测量每小时一次 如果PH值过高的情况那碱的消耗增大 造成辅料浪费 我们的主要工艺设备为碳钢品如果PH值低于7那么净化槽分离槽内的液 感谢下载 42 体会显酸性腐蚀该设备尽而在精馏过程中使再釜器和精馏塔受腐蚀从而影响生产 PH值过低还会有其它物质生成如氢气 从而影响甲醚的纯度 感谢下载 43 精馏塔工作原理 液体气化要吸收热量 气体冷凝要放出热量 精馏过程把气体冷凝时放出的热量供给液体气化时使用 也就是使气液两相直接接触 在传热的同时进行传质 实践中 这种多次部分气化伴随多次部分冷凝的过程是在逆流作用的塔式设备中进行的 在塔釜中的混合液 借间接加热使其挥发组分气化 气化后的蒸气从塔釜进入精馏塔中并沿塔上升 从塔顶出来后进入冷凝器 使其中绝大部分蒸气冷凝为液态进入液封槽 一小部分难凝气体通过管线回至反应部分 液封槽的液体一部分通过回流泵送至塔顶部做回流液 一部分做为合格的精馏产品送至储罐 塔釜残液连续排至废液槽 感谢下载 44 单螺杆泵的工作原理 单螺杆泵是一种内啮合的密闭式螺杆泵 属转子式容积泵 主要工作部件由具有双头螺旋空腔的定子和与其啮合的单头螺旋螺杆 转子组成 当输入轴通过万向节驱动转子绕定子做行星回转时 定子 转子付就连续地啮合形成密闭腔 这些密闭腔容积不变地作匀速轴向运动 把输送介质从吸入端经流过定子 转子付输送至压出端 吸入密闭腔内的介质流过定子而不被搅动和破坏 因此 可以输送含有坚硬磨损性杂质及固体颗粒的介质和粘稠的液体 感谢下载 45 压缩工艺流程 气相二甲醚 甲醚冷却器 制冷压缩机 气液分离器 压缩机 制冷甲醚冷凝器 制冷甲醚冷凝器 甲醚冷却器 甲醚冷却器 球罐 感谢下载 46 压缩机的工作原理 压缩机由异步电机通过刚性联轴节驱动 电机转子直接带动压缩机的曲轴旋转 然后由连杆和十字头将曲轴的旋转运动变成活塞的往复直线运动 使气缸内交替发生气体的膨胀吸入和压缩排出过程 从而获得连续脉动的压缩气源 当工艺上要求较高的压力时 多级压缩分成几个阶段进行 第一级将气体压缩到中间某压力后 把气体导入冷却器后再进入第二级压缩 依次推下去直到满足工艺要求为止 单级压缩机需要得到高压的气体 其压缩比必然增大 压缩比增大后 将会产生以下缺点 压缩气体温度上涨 使冷却困难 压缩气体温度上涨 引起润滑困难 增加了摩擦表面的磨损 使活塞力加重 同时增大活塞杆构件尺寸与承受负荷 制造困难变大 使余隙中的气体膨胀所占容积增大 使容积效率降低 因而减少了压缩机的打气量 降低生产能力 感谢下载 47 制冷机的工作原理 螺杆式制冷压缩机是回转式容积型压缩机 依靠气体进入机器后体积缩小使气体密度急剧增加而使气态制冷剂压力升高 螺杆式制冷压缩机体内装有两只互相啮合的平行转子 阳转子和阴转子 当两转子转动时 两转子的齿部相互插入到对方的齿槽内 随着转子的旋转 插入的长度越来越大 容纳气体槽的容积越来越小从而达到压缩气体制冷剂的目的 感谢下载 48 甲醚压缩机正常开机 1 检查仪表 油位是否正常 同时通知调度协调电气仪表自控设备人员检查设备 保证具备开车条件 2 打开压缩系统冷却水出口 进口阀门及压缩机进口阀门 通过放空阀进行置换 3 联系调度送电 4 启动稀油站上的辅助油泵 检查供油情况 调整油压至一定值 5 投入盘车3 5圈 检查各运动部件运转情况 有无异常响声和障碍 正常后退出盘车