学习情境 二甲醚生产概述.ppt

1、信阳职业技术学院 化学工程系,全国高职高专医学规划教材,下篇 二甲醚生产技术学习情境一 二甲醚生产概述,全国高职高专医学规划教材,甲醇及二甲醚生产技术,内容提要,一、二甲醚的特性和用途 二、二甲醚的物理化学性质 三、工艺方案的选择 四、工艺简述 五、工艺操作指标 六、环境保护问题,教学基本要求,1，了解合成二甲醚生产技术的发展，用途及其重要性； 2，熟悉二甲醚的理化性质、生产方法。 3，掌握二甲醚生产的基本化学反应方程及工业上常采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化合成二甲醚的方法。,能源、环境和人口是当今全球发展战略的三大问题，能源是国民经济发展的重要战略物质。根据已探明的能源存储量预测：全球石

2、油可再维持3050年，天然气可维持7080年，煤可维持200300年。我国是一个“油少气中煤丰人多”的大国。面对石油的短缺，面对能源的不可再生性，面对环境保护的要求，可持续发展受能源制约尤为突出。国外早已提出代用燃料和燃料清洁化的开发方向。,学习单元一 概述,二甲醚乃甲醇的纯衍生物，其分子结构为两头各一个甲基中间连接一个氧（CH3OCH3），也称甲醚，缩写DME。 近年，欧美、日、韩等发达国家十分看好二甲醚的市场前景和环保效益，纷纷开展二甲醚燃料发动机与汽车的研发，在欧洲和日本，已分别研制出燃用二甲醚的大客车样车和卡车样车。北京、上海、广州、香港等大城市纷纷推出“双燃料汽车”、“乙醇汽车”、“

3、甲醇汽车”上路。我国政府近年来反复强调抓紧这项工作。早在2001年，朱鎔基总理就采纳了专家建议，批发“利用现有化肥厂合成氨改造生产甲醇”的文件。,二甲醚是一种含氧化合物，溶于水、在大气对流层中可降解，是环境友好介质。二甲醚可用于气雾剂、制冷剂、化工原料。 二甲醚可做燃料，具有与液化气相类似的性质，而且燃烧完全、热效率高、无黑烟。近年来，由于石油制品的连年涨价，作为洁净环保燃料的二甲醚引起了社会各界的重视。特别是煤基二甲醚生产成本低，与液化石油气有较大差价，使得二甲醚全面替代液化石油气做为民用、工业用燃料成为可能。 国内外多家研究机构也正在进行以二甲醚为燃料的汽车发动机研究乃至行车试验。二甲醚做

4、燃料的市场前景十分广阔，同时，生产二甲醚也是当甲醇市场供大于求时甲醇生产企业的一条产业出路。,学习单元二 二甲醚的特性和用途,一，可作民用燃料代替液化石油气 37.8时其蒸汽压低于1380kpa，符合民用液化石油气（LPG）的要求(标准GB1117489)，在由甲醇转化为二甲醚的过程中，已由高毒（甲醇）转化为低毒（二甲醚），使用的安全性提高了。,二甲醚碳链短，自身含氧，组分单一，所以燃烧性能好，热效率高，燃烧过程无黑烟，清洁。二甲醚的平均热值虽较液化石油气低，但因它本身含氧，在燃烧过程中所需的理论空气量远低于液化石油气。,二，作汽车（机动车）燃料： 使用二甲醚或二甲醚汽油混合物作汽车燃料时，油

5、箱要改成密封型，能大大降低尾气中CO、NOX、HC等有害物质的排放量，车尾气不需要催化转化处理，就能达标，而且噪音小，二甲醚确是优良的无铅汽油添加剂；在高寒地区，二甲醚基本上呈液态，可以较大比例与汽油混合，不会存在气阻问题。,二甲醚作为理想的柴油替代燃料已得到举世公认，其市场化需要一个过程，但这个过程不会太长，有眼光的能人志士、企业家、科技工作者都在为缩短这个过程而不懈努力，为把煤田变成“油田”而奋斗。,三，作制冷剂、气雾剂、发泡剂 二甲醚粘性小，气化量大，与一般有机溶剂可以互溶，与水有高的互溶性（可降低其燃烧性），化学稳定性好，不生成过氧化物，不起氯化反应，不与其他组分产生作用，不破坏效率，

6、不腐蚀材料，而且不会对臭氧层构成危害，理化性能很适合作制冷剂、气雾剂、发泡剂。,四，二甲醚又是一种重要的化工原料 广泛应用于国民经济中的许多领域。例如：可用于许多精细化学品的合成；可作为合成汽油和烯烃的中间体；可用作麻醉剂（高浓度时）；羟基化制乙酸甲脂、乙酐，甲基化制药物、农药、染料，烷基化制NN二甲基苯胺，同系化制乙酸乙脂、乙酐，氰化氢化制乙腈，与CO2反应生成甲氧基乙酸，与发烟硫酸或三氧化硫反应生成硫酸二甲脂，合成低碳烯烃（乃国内外专家学者研究的热点之一）等等。,二甲醚是煤化工“一碳化学”中的拳头产品，用途既广泛又独特，与石油产品同等重要。 可以深信，随着上述系列产品的逐步开发成功，二甲醚

7、无疑是煤化工与石油化工有机结合的一枝新秀，巨大的市场潜力和新技术的交叉渗透为它开辟了广阔的发展空间。,学习单元三 物理化学性质,二甲醚(Dimethyl Ether，简称：DME)，即甲醚，是最简单的脂肪醚，化学式 CH3OCH3，分子量46.07，常温常压下为无色气体，熔点-141.5，沸点-24.9，25、0.5MPa 时变为压缩液体。易溶于水，溶于汽油、醚类、醇类等多种有机溶剂。具有醚类香味，对人体基本无毒害作用，略有轻微麻醉性。,广泛用于化学合成、喷射剂、制冷剂、发泡剂、溶剂等。尤其是作为新型的可再生清洁能源，具有燃烧完全、热效率高、有害气体排放量低（尾气排放优于欧标准）等优点，可与汽

8、油、天然气以任意比混合使用，提高燃烧性能，被誉为21 世纪最理想的替代能源，拥有广阔的市场前景,学习单元四 二甲醚生产工艺,一、工艺方案的选择 二甲醚的生产工艺基本上有两种：一步法，二步法。一步法是合成气（CO/H2）在多功能催化剂作用下“直接”合成二甲醚。其反应机理也是合成气先合成甲醇，然后甲醇在具有第二功能作用的催化剂的作用下再合成二甲醚，两步反应都是在同一个塔（器）内完成，只不过在第一步合成的甲醇不把它单独分离出来而已，而直接就再合成二甲醚。合成气（气相）也是跟固体催化剂接触。,（一）合成气一步法 以合成气（COH2）为原料，合成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成，同时伴随CO的变

9、换反应。,总反应：3CO+3H2=H3COCH3+CO2典型的合成气一步法生产流程如图1-1：图1-1 合成气一步流程框图,（二）二步法 是先生产甲醇，然后再由甲醇脱水。二步法又有两种工艺，一种是甲醇气相脱水，一种是甲醇液相脱水，都比较传统。产品纯度高，工艺成熟，装置适应性广，综合竞争力强，二步法仍然是目前国内外二甲醚生产的主要工艺路线。在发展清洁燃料二甲醚的前中期，采用二步法还是比较符合国情的，有人把二步法比作把银子变成金子。,二、工艺简述 （一） 简述 反应物甲醇与催化剂在反应器内反应，产生气体含二甲醚、甲醇、水分、盐类、酸性物等，经冷凝分离，将未参与反应的大部分甲醇，水、等冷凝下来，气体

10、进一步洗涤净化，一级压缩冷却即为粗醚，粗醚减压再经二级压缩即成精醚。经冷凝分离下来地冷凝液及洗涤液经精馏得的甲醇回反应器反应，蒸馏废液引到中和池调整PH值达标后排放，通过化验分析数据，定期定量补充催化剂（不需要单独再生）。,（二） 工艺操作参数 反应器温度：118125 反应器压力：0.10MPa 甲醇精馏塔温度：6570 一级压缩进口压力：0.07MPa,三、工艺（装置）技术特点 1装置简捷、明朗，生产线清晰、流畅； 2反应器设计科学合理，物料搅拌充分，均匀、动力小、效率高、选择性好、转化率高； 3反应器进料管采用耐高温耐腐蚀且具有弹性材料制作，进料口短接采用填料涵密封，保证设备长期运行不泄漏； 4随停随开，无预备期，灵活性强，自动化程度高，设置自动报警器，安全系数大；,四、该工艺操作指标如下： （1）甲醇单程转化率 90 （2）二甲醚选择性 99.5 （3）反应温度 120130 （4）反应压力 0.1MPa （5）二甲醚纯度 9599.9,五、环境保护问题 废水主要来自净化工序、甲醇蒸馏回收系统（塔）、主要污染物为CH3OH，浓度约0.3，处理措施采用先精馏后中和法，调整PH值