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星翼的博客

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日志

 
 

二甲醚的应用和生产工艺简介  

2008-02-06 10:01:06|  分类: 煤化工 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  一、二甲醚用途介绍:

  二甲醚(DME)是重要的化工原料,可用于多种精细化工品的合成,还可以作为合成汽油和烯烃的中间体;同时二甲醚在制药,燃料、农药、染料、冷冻,气雾剂方面有独特的用途,可以替代部分的氯氟卤代烃用作汽胶喷射剂;高浓度的二甲醚可作麻醉剂;此外,二甲醚还可以成为城市煤气和液化气的代用品,也可以作为汽车燃料(2006.10.9新闻联播报道),二甲醚作汽车燃料价格上是汽油的1/3,而且行驶效率很高。

1.1 用作气雾剂

  过去,在民用方面一般使用的气雾剂为氯氟卤代烃,由于其对大气中的臭氧层有破坏作用,发达国家已于1995年全面禁用氯氟烷,采用了性能优良的二甲醚作为氯氟卤烷的替代品;国内许多生产气雾杀虫剂、喷塑涂料的厂家已改用二甲醚作为气雾抛射剂。

1.2 用作环保制冷剂

  由于二甲醚的沸点低、汽化热大,气化效果好,其制冷凝和蒸发特性接近氯氟烷,而销售价格只有氯氟烷R12、R22的1/3,二甲醚汽-液相的热力数据和单位制冷剂体积的制冷量、压缩机的输出功率以及制冷性能系数,通过与氯氟烷制冷剂对比,二者的制冷效果基本相当;同时,二甲醚不会对臭氧层形成危害,其室温效应值也小于氯氟烷制冷剂。经研究表明二甲醚与CH2F2、三氟甲醚按一定比例进行混合后,其制冷效果完全可以代替R134a。

 1.3 用作汽油(柴油)添加剂

  二甲醚液化后可以直接作为汽车燃料,它的燃烧效果比甲醇更好。因为减压后的二甲醚呈气态,使用后汽车不存在冷启动问题。二甲醚燃烧具有效高的十六烷值,也是柴油发动机的理想燃料。使用二甲醚燃料时,汽车尾气不需要催化转化处理。能满足汽车超低排放的尾气标准,符合环保要求。

1.4用作液化石油气的添加剂

  现在民用的液化燃料一般为液化石油气,起主要成分是低碳烃,起富含c3~c4的烷烃和烯烃以及少量的c5;由于c5沸点较高,蒸汽压较小,又不能与c3~c4互溶,故不能随c3、c4一起完全燃烧,成为残液留在液化钢瓶中;如果在液化气中添加少量二甲醚,利用它在有机物中的溶解特性,不但可以提高液化气(特别是c5)的气化效率,而且还会增加c3、c4和c5的互溶性,间接提高了c5的气化效率。将具有十分可观的经济效益。

1.5 用作醇基燃料的添加剂

  用甲醇作为燃料,使用很不方便,由于甲醇的蒸汽压较低,几乎所有的甲醇灶具在使用前均需预热,使甲醇汽化。如果在醇基燃料中加入一定量的二甲醚,使其成为醇一醚燃料,利用二甲醚与醇的互溶性和良好的气化性,将对醇基燃料的使用推广起到积极的作用。

1.6 用作二甲醚液化气

  二甲醚液化气的性能与液化石油气相同,37.8℃时蒸汽压力低于1380Kpa;符合液化石油气的标准(GB11174—89)。

  甲醇脱水剂二甲醚的全过程使甲醇、二甲醚两者作为燃料时,已有实质性的变化:(1)由液化体燃料变为气体燃料;(2)由高毒(甲醇)转化为低毒(二甲醚),从而增大了使用安全性。二甲醚在常温,常温下为无色、无味、无臭气体;加压后为液体,物性与液化石油气相似,可以装入标准液化石油气罐,用于家庭煤气灶及工业炉窑的燃烧均可以,经环境卫生,卫生防疫站检测,全部符合我国现有标准要求。

 1.7 用作化工原料

  二甲醚是一种有机中间产物。它可以羰基化制乙酸甲酯、乙酐;二甲醚可作为甲基化试剂用于制药、农药与燃料的合成;在催化剂作用下,二甲醚可与苯胺发生烷基话反应生成N,N′—二甲基苯胺;与CO反应生成乙酸甲酯,同系化生成乙酸乙酯、乙酐;与CO2反映生成甲氧基乙酸;与发烟硫酸或三氧化硫生成硫酸二甲酯;与氰化氢反应生成乙请;此外二甲醚还是一种优秀的有机溶剂。

二、二甲醚生产工艺的选择

 工业上生产二甲醚有“甲醇生产副产物提取物提取法”“甲醇液相硫酸脱水法”和“甲醇气相催化法”“由合成气直接合成二甲醚”等四种方法。

“甲醇生产副产物提取法”是通过提取合成法甲醇生产过程中脱水生成的副反应产物获得二甲醚。由于使用铜锌触媒生产的粗甲醇中仅含0.12%的二甲醚,故此用此生产的产量很低,很少运用于大规模生产中。

“甲醇液相脱水法”是通过加热甲醇与浓硫酸的混合物脱水生成二甲醚,此法有反应温度低、转化率高等优点,但对设备腐蚀严重,残液及废水易造成环境污染,操作条件恶劣,正渐渐被淘汰。

“甲醇气相催化法”是通过甲醇气化、催化反应、蒸馏提纯和甲醇回收四个部分。催化反应是本工艺的关键部分,采用经特殊处理的固体酸催化剂。根据脱水放热反应的特征,反应器采用三段中间冷凝式。反应物的分离部分(即粗甲醇提纯)采用两塔流程和双波纹高效填料法,以确保最终可以获得纯度在99.9%以上的气物剂二甲醚产品,未转化的甲醇经过甲醇回收塔后与水分离,从而得以回收并循环使用。

生产装置开车时,反应器中触媒要先行预热升温活化,加热介质为N2 气,整个生产过程由计算机控制,生产过程中的各种工艺参数在控制室中集中显示并能自动调节。

“由合成气直接合成二甲醚”该法将水煤气变换、合成甲醇、甲醇脱水三步,直接合成二甲醚。

         二甲醚三种生产方法的技术经济比较表。

   硫酸法  气相法  合成气一步合成法
催化剂   硫酸  固体催化剂  多功能复合催化剂
 反应温度℃  130~160  240~400    250~300
 反应压力Mpa   常压  0.3~0.8    3.5~6.0
 单程转化率%   ~90   75~85     15~20
 总转化率%   ~90   >95       ~90
 二甲醚选择性%   ~99   ~99     60~70
 产品二甲醚纯度%  >99。6   >99。6       ~99

 

生产实践证明采用甲醇气相催化法生产较为适宜,起特点是:

(1)甲醇气相催化法制取二甲醚技术线路简单合理、工艺先进,甲醇转化率达75%~85%,二甲醚选择性在于99%,产品二甲醚纯度载誉99.9%,达到国外同类技术的先进水平。

(2)整个生产装置可以采用计算机控制,工艺参数集中显示,自动调节,生产过程自动化程度高,生产条件好,有利于职工劳动保护。

(3)以甲醇为原料采用气相催化性生产二甲醚,为国内众多甲醇生产厂家提供了新的销路,符合国情。

(4)据测算,在1000吨级规模生产时,由于自控制的投资,气相法制的二甲醚的生产成本稍高于硫酸法,而一旦更大规模生产时,其生产成本会大幅度下降,产品质量优势会更加明显。

三、市场分析与推广前景

 二甲醚的用途广泛,其发展的前景十分广阔。但从其用途选择,我们可以选择1.1用作气雾剂和1.6用作二甲醚液化气两项作业作为开发的重点。尤其在当前甲醇原料价格在渐渐上涨的情况下,开发二甲醚用作气雾应为首位,作为原料销售就会有可观的经济效益,估计毛利有2,500~3,000元/吨左右,若开发下游精细化工产品(如环保雪种、清补剂、杀虫剂、喷射型彩带等)其经济效益还可以大幅度的增加。

二甲醚用作液化石油气的市场更为广泛,我司在佛山市地区开发应用轻烃燃气已有陶瓷厂和铝厂选用,该地区有几百家企业,可以推广应用清洁能源。

若开发二甲醚燃气,我公司的QTQ轻烃燃气发生装置可以兼用,只要二甲醚燃气与液化石油气有300元的差价,则陶瓷、铝业、不锈钢、玻璃等企业均可以推广使用,其用量大(大约所需要十几万吨),则市场的前景可谓前途无量。

四、成本分析与经济效益:

二甲醚生产工艺简单,结构科学管理,操作先进简便,噪音小,清洁干净,建设周期短、投资少、回报快,推广应用前景广阔。

二甲醚生产原料为甲醇,来源广泛,特别用含量80%左右的甲醇作原料,成本可以降低。

1、成本分析:

(1)、目前,进口甲醇(96%)价格在3,500元/吨左右,含量降至80%的价格,应为:2,900元/吨。

(2)、生产一吨二甲醚需要用1.4~1.5吨甲醇原料,以粗原料计算为:1.5吨×2500元/吨=3750元/吨。

(3)、二甲醚的加工费为:100元/吨。

(4)、贮存运输费为:100元/吨。

(5)、税金按6%计为:200元/吨。

(6)、二甲醚的成本价为:4350元/吨。

(7)、如用作气雾剂为,外购二甲醚为7000元/吨左右。

(8)、则销售价格为:7000元/吨~4350元/吨=2650元/吨。

(9)、中试设备日产3吨装置计,月产90吨,年产(按11个月计)1,000吨,则销售利润为2650,000元(265万元)。

2、经济效益分析:

(1)、二甲醚中试设备投资约为150万元,其中;中试设备为100万元,基建建设费,贮藏和运输车辆喂0万元。

(2)、按中试设备日产吨计当年盈利可达265万元,则5.5个月应可以投资收回。

(3)、如果在此支使设备中再增加一套反应罐,则产量可以翻一番,其投资只需要增加0万元。总投资为2,000万元。

(4)、产量翻番可达6吨/日,则全年可产2,000吨,其销量利润达2,000吨×2650元/吨=530万元。

(5)、则当年的回收率只须4个月,在4个月内就可以收回投资。

(6)、若作为燃气使用,每吨销售为5,000元/吨,现有用户每月的消耗量为280吨×650元/吨=182,000.00元。年利润为18.2万×11个月=2,002,000.00元。(200万24元)当年投资或当年回收。

(7)、根据以上的分析,该套二甲醚中试设备生产工艺优良,是风险投资者的明智选择。

转自阳伯钧

                                    

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