毕业论文《二甲醚生产工艺设计》.doc

PAGE PAGE 前 言 二甲醚(简称DME)习惯上简称甲醚，为最简单的脂肪醚，分子式C2H6O，是乙醇的同分异构体，结构式CH3—O—CH3，分子量46.07，是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品。DME因其良好的理化性质而被广泛地应用于化工、日化、医药和制冷等行业, 近几年更因其燃烧效果好和污染少而被称为“清洁燃料”, 引起广泛关注。 DME的用途可分如下几种[1]： 1． 替代氯氟烃作气雾剂 随着世界各国的环保意识日益增强,以前作为气溶工业中气雾剂的氯氟烃正逐步被其他无害物质所代替。 2． 用作制冷剂和发泡剂 由于DME的沸点较低,汽化热大,汽化效果好,其冷凝和蒸发特性接近氟氯烃,因此DME作制冷剂非常有前途。国内外正在积极开发它在冰箱、空调、食品保鲜剂等方面的应用,以替代氟里昂。关于DME作发泡剂,国外已相继开发出利用DME作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑聚酯泡沫的发泡剂。发泡后的产品,孔的大小均匀,柔韧性、耐压性、抗裂性等性能都有所增强。 3． DME用作燃料 由于DME具有液化石油气相似的蒸气压,在低压下DME 变为液体,在常温、常压下为气态,易燃、毒性很低,并且DME的十六烷值(约55)高，作为液化石油气和柴油汽车燃料的代用品条件已经成熟。由于它是一种优良的清洁能源,已日益受到国内外的广泛重视。在未来十年里,DME作为燃料的应用将有难以估量的潜在市场,其应用前景十分乐观。可广泛用于民用清洁燃料、汽车发动机燃料、醇醚燃料。 4． DME用作化工原料 DME作为一种重要的化工原料,可合成多种化学品及参与多种化学反应:与SO3 反应可制得硫酸二甲酯；与HCL反应可合成烷基卤化物；与苯胺反应可合成N,N - 二甲基苯胺；与CO反应可羰基合成乙酸甲酯、醋酐,水解后生成乙酸；与合成气在催化剂存在下反应生成乙酸乙烯；氧化羰化制碳酸二甲酯；与H2S反应制备二甲基硫醚。此外,利用DME还可以合成低烯烃、甲醛和有机硅化合物。 目前，全球二甲醚总生产能力约为21万t/a，产量16万t/a左右，表1-1为世界二甲醚主要生产厂家及产量。我国二甲醚总生产能力约为1.2万t/a，产量约为0.8万t/a，表1-2为我国二甲醚主要生产厂家及产量。 据市场调查国内二甲醚需求量远远超过供给量，目前国内仅气雾剂一项需求量达到1.5~1.8万吨/年，而高纯度的二甲醚还依赖进口。表1-3为2005年和2010年我国对二甲醚的市场需求预测，可见，二甲醚市场应用前景广阔，因此对二甲醚的生产工艺进行研究很有必要。 表1-1 世界二甲醚主要生产厂家及产量[2] 国家和地区 生产厂家 生产能力（kt/a） 美国 杜邦公司 30 ALLED SINGNAL INC 10 德国 联合莱茵褐煤燃料公司 20 DEA公司 65 荷兰 阿克苏公司 30 住友公司 日本 三井东压化学公司 10 日本制铁公司 澳大利亚 CSR有限公司（DEA技术） 10 南非 （DEA即使） 印度 PTB um itanger rang气体化工业公司 3 台湾 盛康公司 18 中国大陆 12 表1-2我国二甲醚主要生产厂家和产量[2] 生产厂家 生产能力（kt/a） 广东中山精细化工实业公司 5 成都华菱公司2 2 江苏吴县合成化学品厂 2 上海申威气雾剂公司1 1 湖北田力实业公司1.5 1.5 合计 11.5 表1-3我国对二甲醚的市场需求预测[3] 项目 2005年需求量 （kt/a） 2010年需求量 （kt/a） 气雾剂 22.8 30 汽车燃料 3730 8240 民用燃料 12260 19230 合计 16012.8 27500 第1章 工艺说明及设计 第1.1节 设计依据 本项目基于教科书上的教学案例，通过研读大量的关于DME性质、用途、生产技术及市场情况分析的文献，对生产DME的工艺过程进行设计的。 第1.2节 技术来源 目前合成DME有以下几种方法：（1）液相甲醇脱水法（2）气相甲醇脱水法（3）合成气一步法（4）CO2 加氢直接合成。（5）催化蒸馏法。其中前二种方法比较成熟，后三种方法正处于研究和工业放大阶段。本设计采用气相甲醇脱水法。下面对这几种方法作以介绍。 1.2.1 液相甲醇脱水法制DME 甲醇脱水制DME 最早采用硫酸作催化剂,反应在液相中进行,因此叫做液相甲醇脱水法, 也称硫酸法工艺。该工艺生产纯度99.6%的DME 产品,用于一些对DME 纯度要求不高的场合。其工艺具有反应条件温和(130～160)℃ 、甲醇单程转化率高( 85%) 、可间歇也可连续生产等特点, 但是存在设备腐蚀、环境污染严重、产品后处理困难等问题, 国外已基本废除此法。中国仍有个别厂家使用该工艺生产DME , 并在使用过程中对工艺有所改进。