二甲醚(DME)的主要用途和生產(chǎn)方法(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上二甲醚（DME）的主要用途1.1.1替代氯氟烴作氣霧劑 隨著世界各國的環(huán)保意識日益增強，以前作為氣溶工業(yè)中氣霧劑的氯氟烴正逐步被其他無害物質(zhì)所代替。 1.1.2.用作制冷劑和發(fā)泡劑 由于DME的沸點較低, 汽化熱大，汽化效果好，其冷凝和蒸發(fā)特性接近氟氯烴，因此DME作制冷劑非常有前途。國內(nèi)外正在積極開發(fā)它在冰箱、空調(diào)、食品保鮮劑等方面的應用，以替代氟里昂。DME作為作發(fā)泡劑，國外已相繼開發(fā)出利用DME 作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、熱塑聚酯泡沫的發(fā)泡劑。發(fā)泡后的產(chǎn)品，孔的大小均勻，柔韌性、耐壓性、抗裂性等性能都有所增強。 1.1.3.DME用作燃料 由于DME具有液化石

2、油氣相似的蒸氣壓，在低壓下DME 變?yōu)橐后w，在常溫、常壓下為氣態(tài)，易燃、毒性很低,并且DME的十六烷值(約55) 高，作為液化石油氣和柴油在汽車燃料方面的代用品，條件已經(jīng)成熟。由于它是一種優(yōu)良的清潔能源，已日益受到國內(nèi)外的廣泛重視。在未來十年里，DME 作為燃料的應用將有難以估量的潛在市場，其應用前景十分樂觀。可廣泛用于民用清潔燃料、汽車發(fā)動機燃料、醇醚燃料。 1.1.4.DME用作化工原料 DME 作為一種重要的化工原料, 可合成多種化學品及參與多種化學反應： 與SO3 反應可制得硫酸二甲酯；與HCl 反應可合成烷基鹵化物；與苯胺反應可合成N , N - 二甲基苯胺；與CO 反應可羰基合成乙

3、酸甲酯、醋酐，水解后生成乙酸；與合成氣在催化劑存在下反應生成乙酸乙烯；氧化羰化制碳酸二甲酯；與H2S 反應制備二甲基硫醚。此外，利用DME 還可以合成低烯烴、甲醛和有機硅化合物。目前合成DME有以下幾種方法：（1）液相甲醇脫水法（2）氣相甲醇脫水法（3）合成氣一步法（4）CO2 加氫直接合成。（5）催化蒸餾法。其中前二種方法比較成熟，后三種方法正處于研究和工業(yè)放大階段。本設計采用氣相甲醇脫水法。下面對這幾種方法作以介紹。 DME合成主要方法 1)液相甲醇脫水法制DME 甲醇脫水制DME 最早采用硫酸作催化劑, 反應在液相中進行, 因此叫做液相甲醇脫水法, 也稱硫酸法工藝。該工藝生產(chǎn)純度99.6

4、%的DME 產(chǎn)品, 用于一些對DME 純度要求不高的場合。其工藝具有反應條件溫和(130160) 、甲醇單程轉(zhuǎn)化率高( 85%) 、可間歇也可連續(xù)生產(chǎn)等特點, 但是存在設備腐蝕、環(huán)境污染嚴重、產(chǎn)品后處理困難等問題, 國外已基本廢除此法。中國仍有個別廠家使用該工藝生產(chǎn)DME , 并在使用過程中對工藝有所改進。 2)氣相甲醇脫水法制DME 氣相甲醇脫水法是甲醇蒸氣通過分子篩催化劑催化脫水制得DME。該工藝特點是操作簡單, 自動化程度較高, 少量廢水廢氣排放, 排放物低于國家規(guī)定的排放標準。該技術生產(chǎn)DME 采用固體催化劑催化劑, 反應溫度200, 甲醇轉(zhuǎn)化率達到75%85%, DME 選擇性大于9

5、8%, 產(chǎn)品DME 質(zhì)量分數(shù)99.9 % ,甲醇制二甲醚的工藝生產(chǎn)過程包括甲醇加熱、蒸發(fā)，甲醇脫水，甲醚冷卻、冷凝及粗醚精餾，該法是目前國內(nèi)外主要的生產(chǎn)方法。 3)合成氣一步法生產(chǎn)DME 合成氣法制DME是在合成甲醇技術的基礎上發(fā)展起來的, 由合成氣經(jīng)漿態(tài)床反應器一步合成DME , 采用具有甲醇合成和甲醇脫水組分的雙功能催化劑。因此, 甲醇合成催化劑和甲醇脫水催化劑的比例對DME生成速度和選擇性有很大的影響, 是其研究重點。其過程的主要反應為: 甲醇合成反應 CO + 2H2 CH3OH + 9014 kJ / mol(1) 水煤氣變換反應CO + H2O=CO2 + H2 + 4019 kJ

6、 / mol(2) 甲醇脫水反應 2CH3OH =CH3OCH3 + H2O + 2314 kJ / mol(3) 在該反應體系中, 由于甲醇合成反應和脫水反應同時進行, 使得甲醇一經(jīng)生成即被轉(zhuǎn)化為DME，從而打破了甲醇合成反應的熱力學平衡限制, 使CO 轉(zhuǎn)化率比兩步反應過程中單獨甲醇合成反應有顯著提高。 由合成氣直接合成DME , 與甲醇氣相脫水法相比, 具有流程短、投資省、能耗低等優(yōu)點, 而且可獲得較高的單程轉(zhuǎn)化率。合成氣法現(xiàn)多采用漿態(tài)床反應器, 其結構簡單, 便于移出反應熱, 易實現(xiàn)恒溫操作。它可直接利用CO含量高的煤基合成氣, 還可在線卸載催化劑。因此, 漿態(tài)床合成氣法制DME 具有誘

7、人的前景, 將是煤炭潔凈利用的重要途徑之一。合成氣法所用的合成氣可由煤、重油、渣油氣化及天然氣轉(zhuǎn)化制得, 原料經(jīng)濟易得， 因而該工藝可用于化肥和甲醇裝置適當改造后生產(chǎn)DME，易形成較大規(guī)模生產(chǎn)；也可采用從化肥和甲醇生產(chǎn)裝置側(cè)線抽得合成氣的方法，適當增加少量氣化能力，或減少甲醇和氨的生產(chǎn)能力, 用以生產(chǎn)DME。 4)CO2加氫直接合成DME 近年來, CO2 加氫制含氧化合物的研究越來越受到人們的重視, 有效地利用CO2 , 可減輕工業(yè)排放CO2 對大氣的污染。CO2 加氫制甲醇因受平衡的限制, CO2 轉(zhuǎn)化率低, 而CO2 加氫制DME 卻打破了CO2 加氫生成甲醇的熱力學平衡限制。目前,世界

8、上有不少國家正在開發(fā)CO2 加氫制DME 的催化劑和工藝, 但都處于探索階段。日本Arokawa報道了在甲醇合成催化劑(CuO - ZnO - Al2O3) 與固體酸組成的復合型催化劑上，CO2 加氫制取甲醇和DME , 在240 ，310 MPa 的條件下, CO2 轉(zhuǎn)化率可達到25 %，DME 選擇性為55 %。大連化物所研制了一種新型催化劑, CO2 轉(zhuǎn)化率為13.17 % ,DME 選擇性為50 %。天津大學化學工程系用甲醇合成催化劑Cu - Zn - Al2O3 和HZSM-5 制備了CO2 加氫制DME 的催化劑。蘭州化物所在Cu-Zn-ZrO2/ HZSM-5 雙功能催化劑上考察

9、了CO2 加氫制甲醇反應的熱力學平衡。結果表明CO2加H2 制DME 不僅打破了CO2 加氫制甲醇反應的熱力學平衡, 明顯提高了CO2 轉(zhuǎn)化率, 而且還抑制了水氣逆轉(zhuǎn)換反應的進行, 提高了DME 選擇性。5)催化蒸餾法制DME 到目前為止, 只有上海石化公司研究院從事過這方面的研究工作。他們是以甲醇為原料, 用H2SO4 作催化劑, 通過催化蒸餾法合成二甲醚的。由于H2SO4 具有強腐蝕性, 而且甲醇與水等同處于液相中, 因此，該法的工業(yè)化前景一般。催化蒸餾工藝本身是一種比較先進的合成工藝, 如果改用固體催化劑, 則其優(yōu)越性能得到較好的發(fā)揮。用催化蒸餾工藝可以開發(fā)兩種DME 生產(chǎn)技術: 一種是

10、甲醇脫水生產(chǎn)DME , 一種是合成氣一步法生產(chǎn)DME。從技術難度方面考慮, 第一種方法極易實現(xiàn)工業(yè)。 目前合成DME有以下幾種方法：（1）液相甲醇脫水法（2）氣相甲醇脫水法（3）合成氣一步法（4）CO2 加氫直接合成。（5）催化蒸餾法。其中前二種方法比較成熟，后三種方法正處于研究和工業(yè)放大階段。本設計采用氣相甲醇脫水法。下面對這幾種方法作以介紹。二甲醚工業(yè)生產(chǎn)方法一、合成氣一步法 一步法是指合成氣在甲醇合成催化劑作用下生成的甲醇，不從合成氣中冷凝分離，直接經(jīng)催化劑脫水生成產(chǎn)品二甲醚，為此可以采用甲醇合成和甲醇脫水雙功能催化劑于一個反應器生產(chǎn)二甲醚，也可以由合成氣先經(jīng)甲醇合成塔合成甲醇再經(jīng)甲醇脫

11、水塔，然后從合成氣中分離產(chǎn)品二甲醚，這二者都是一步法。 合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚采用雙功能催化劑。該法是通過氣固催化反應直接由合成氣合成二甲醚與甲醇混合物，經(jīng)冷凝分離、精餾后得到二甲醚產(chǎn)品，此法在成本較低，但反應熱不易移走，反應床層溫度分布不均勻；使催化劑的活性與壽命受到一定影響，由于反應溫度較高，使得合成過程中難免有CO2生成，因此在高壓系統(tǒng)中還增加了脫碳系統(tǒng)。且該工藝設備投資相對較大。 合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚另一種工藝為合成氣氣相床液相催化法。該法是將合成二甲醚用的雙功能催化劑制成粉末放入一種惰性的油中，再通入合成氣進行反應，由于液體油的導熱性能良好，使得催化床溫度易于控制，床層溫度分布很均

12、勻，從而使得反應過程溫和而穩(wěn)定，一氧化碳轉(zhuǎn)化率高，二甲醚的選擇性好，所得到的產(chǎn)品成本相對較低，但投資較大。該工藝盡管國內(nèi)外研究很活躍，但工業(yè)化裝置很少。二、甲醇液相脫水法 液相法是加熱硫酸與甲醇的混合物，使得甲醇脫水而生成二甲醚，其反應過程為甲醇在硫酸存在下通過生成硫酸氫甲酯，再生成二甲醚。 甲醇液脫水制二甲醚反應溫度較低，轉(zhuǎn)化率較高，但由于硫酸對設備材質(zhì)的腐蝕性大，殘液與廢水量大，對環(huán)境的污染嚴重，操作條件惡劣，產(chǎn)品的后處理較為困難等因素，已被逐步淘汰。但隨著催化劑的發(fā)展，液相催化劑也發(fā)展迅速。三、甲醇氣相脫水法 該方法是甲醇在氣化后在改性-氧化鋁（或ZSM分子篩）催化劑上脫水生成二甲醚。該

13、工藝流程與設備較為簡單，投資較小，操作壓力不高?，F(xiàn)有工業(yè)裝置大多采用此工藝。其中以西南化工研究設計院和四川天一科技股份有限公司的技術為代表。西南院/天一科技的技術特點：1、與甲醇裝置聯(lián)產(chǎn)時，可以粗甲醇為原料，既可調(diào)整甲醇和二甲醚兩種產(chǎn)品的比例，又大幅度降低生產(chǎn)成本。2、反應器采用多段冷激式固定床（專利技術）。催化劑裝填容量大，投資低，反應溫度適當，副反應少，易于大型化。3、采用獨特的汽化塔結構和分離工藝，不設置用于回收未反應甲醇的甲醇提濃塔（專利技術）。既簡化流程、減少投資，又有效地減少蒸汽消耗。4、獨特的尾氣吸收工藝，降低了甲醇消耗，并減少了能耗。5、采用自行研究開發(fā)的專用催化劑，規(guī)模生產(chǎn)，

14、活性高、熱穩(wěn)定性好、選擇性高，生成二甲醚反應的選擇性在99%以上。二甲醚用途1、二甲醚切割燃料二甲醚代替乙炔作為切割燃料，與以乙炔為燃料的切割設備完全相同，并且切割性能好，切割面光滑，不需要進行拋光打磨，可節(jié)省大量人力。與使用乙炔燃料相比較，能節(jié)省成本60%以上；用二甲醚大量替代乙炔進行切割可減少高污染、高耗能的電石的生產(chǎn)，有利于節(jié)能和環(huán)保。2、二甲醚氣霧推進劑二甲醚作為氯氟烴的替代品，具有無腐蝕、無毒、霧化效果和水溶性好的特點，是一種理想的氣霧推進劑?？捎米骺諝馇逍聞⑾x劑、自噴漆、泡沫填縫劑、彩帶等。二甲醚代替氟利昂做致冷劑，在大氣對流層中就能分解，對大氣臭氧層無破壞作用。3、二甲醚民用燃料二甲醚的物理性質(zhì)與液化石油氣接近，可替代液化石油氣作為民用燃料。鋼瓶、灶具和液化石油氣通用；燃燒性能好，二甲醚是含氧燃料，其燃料完全、不析碳，鋼瓶里沒有任何殘液；同等溫度下飽和蒸汽壓低于液化石油氣，儲藏、運輸和使用比液化石油氣更安全。4、二甲醚汽車燃料以二甲醚替代汽油和柴油，其基本原理與以液化氣為燃料的汽車相類似，在后備箱里安裝鋼瓶，在方向盤下面有轉(zhuǎn)換開關。每瓶可灌裝二甲醚48公升，行程400多公里。以二甲醚作汽車燃料與以液體石油氣作汽車燃料相比較，優(yōu)點是動力性能好，尾氣排放低，不經(jīng)任何處理就能達到要求嚴格的歐洲號排放標準;由于我公司生產(chǎn)的二甲醚成本較低，作為汽車燃