甲醇-13-甲醇气相脱水制二甲醚的改良工艺

甲醇气相脱水制二甲醚的改良工艺

孙建民、鲍礼堂

浙江省·杭州快凯节能高效新技术有限公司

1 二甲醚的特性和用途

二甲醚是重要的有机化工原料之一，大量应用于工业和日常生活中，主要用于燃料、制冷剂、气雾剂、发泡剂、有机合成原料等。研究表明，二甲醚及其混合物作为柴油机的替代燃料具有理想的燃烧特性和排放特性，被称为“21世纪的清洁燃料”。CJ/T259-2007《城镇燃气用二甲醚》已于2008年1月1日正式实施。国家发改委正在组织制定促进二甲醚用于车用燃料以缓解汽柴油供应紧张的政策措施，这意味着二甲醚作为煤基清洁燃料替代石油将得到越来越广泛的认同，而政策的支持将使我国二甲醚产业的前景更加光明。据估算，我国车用和民用燃料按30%的比例掺烧二甲醚，则全国需要600万t以上二甲醚。我国2008年二甲醚装置的总生产能力约400万t/a，2009年产能超过500万t，但开工率不到30%，与上述需要量有很大差距。近几年来，由于氯氟烃对大气臭氧层产生的破坏性，世界各国都在限制氯氟烃的使用，而二甲醚具有对大气臭氧层无损害且可在大气对流层中能降解的特性，使它成为氯氟烃的理想替代品，因而在制冷剂和气雾剂行业中的使用量迅速增加。作为燃料和氯氟烃这二种大量需要的替代品，二甲醚的使用前景将十分广阔，具有较好的经济效益和社会效益。

2 杭州快凯公司二甲醚产品的品质定位

二甲醚的品质定位为燃料级、气雾剂级二甲醚，其中气雾级二甲醚纯度≥99.99%。

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图1 甲醇气相催化脱水制二甲醚改良工艺流程示意图

3 杭州快凯“甲醇气相脱水制二甲醚的改良工艺”简介

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论文部分 2010年全国氮肥与甲醇技术交流及业务洽谈年会·上海东景化工科技有限公司

原料甲醇经装置中余热回收换热系统（本公司专有技术）汽化换热后，甲醇蒸汽进入反应器进行气相催化脱水反应，反应产物经换热、冷却后进入二甲醚分离器后，粗甲醚进入精馏塔进行精馏分离，从分离塔顶得到二甲醚产品，含烃类和碳氧化物的不凝性尾气经水、甲醇混合液吸收回收二甲醚后放空或作燃料。精馏塔釜流出的未转化的甲醇和水的混合物再在甲醇回收塔中进行分离，从塔顶回收的甲醇返回原料甲醇系统，从塔釜流出的废水（含甲醇＜100ppm）经冷却进入工艺循环水系统，作循环冷却水补充水，经环保部门多次抽检并得到认可。当产品作为燃料级二甲醚时（或产品以燃料级二甲醚为主、并产少量精二甲醚时）以粗甲醇做原料为佳。以粗甲醇做原料不会增加装置综合能耗，还能降低生产成本。工艺流程见图1。

杭州快凯公司甲醇气相催化脱水制二甲醚改良工艺（已申请专利）与传统气相脱水工艺有以下几方面改进：

1）采用了原料预热器、余热回收器、汽化器等设备对系统余热进行充分分级回收，有效降低单位产品的能耗。

2）甲醇回收塔釜液排放的工艺废水，甲醇残余小于100ppm，可以二次利用，实现工艺废水的循环利用。

3）采用快凯公司二甲醚合成反应器（公司专利产品），可最大限度使甲醇气相催化反应始终在催化剂最佳温度范围以内，最大限度提高甲醇转化率，降低分离成本。

4 本改良工艺对建设二甲醚装置的有益效果

1）通过热能多级利用，最大限度回收过程反应热和系统的余热来汽化原料甲醇，实现余热利用的最大化，同比节能3%～8%。

2）采用了二甲醚合成反应器，可使甲醇脱水催化剂始终在最佳活性温度范围内运行，最大限度提高甲醇气相脱水反应的平衡转化率，有效降低运行成本。

3）环保效益：工艺废水经冷却直接补入循环冷却水中，实现循环利用，无排放。 4）通过对甲醇、二甲醚及余热资源的多项回收和利用，二甲醚的消耗指标及成本见表1。

表1 消耗定额及生产成本（按1t二甲醚产品计） 名称 甲醇 蒸汽 循环冷却水 仪表空气 电 催化剂

表2 不同规模装置的界区内投资额 规模 kt/a 投资额/万元 5 项目投资

联醇企业利用本改良甲醇气相脱水制二甲醚工艺生产二甲醚的成本和不同规模装置的界区内投资（含技术费、设计费、土建、安装施工费、设备费等）见表2。

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规格 粗甲醇折纯 1.27MPa ～0.35MPa、30℃ 0.6MPa、≤32℃ 380/220V、50Hz γ-Al2O3 单位 t/t t/t t/t Nm/h kWh kg/t 3消耗 传统工艺 1.450 1.410 90.0 1.0 10.0 0.067 快凯工艺 1.40 1.35 70.0 1.0 7.0 0.045 10 ～490 20 ～700 30 ～950 50 ～1200 100 ～2000