年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计样本.doc

太原理工大学化学化工学院化工设计课程设计说明书年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计学生学号：002273 学生姓名： 武晓佩 专业班级： 化工工艺0904 指导老师： 郑家军 起止日期： .11.26.12.21 化工设计课程设计任务书一、化工课程设计题目年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计二、化工课程设计要求及原始数据（资料）：操作方法：连续操作产品品种： 二甲醚拟建规模：20万吨/年年操作日：365天汽化塔：原料粗甲醇纯度90%（质量分数，下同），塔顶甲醇气体纯度99%，釜液甲醇含量0.5%；合成塔：选择g-Al2O3做催化剂，转化率80%，选择性99.9%，脱水温度选择300摄氏度。精馏塔：塔顶二甲醚纯度“99.9%”釜液二甲醚含量0.5%；回收塔：塔顶回收甲醇纯度98%，废水中甲醇含量0.5%。三、化工课程设计关键内容：1、绪论2、生产步骤或方法确实定3、物料衡算和热量衡算4、关键工艺设备计算及选型（包含设备一览表）5、原材料、动力消耗定额及消耗量6、参考文件7、致谢8、附图（带控制点工艺步骤图和关键设备结构图）四、时间安排：共设计四面，前2周搜集资料，进行工艺步骤设计、物料和热量衡算，后两周进行设计说明书撰写、工艺步骤图和设备图绘制。五、学生应交出设计文件：课程设计说明书一本带控制点工艺步骤图一套（要求手工绘制2#图纸）关键设备结构图一套（要求CAD绘制，2#图纸）六、关键参考文件（资料）：1、化工设计王静康主编 1995年版 化学工业出版社出版2、化工原理（上、下） 天津大学化工原理教研室编 天津科学技术出版社出版3专业班级 化工工艺0904 学生 武晓佩 要求设计工作起止日期 11月25日 至12月21日 指导老师签字 日期 教研室主任签字 日期 系主任同意签字 日期 摘要作为LPG和石油类替换燃料，现在二甲醚(DME)倍受注目。DME是含有和LPG物理性质相类似化学品，在燃烧时不会产生破坏环境气体，能廉价而大量地生产。和甲烷一样，被期望成为二十一世纪能源之一。现在生产二甲醚基础上由甲醇脱水制得，即先合成甲醇，然后经甲醇脱水制成二甲醚。甲醇脱水制二甲醚分为液相法和气相法两种工艺，本设计采取气相法制备二甲醚工艺。将甲醇加热蒸发，甲醇蒸气经过-AL2O3催化剂床层,气相甲醇脱水制得二甲醚。气相法工艺过程关键由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。关键完成以下工作：1）精馏用到二甲醚分离塔和甲醇回收塔塔高、塔径、塔板部署等设计；2）所需换热器、泵计算及选型；关键词：二甲醚，甲醇，工艺设计。Abstract: As LPG and oil alternative fuel, DME has drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar for LPG, and dont produce combustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to become 21st century energy resources., DME is prepared by methanol dehydration, namely, synthetic methanol first and then methanol dehydration to dimethyl etherby methanol dehydration. Methanol dehydration to DME is divided into two kinds of liquid phase and gas-phase process. This design uses a process gas of dimethyl ether prepared by dimethyl. Heating methanol to evaporation, methanol vapor through the -AL 2O3 catalyst bed, vapor methanol dehydration to dimethyl etherby. This process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. Completed for the following work: 1) Distillation tower used in separation of dimethyl ether and methanol recovery , column height of tower ,diameter, arrangement of column plate etc;2) The calculation and selection of heat exchanger, pump; Key words: dimethyl ether, methanol, process design目 录摘要序言化工设计课程设计任务书I前 言11 文件综述11.1 二甲醚概述11.1.1 二甲醚发展现实状况11.1.2 二甲醚传统领域应用及其拓展11.2中国二甲醚市场简况21.2.1现实状况21.2.2 中国市场估计41.3国外二甲醚市场简况51.3.1现实状况51.3.2 国外市场估计61.4 原料说明71.6 二甲醚关键技术指标81.6.1技术要求81.6.2试验方法92 DME产品方案及生产规模112.1 产品品种、规格、质量指标及拟建规模112.2 产品规格、质量指标112.3 产品方案分析及生产规模分析123 工艺步骤介绍123.1生产方法简述123.2工艺步骤说明143.3生产工艺特点163.4关键工艺指标163.4.1 二甲醚产品指标163.4.2 催化剂使用174关键塔设备计算及选型174.1 汽化塔及其隶属设备计算选型174.1.1 物料衡算174.1.2 热量衡算194.1.3 理论板数、塔径、填料选择及填料层高度计算214.1.4 汽化塔隶属设备选型计算254.2 合成塔及其隶属设备计算选型264.2.1 物料衡算264.2.2 合成塔选择选择：264.2.3 热量衡算及隶属设备选型计算264.3 精馏塔及其隶属设备计算选型294.3.1 物料衡算304.3.2 热量衡算304.3.3 理论塔板数计算324.3.4 初馏塔关键尺寸设计计算324.3.5塔径设计计算344.3.6 填料层高度计算354.3.7 隶属设备选型计算354.4 回收塔及其隶属设备计算选型364.5.1 物料衡算364.4.2 热量衡算384.4.3 理论塔板数计算394.4.4 回收塔关键尺寸设计计算404.4.5塔径设计计算414.4.6 填料层高度计算424.4.7 隶属设备选型计算43致谢45参考文件46附录1.关键设备一览表47前 言二甲醚又称甲醚、木醚氧、二甲，是最简单脂肪醚关键甲醇下游产品之一。二甲醚理化性质比较独特，热植高，无毒、无害，含有潜在广泛用途，除作为有机化工原料广泛用于制药、染料、农药等，还用于替换氟里昂用作汽溶胶喷射剂和制冷剂，因为其良好燃料性能，含有实用、通用、环境保护、安全、质优价廉优点，最近作为民用代用燃料和柴油代用燃料，二甲醚受到人民日益重视。20世纪70年代，二甲醚开始被用作气雾剂，以替换破坏臭氧层氟里昂。近几年来，在各国寻求清洁燃料过程中，二甲醚良好燃烧性能和低污染排放特征使其日益受到重视。二甲醚作为清洁燃料含有以下特征：（1）资源量丰富，起源广；（2）环境友好，其排放物对环境影响很小；（3）技术可行、成熟，可在大范围内使用；（4）经济可行，其成本有竞争力；（5）易于实现，其运行所需要基础设施和现有基础设施基础相容，不需要另装一套装置。本设计步骤简练明畅，工艺条件温和，操作简易方便。而且设备台数较少，设备制作立足于中国现实状况，均能在中国制造而不需进口，可大大降低项目投资。按国家现行基础建设政策和市场价格对本项目进行了财务评价计算。工程总投资估算值14300万元，项目标内部收益率所得税前为13.82%，高于基准收益率12%。其它各项效益指标及盈亏平衡分析结果均表明本项目含有很强抗风险能力。上述各方面问题研究结果表明，10万吨/年二甲醚项目符合国家产业政策和未来能源市场发展方向，市场估计乐观，工艺方案合理，工艺技术成熟可靠，投资估算和财务评价结果也表明项目经济效益显著。本设计包含设计说明书和图纸两部分。说明书关键包含工艺步骤确实定，物料衡算，热量衡算，工艺设备设计及选型，厂房平面部署，还有进行初步经济分析等。图纸包含工艺步骤图，主设备图，车间部署平面等。设计者：武晓佩11月25日1 文件综述1.1 二甲醚概述1.1.1 二甲醚发展现实状况 自20世纪70年代，二甲醚开始被用作气雾剂，以替换破坏臭氧氟利昂。近几年来，在各国寻求清洁车用替换燃料过程中，二甲醚良好燃烧性能和低污染排放特征使其日益受到重视。二甲醚（DME）常温常压下是一个无色低毒可燃性气体，性能和液化石油气相同，燃烧时不析碳，无残液，燃烧废气无毒，是一个理想清洁燃料。DME还是一个新型、理想、可替换车用燃料“二十一世纪绿色燃料”。伴随环境污染日益严重及石油资源日益匮乏，对二甲醚需求量快速增加，所以二甲醚合成研究已成为各国科技人员研究焦点。二甲醚是二十一世纪超清洁燃料，不管是作为民用燃料、或替换柴油、汽油作为汽车燃料、或是用于发电，其制备、储运等全部比较轻易处理，并能促进新一代汽车、电力等工业发展。现在，二甲醚发展关键问题在于配套方法不完善、市场发展不成熟、二甲醚使用观念有待更新。1.1.2 二甲醚传统领域应用及其拓展（1）传统领域应用第一，做气雾剂、制冷剂和发泡剂。DME作为停止使用氯氟烃替换物，在气雾剂制品中显示出良好性能，如：不污染环境，对臭氧破坏系数为零；DME在水中溶解度为34%，若加6%乙醇，则可和水混溶，它和多种树脂也有极高溶解能力；毒性很微弱，用在化妆品上观察不到有什么问题；可用水或氟制剂作阻燃剂；使喷雾产品不易致潮，加之和其它气雾剂相比，其成本低、价格廉价从而被认为是新一代理想气雾推进剂。在西欧各国已经成为民用气溶胶制品氯氟烃替换品。现在DME在世界喷射剂用量中居第二位，仅次于碳氢化合物，其次，因为DME轻易液化特征，很多国家正在开发以DME替换氯氟烃做制冷剂技术。Bohnenn报道了用DME和氟里昂混合制成特种制冷剂，经过大量试验后，认为伴随DME含量增加，制冷能力增加，能耗降低而且在冷冻食品时可免去异味和臭味。另外Kohl等人报道了以DME、丙烷、丁烷制无氟制冷剂方法。第二，DME作为化学中间体，关键用于制造硫酸二甲酯。DME同发烟硫酸反应能够生成硫酸二甲酯；同苯胺反应生成高纯N，N-二甲基苯胺，脱水成乙烯，羰基化能够制取醋酸甲酯；和硫化氢反应生成二甲基硫醚，进而可生成二甲基亚砜。除此之外DME还是关键化工原料,可用于很多精细化学品合成,同时在轻化、制药、燃料、农药等工业中有很多独特用途。（2）新近拓展应用领域作为新型高效清洁燃料是DME应用领域一个崭新拓展应用领域。DME作为民用燃料比液化气含有更优良物理化学性能（如表1，表2所表示）。因为DME分子结构和烃类不一样，只有C-H和C-O键，没有C-C键，所以燃烧时无黑烟，CO和NOx排放量很低，符合洁净燃料要求；而且燃烧性能良好，燃烧废气无毒，完全符合卫生标准；单一组成，无残液；在室温下可压缩成液体，用现有液化石油气罐盛装，燃具和LPG基础通用，是优良民用洁净燃料。当温度在378时，二甲醚蒸汽压低于1378kPa，符合液化石油气要求（如表1-1）所表示。表1 DME液化气和液化石油气性质比较项目分子量压力Mpa(60)燃烧温度爆炸下限%理论空气量预混气热值KJ/ m3LPGDME56.646.071.921.35205522501.73.4511.326.9639034219表2 DME和0柴油比较对比项目DME0柴油分子量46.07190220沸点（）-24.9180360十六烷值55604050低热值（kJ/kg）2884042500理论空燃比914.6氧含量（%）34.8硫化物有1.2中国二甲醚市场简况1.2.1现实状况中国DME生产起步较晚，但发展加紧。1994年广东中山化工厂建成2500吨/年DME生产装置。以前，只有江苏昆山化工厂有少许生产。近几年，中国陆续又有部分厂家投产DME，其中生产规模较大有山东临沂鲁明化工、广东中山精细化工实业、江苏吴县合成化工厂、江苏昆山化工原料厂、湖南雪纳新能源山东久泰科技股份及泸天化企业等企业，年总产量已超出50万吨。多年来，中国DME生产发展快速。全国DME总生产能力仅有3.18万吨/年，产量约为2万吨/年，开工率处于63较低水平。到，发展到30多家生产企业，年生产能力约48万吨，产量约32万吨，开工率67%。4年间能力和产量快速增加，起年均增加率分别为79%和96%。 宁夏银川正在计划年产83万吨DME项目，计划今年年底投产，初步决定采取美国空气产品和化学品企业技术。计划投资47.8亿元。宁夏石化集团企业、中煤四达矿业企业、西安交通大学、原化工部第二设计院、中国成达化学工程企业等参与合作。该项目将由煤炭为起始原料生产DME。项目建设将分二个阶段，第一阶段生产21万吨/年，第二阶段再扩增62万吨/年。由美国贸易发展署出资援助招标、美国福陆企业中标所作宁夏煤基DME（一期）83万吨年项目汇报已于4月完成，后因资金技术问题项目还未开启。宁夏煤炭资源丰富，但因为地处西部，且邻省陕西、内蒙古、甘肃等均为富煤省份，煤炭外运十分困难。宁夏决定大力发展电力和煤化工等产业，建设大型DME厂是其中一项。美国政府出资67.5万美元对该项目给援助。表3 中国DME关键生产厂家及其能力企 业生产工艺生产能力（吨/年）广东中山凯达重庆英力燃化江苏昆山化工厂武汉青江企业吴县合成化学厂上海申威气雾剂企业河南沁阳紫阳乡河南内乡化工局无锡新苑化工集团贵州宏华新能源企业榆次燃料化工企业安徽蒙城化肥厂义乌光阳化工企业渭河煤化工集团企业陕西新型燃料燃具企业山西浑源化肥厂山东临沂鲁明化工湖北田力实业企业广州广氮集团企业云南解化集团企业山东久泰股份湖南雪纳新能源中国泸天化股份中国泸天化股份山西潞安陕西神华宁夏银川内蒙古鄂尔多斯市-山东临沂市两步法-气相脱水浆态床一步法两步法-气相脱水两步法-液相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水浆态床一步法两步法-液相脱水固定床一步法两步法-气相脱水两步法-液相脱水两步法-液相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水两步法-气相脱水古定床一步法流态床一步法流态床一步法流态床一步法12500（94/98年分期投产）3000（4月试产/已停）1000（91年3月试产）1500（95年9月试产）1000（96年7月试产）800（95年3月试产）10000（1月试产）10000（8月试产）10000（5月试产）5000（3月试产）10000（12月试产）5000（10月试产）2500（98年9月试产）10000（10月试产）500（97年6月试产）5000（1月试产）5000（12月试产）1500（97年9月试产，现停产）5000（98年10月试产）5000（2月试产）30000（12月试产）30000（11月投产）10000（8月投产）100000（9月投产）150000（筹建中）00（筹建中）830000（筹建中）1000000（筹建中）近几年DME生产规模较大有山东临沂鲁明化工、广东中山精细化工实业、江苏吴县合成化工厂、江苏昆山化工原料厂、湖南雪纳新能源、山东久泰科技股份等企业，年总产量已超出10万吨。中国上述大部分企业生产DME产品关键面向气雾剂市场，到底为止，中国DME正常生产能力为15-20万吨/年。1.2.2 中国市场估计第一，DME作为柴油替换燃料或掺烧汽油市场。伴随国民经济发展，中国对柴油和汽油需求量每十二个月增加幅度不停加大。统计数据显示，现在柴油需求量每十二个月速度增加为7%，估计到中国对进口石油依存度将超出50%。尤其是中国环境保护能源尤其是洁净车用燃料一直十分紧缺，所以发展清洁车用燃料成为中国经济高速发展面临现实问题。DME作为柴油替换能源在性能上含有显著优势，而作为汽油添加剂进行掺烧在理论上证实能够提升汽油品质，且技术方面不存在难以克服问题，所以这是一个普遍看好市场。第二，DME混烃燃料市场。现在中国液化气年消费量在3500万4000万吨，每十二个月约需进口万吨。DME作为超洁净能源，和液化气相比在性能上含有显著优势。假如用DME替换进口液化气，将最少形成约万吨年DME需求。第三，DME作为日用化工原料及化工中间体市场。DME除作为燃料以外，关键用于制气雾剂、制冷剂和发泡剂。DME进入这一市场特点是附加值高，所以利润空间极大。中国早期二甲醚生产能力很低，只有江苏吴县合成化上厂、武汉硫酸厂等少数多个厂家生产，总产量约为3000吨/年，远远不能满足中国市场需求，高纯度二甲醚(99.9%)全部依靠进口。多年来，中国在二甲醚液化气、醇醚燃料等方面取得了突破性进展。其中中科院山西煤化所研制甲醇制二甲醚催化剂，催化和分离精制工艺，可用于生产燃料级（95%一98%)和化工级(99%)二甲醚，尤其适合于已经有甲醇中小氮肥厂建立中小规模(100住一3000吨/年)生产装置。上海石油化工研究院开发成功二甲醚反应蒸馏新技术，含有过程简单、投资省、消耗低、操作控制轻易，不产生废酸、废渣和含酸废水等优点，甲醇单程转化率达80%-85%，选择性大于99.9%。化工部西南化工研究院开发新型民用代用燃料一醇醚燃料，现在已在河南、山西、贵州、安徽等省建立了5套生产装置，其中4套为万吨级装置。广东省中山精细化工实业采取西南化工研究院开发甲醇催化转化二步法制二甲醚生产技术建立了2500吨/年生产装置。生产高纯度二甲醚，产品关键用作气雾剂。最近，安徽省蒙城县化肥厂也建立了2500吨/年高纯度二甲醚生产装置，产品纯度达99.95%以上。山东临沂已经建成30000吨/年二甲醚生产装置，已于10月份投产，同时也在计划100万吨/年二甲醚项目。另外，陕西新型燃料燃具企业开发成功了二甲醚液化气灶(JZMZ一A型)，将大大促进二甲醚作为燃料在中国推广和普及。纯度大于95%甲醚可作为液体石油气替换燃料，若二甲醚能大规模地生产，显著地降低成本，将能在中国促进二甲醚消费，现在己在部分地域使用二甲醚，但因技术经济上因生产规模太小而造成生产成本较高，影响其推广应用。中国石油液化气进口量多年快速增加，19%年进口量为354.7万吨，1998年达477万吨，估计到进口量达929万吨，将达1460万吨。所以二甲醚作为替换燃料市场很宽广。仅以西南地域重庆、成城市为例，现在两市气化率很高，基础上全部是用天然气，两地餐饮业十分发达，LPG消耗量极大，因为DME清洁燃烧完全、无黑烟、对人体无害，在餐饮业中替换LPG含有没有可比拟优势。据保守估量，重庆市LPG需求量在8万/年，成城市LPG需求量在5万吨/年，四川省总需求量在25万吨/年，其市场前景很乐观。1.3国外二甲醚市场简况1.3.1现实状况现在世界上DME生产关键集中在美国、德国、荷兰和日本等国，世界总生产能力估计29.4万吨/年，产量约22万吨，开工率75%。国外DME关键生产厂家有美国Dupont企业、荷兰AKZO企业、德国DEA企业和 UnitedRhine Lignite Fuel 企业等，其中德国DEA企业生产能力最大为6.5万吨/年。二甲醚作为一个新型、清洁民用和车用燃料，被看作是柴油或LPG/CNG优异替换品，其作为燃料市场血球增加将会很惊人。，全球有400万辆LPG汽车，400万辆乙醇汽车、100万辆CNG汽车，还有部分甲醇汽车。以美国为例，美国使用替换燃料（LPG和CNG）汽车为42万辆，估计为330万辆。现在美国替换燃料消费量折合当量汽油约为100万吨（352106加仑当量汽油），约占当年全部燃料消费量0.2%。假如美国代用燃料百分比提升到5%，起需求量将达成2500万吨，可见替换燃料市场前景是相当可观20。亚洲地域是世界上柴油消费增加最快地域，据国外研究机构估计，二甲醚作为替换燃料，亚洲地域年需求量达4000万吨，可见，因为二甲醚含有其它替换燃料不可比拟优势，将会成为柴油关键替换燃料，含有难以估量市场前景。因为二甲醚市场需求潜力十分巨大，在世界范围内，其建设已经成为热点项目，部分大型二甲醚装置已在主动筹建之中（见表1-4），假如这些项目到全部建成投产将新增二甲醚生产能力793万893万吨。到时世界二甲醚总能力将达成1082万1182万吨国外己有建设大型工业化DME装置计划。日本东洋工程企业（TEC）完成建设单系列250万吨/年DME装置可行性验证。采取天然气生产甲醇再转化成DME二步法路线，以中东低价天然气为原料，生产DME成本为100120美元/吨。意味着DME作为清洁燃料可和LPG相竞争，DME和LPG相同，易于贮存在现有LPG终端和用船舶运输。TEC步骤组合MFR-Z甲醇工艺和采取专利铝基催化剂脱水新技术。装置设计为10000吨/天甲醇设施，可提供70008000吨/天DME反应器进料。总费用约6.6亿美元，比单独建设甲醇装置仅高约10%。已于建成。BP企业、印度天然气管理局、印度石油企业合作投资6亿美元（各持股50%、24%、24%）计划建设商业规模DME生产厂，建设工作已于开始。拟采取托普索企业DME合成技术，利用24亿立方米天然气，年生产DME180万吨，用以替换石脑油、柴油和LPG。已于元月投产，向外供给DME。日本财团（三菱瓦斯化学企业、日挥企业、三菱重工企业和伊藤忠商事各持股25%）成立合资企业将在澳大利亚建设大规模DME装置。年生产DME140-240万吨，于投产，产品销往日本和东南亚市场。日本千代田和石川岛播磨重工企业联合为日本JEE控股企业进行DME装置工程设计，JEE企业是工程和钢铁控股企业，由川崎钢铁和NKK企业联合而成。JEE企业将在海外建设大规模DME装置，于建成。该装置将采取JEE工艺从合成气间接生产DME。JEE工艺DME装置可使用天然气、烃类和生物质作为原料。表4 筹建中二甲醚装置（不完全统计） 单位：万吨/年企业名称生产能力建设地点投产日期日本财团（三菱瓦斯化学、日挥、三菱重工）140.0240.0澳大利亚（间接一步法）日本东洋工程企业250中东（二步法）某企业在伊朗建设80伊朗Zagros计划日本钢管企业等8家170西澳大利亚（NG一步法）开始计划日本三菱瓦斯化学（MGC）150澳大利亚道达尔菲纳埃尔夫企业和日本8家企业合作80小计873.0973.0世界已经有能力209.4累计能力1082.41182.41.3.2 国外市场估计现在，世界上二甲醚总生产能力约为700万吨/年，关键生产厂家有杜邦企业，德国联合莱因褐煤燃料企业，德国汉堡DMA企业，荷兰阿克苏企业，日本和中国台湾省等。早期二甲醚关键用作甲基化试剂用于生产硫酸二甲酷，1986年西欧生产约2万吨二甲醚，有9000吨用于生产硫酸二甲酷。伴随大家环境保护意识增强，二甲醚在气溶胶推进剂方面用量逐年增加，1990年欧洲生产4.5吨二甲醚，其中约有3.5万吨用于气溶胶工业，其它用作中间体。现在世界二甲醚产量约为600万吨/年，估计到需求量可突破1100万吨/年。目前世界各国全部在重视二甲醚作为替换燃料研究，到时二甲醚需求量将大大增加。日本一个开发合成二甲醚技术国家计划已经展开，NKK企业、太平洋碳钢企业和住友金属工业企业将利用通产省提供资金(18亿日元)进行相关研究和开发工作，目标是设计一个方法经过用煤气和最新开发催化剂直接合成低成本二甲醚。去年印度石油企业、煤气权力企业和石油研究院已经和阿莫科印度开发企业签署了开发和销售二甲醚作为多用途燃料协议，使二甲醚商业化并提供技术，现在正着手可行性研究。阿莫科企业已和丹麦托普索企业（Haldor Topsoe）签署了深入开发二甲醚技术协议。最近日本有些人撰文探讨二甲醚作为清洁燃料替换柴油，对二甲醚价格和燃料性能跟柴油和汽油作比较，认为直接合成二甲醚法在以后实际应用中没有问题，且成本方面含有较大竞争力。美国相关试验也证实，二甲醚作为柴油车燃料能够满足严格1988年美国加利福尼亚超低排放交通工具法规要求，经济上也很合理。从二甲醚及柴油消耗结果表明，按能耗计，低功率下，二甲醚消耗高于柴油，但在较高功率时，二者是相近。用二甲醚作为汽油添加剂比其它醚类化合物含有更高O/CH值，即二甲醚含氧量高，能够使汽油燃烧愈加完全。且在某种程度上能够提升汽油汽化效率，降低汽油凝固点。据资料介绍，美国己将二甲醚添加到航空煤油中，这大大提升了发动机工作效率且效果很好。现在日本和印度全部研究在中东建设大型二甲醚装置，将二甲醚运回中国作发电燃料可行性，其它很多发达国家全部在进行二甲醚作为替换燃料研究，处理全球能源担心局面。1.4 原料说明原料名称：甲醇分子式CH3OH，相对分子质量32.04。本设计采取甲醇原料浓度为90%（质量分数）。（1）物理性质 甲醇是最简单饱和脂肪醇，密度0.791g/cm3，沸点63.8，自燃点38520，蒸汽压96.3mmHg，常温常压下纯甲醇是无色透明，易挥发、可燃，略带醇香味有毒液体。甲醇能够和水和乙醇、乙醚等很多有机液体无限互容，但不能和脂肪烃类化合物相互溶，甲醇蒸汽和空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.0%-36.5%（体积）。（2）化学性质 甲醇作为最简单饱和脂肪醇所以含有脂肪醇化学性质，即可进行氧化、酯化、羰基化、胺化、脱水等化学反应，在此只介绍多个关键化学反应。（1） 脱水反应甲醇在浓硫酸或其它催化剂催化作用下脱水生成二甲醚，是工业制备二甲醚关键方法；主反应： 2CH3OHCH3O CH3+H2O+Q H298=10.92KJ/mol副反应： CH3OHCO+2H2O 2CH3OHC2H4+2H2O 2CH3OHCH4+2 H2O +C CH3OCH3CH4+CO+ H2 CO+H2OCO2+ H2 （2） 氧化反应 甲醇在电解银催化剂下可被空气氧化成甲醛，是关键工业制备甲醛方法；（3） 酯化反应 甲醇可和多个无机酸和有机酸发生酯化反应，甲醇和硫酸发生酯化反应生成硫酸氢甲酯，硫酸氢甲酯经减压蒸馏生成甲基化试剂硫酸二甲酯；（4） 羰基化反应 甲醇和光气发生羰基化反应生成氯甲酸甲酯，深入反应生成碳酸二甲酯；（5） 裂解反应在铜催化剂上，甲醇可裂解生成CO和H2，1.5二甲醚性质（1）化学性质二甲醚在辐射或加热条件下会分解成甲烷、乙烷、甲醛、二氧化碳及一氧化碳（产物取决于反应条件及催化剂）。二甲醚可作为烷基化合剂，在很多场所中，它含有甲基化反应性能，比如在硅酸铝催化剂存在条件下，二甲醚能够和苯发生烷基化反应而生成甲苯、二甲苯及多烷基苯。二甲醚和一氧化碳反应可生成乙酸或乙酸甲脂；和二氧化碳反应则生成甲氧基乙酸。当和氰化氢反应时则生成乙腈。另外，二甲醚可和三氟化硼形成络合物，其分子式（CH3）2OBF3，此络合物在空气中发烟，而在水或醇中则可分解。DME还可选择性氯化为多种氯化衍生物。无致癌性、腐蚀性甚微。（2）物理性质DME是含有挥发性醚味无色气体，有令人愉快气味，燃烧时火焰略带光亮。在常温，常压下为气态，在压力储罐内为液体。表5 DME关键物理化学性质分子式CH3OCH3蒸汽压（20）0.53MPa摩尔质量46.07气体燃烧热31.58Kj/kg熔点-141.5蒸发烧（-24.8）467.4kJ/kg沸点-24.9自燃温度350临界温度128.8爆炸极限（空气中）3.4526.7VOL临界压力5370Pa在汽油中溶解度64%（-40）对水相对密度0.66对空气相对密度1.62液体密度（20）0.661kg/L闪点-41.4蒸汽密度（10 1atm）1.92kg/m3（3）DME毒性DME毒性很低，气体有刺激及麻醉作用特征，经过吸入或皮肤吸收过量此物品，会引发麻醉，失去知觉和呼吸器官损伤。小鼠吸入 225.72g/ m3 麻醉浓度猫 吸入 1658.85g/ m3 深度麻醉人 吸入 154.24g/ m330min 轻度麻醉人 吸入 940.50g/ m3 有极不愉快感觉、有窒息感1.6 二甲醚关键技术指标1.6.1技术要求高纯度二甲醚生产以甲醇为关键原材料，经过催化转化制成燃料级二甲醚，再经精馏分离后制得高纯度二甲醚气体产品。其中含有微量杂质如N2、CH4、CO2、C2H4、C3H6、及少许H2O、CH3OH等组分。本标准采取气相色谱法，选择GDX-502和25%PEG-1500/PoropakQ柱，使用程序升温，得到良好分离效果。类别：二甲醚气体产品按有效组份含量不一样划分为：A类-燃料级DME产品；B1类-溶剂、原料级DME产品；B2类制冷剂、推进剂级DME产品（表1-8）。表6 A级、B1级、B2级二甲醚气体产品符合下表要求技术要求项目指 标A级B1级B2级感观二甲醚含量m/m %水份m/m 10-6 甲醇m/m 10-6 其它杂质m/m 无色、无异味，常温下为压缩液体，略呈醇香950000001.099.52001000.499799.9100500.099851.6.2试验方法 （1）抽样：Q/OCLX002-，抽样以一罐装容器为一批（或以一中间计量贮藏罐为一批）抽样方法 将钢瓶取样器称重，打开采样阀门，冲洗管线及接头，立即将取样器截止阀和采样点紧密连接，依次打开采样点阀门，取样器截止阀和球阀，让试样冲洗取样器，30秒后依次关闭取样球阀，截止阀和采样点阀门，从连接管线上取下钢瓶，采样工作结束。称量装满试样钢瓶，计算出试样重量，要求把试样内20%排掉，重量不足时应重新取样。（2）二甲醚含量、水分、甲醇测定。试剂和材料： 1、Porapak Q(5080目)有机担体（进口） 2、聚乙二醇（PEG）-1500色谱固定液 3、GDX-502（6080目）色谱担体 4、氢气载气 纯度99.99% 5、丙酮 分析纯 6、无水甲醇 分析纯 7、无水乙醇 分析纯 8、标准气：N2、CH4、CO2、C2H4、C3H6（由西南化工研究院提供） 9、H2O、CH3OH标准样制备正确称取无水乙醇m1约4.9g(称准至0.0002g)、蒸馏水m2约0.001g（称准至0.0002g）,无水甲醇m3约0.001g（称准至0.0002g）于洁净玻璃瓶中摇匀备用。装置： 1、气相色谱仪（带热导池检测器，气体进样器及色谱数据处理机） 2、微量注射器：5ml 3、钢瓶取样器：可用25mm内径不锈钢管和截止阀，球阀焊制而成 4、色谱柱用25%PEG-1500涂于Porapak Q+GDX-502=1+1装填在3mm，长4m不锈钢钢柱中，要求紧密均匀。并在色谱内90条件下老化4小时（注意老化期间要接入检测器）。 试样和试样制备：按上述抽样方法准备好试样程序：先把气相色谱仪按下列条件调试好 载 气：氢气 流 速：37ml/min柱 前 压：90kpa 柱初温：63 汽化温度：120 柱终温：100 检测温度：120 桥 流：160mA 进 样 量：2.5ul1、待仪器稳定后，在柱温63时，进标准气体 以峰面积标准曲线法测定以下各组份校正因子，并得各组份保留时间（min）： N2：1.005