3合成气一步法制二甲醚技术
合成气在有机化工生产中的利用方法研究
合成气在有机化工生产中的利用方法研究摘要：在新时期，有机化工企业呈现出积极的发展态势，同时，合成气已成为有机化工生产过程中最重要的原料之一，合成气主要是由乙二醇、乙二醇和甲醇等组合而成，本文主要介绍为在该方法中使用合成气体。
本文详细介绍了合成气体在有机化学品生产中的应用。
关键词：合成气；有机化工；生产；利用方法一、合成气一步法制取二甲醚的生产技术1.一步法合成二甲醚的反应原理合成气一步法适用于制备二甲醚，即在同一容器中进行两步反应，然后将产生的甲醇直接脱水。
用两步法进行了科学合理的比较。
该步骤工艺将合成气中的CO的单向转化率提高了约50%，而且操作非常简单。
同时，鉴于合成气是主要原料，两步法生产的二甲醚的价格会因甲醇的价格而大大降低。
2.慎重选择催化剂在利用合成气一步法制备二甲醚的过程中，针对催化剂需要严格筛选，尽量地抉择组合类催化剂或是双基本功能催化剂(比如甲醇制备与甲醇脱水共同组合的催化剂)，只有这样的催化剂，最终的结果是最理想的。
自铜基催化剂开发以来，它们已逐渐发展成为甲醇合成中最广泛使用的催化剂，取代了传统的催化剂（如Zn-Cr催化剂）。
铜基催化剂中最常用的辅酶是Zn和AI，加入Zn，可以进一步增多铝的体积;Al的作用就是框架结构助剂，使铝氧化物均匀分布，而且尺寸一直增大。
在许多在甲醇合成中表现良好的催化剂中，铜芯铝催化剂正成为二甲醚制备中最常见的催化剂。
二、合成气生产甲醇生产技术1.以合成气制甲醇生产技术的主要反应原理主反应包含:CO+2H2=CH3OH。
在制备甲醇的过程中，能触及许多的副反应，分成两种，即平行副反应与连串副反应，副反应的发生，不太单单会消耗大量的原材料，缩合现象不允许准备好的甲烷跟随产品，甲烷对主反应的化学平衡有不同程度的影响，化学反应速度进行循环，在该反应过程中能够更好地控制副反应，一些催化剂可以被添加。
2.催化剂的选择早在20世纪60世纪末左右，便已开发成功了铝.基催化剂，铜基催化剂不但使用性能难，并且活性极低，适宜的反应环境温度为493~543K。
二甲醚生产技术
二甲醚生产技术二甲醚是一种新兴工业原料，主要用于清洁燃料、气雾剂、制冷剂、发泡剂。
有机合成原料等。
与液化石油气差价大且可以替代民用液化石油气，还可以作为柴油掺烧剂，有可能成为未来制取低碳烯烃的理想产品。
1二甲醚生产工艺目前，二甲醚加工方法主要有合成气一步法和甲醇法，甲醇法又分为甲醇液相法和甲醇气相1.1合成气一步法合成气一步法以合成气（2H CO +）为原料，合成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成，同时伴随CO 的变换反应。
工艺流程见图1。
图1 合成气一步法工艺流程1.2甲醇法1.2.1甲醇液相法甲醇经过预热后进入反应器，在无机酸的催化作用下进行脱水反应。
通过加热，将反应 1/2=CO H 二甲醚、水、甲醇22CO CO H 、、 循环气、、CO H 2 2CO 气体二甲醚产品煤 水 / 甲醇 冷 媒副产品甲醇 水 / 甲醇净化，调CO H /2 合成二甲醚 吸收 脱除2CO 甲醇精馏二甲醚精馏 煤气化生产的二甲醚、水以及相平衡的甲醇蒸发汽化送出反应器。
反应产物经冷凝分离，未冷凝的气相经压缩液化即为产物二甲醚。
冷凝液经精馏分离，水从塔釜排出，甲醇返回做原料，工艺流程见图2。
图2 甲醇液相法工艺流程1.2.2甲醇气相法甲醇汽化后经换热器进入反应器进行气相催化脱水反应，反应产物经换热后用循环水冷凝冷却。
冷凝冷却后的物料在粗甲醚中间罐进行气液分离。
气相为副反应产生的不凝气和二甲醚、甲醇饱和蒸汽，将它们送入洗涤塔用甲醇或甲醇-水溶液吸收回收其中的二甲醚。
吸收液返回粗甲醚中间罐，吸收尾气排出装置。
粗甲醚中间罐的粗二甲醚用精馏塔进行精馏分离得到二甲醚产品。
从二甲醚精馏塔釜得到的甲醇-水溶液送入甲醇精馏塔提取甲醇，提取的甲醇返回反应器作为原料。
从甲醇精馏塔釜排出含醇废水，工艺流程见图3。
甲醇 二甲醚二甲醚二甲醚产品回收甲醇 废水预热 混合，反应 加热汽化 压缩 冷却冷凝 甲醇精馏提浓 冷凝 尾气产品二甲醚甲醇回收甲醇 废水甲醇汽化 换热 脱水反应冷却吸收 精馏分离 甲醇精馏提浓图3 甲醇气相法工艺流程参考文献：《二甲醚生产技术及产业前景分析》陈佩文。
合成气一步法制取二甲醚技术
３ 制取 工艺
步法合成二 甲醚是 以合成气 为原料 ，在 甲醇合 成和 甲醇 脱 水 的 双 功 能 复 合 催 化 剂 上 进 行 合 成 。反 应 过 程 中 ，由 于 反 应 协同效应 ，甲醇一经 生成 ，马上进 行脱 水反 应转 化成 二 甲醚 ， 突破了单纯 甲醇 合成 中的热 力学 平 衡 限制 ，增 大 了 反应 推 动
关键 词 ：二甲醚 ；０ １
文献 标 志码 ：Ａ
文章 编号 ：１ ０ ０ １ — ９ ６ ７ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ６— ０ １ ４ ４— ０ ３
Ｔｈｅ Ｓ ｙ ｎｇ ａ ｓ Ｄｉ ｍｅ ｔ ｈｙ ｌ Ｅｔ ｈｅ ｒ Ｔｅ ｃ ｈｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｓ ｓ ｔ ｅ ｐ ｉ ｎ Ｌｅ ｇ ａ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ：Ｔｈ ｅ ｂａ ｓ ｉ ｃ ｐ ｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｍｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｅ ｔ ｈｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｍａ ｉ ｎ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ． Ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｔ ｅ ｐ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｄｉ ｍｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ，ｐ ｇ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｕｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ ｓ， ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｌ ｄ ｗｉ ｄ ｅ ｓ ｏ ｍｅ ｐ ｉ ｌ ｏ ｔ ｐｌ ａ ｎ ｔ ｉ ｎ ｄ ｏ ｍｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｆ ｏ ｒ ｅ ｉ ｇ ｎ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ａ ｎｄ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｌ ｙ ｉ ｎｔ ｒ ｏ ｄｕ ｃ ｅ ｄ， ｃ ｏ ｍｂｉ ｎｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｆ ｓ ｙ ｎ ｇ ａ ｓ ｓ ｔ ｅ ｐ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｅ ｖ ａ ｌ ｕａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｉ ｍｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｅ ｔ ｈｅ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｄ ｉ ｍｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ；ｓ ｙ ｎ ｇ ａ ｓ ；ｏ ｎｅ—ｓ ｔ ｅ ｐ ｄ ｉ ｍｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ；ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ
二甲醚的生产工艺技术
二甲醚的生产工艺技术1.1工艺技术分析二甲醚的生产方法有一步法和二步法。
一步法是指由原料气一次合成二甲醚，二步法是由合成气合成甲醇，然后再脱水制取二甲醚。
●一步法该法是由天然气转化或煤气化生成合成气后，合成气进入合成反应器内，在反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应过程和变换反应，产物为甲醇与二甲醚的混合物，混合物经蒸馏装置分离得二甲醚，未反应的甲醇返回合成反应器。
一步法多采用双功能催化剂，该催化剂一般由2类催化剂物理混合而成，其中一类为合成甲醇催化剂，如Cu-Zn-Al(O)基催化剂，BASFS3-85和ICI-512等；另一类为甲醇脱水催化剂，如氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。
●二步法该法是分两步进行的，即先由合成气合成甲醇，甲醇在固体催化剂下脱水制二甲醚。
国内外多采用含γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛作为脱水催化剂。
反应温度控制在280～340℃，压力为0.5～0.8MPa。
甲醇的单程转化率在70～85%之间，二甲醚的选择性大于98%。
一步法合成二甲醚没有甲醇合成的中间过程，与两步法相比，其工艺流程简单、设备少、投资小、操作费用低，从而使二甲醚生产成本得到降低，经济效益得到提高。
因此，一步法合成二甲醚是国内外开发的热点。
国外开发的有代表性的一步法工艺有：丹麦Topsφe工艺、美国Air Products工艺和日本NKK工艺。
二步法合成二甲醚是目前国内外二甲醚生产的主要工艺，该法以精甲醇为原料，脱水反应副产物少，二甲醚纯度达99.9%，工艺成熟，装置适应性广，后处理简单，可直接建在甲醇生产厂，也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。
但该法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺，流程较长，因而设备投资较大。
但目前国外公布的大型二甲醚建设项目绝大多数采用两步法工艺技术，说明两步法有较强的综合竞争力。
1.1.1国外主要工艺技术（1）Topsφe工艺Topsφe的合成气一步法工艺是专门针对天然气原料开发的一项新技术。
合成二甲基醚(DME)讲解
二甲醚的合成方法有两种：
合成方法
一步法
液相一步法 （三相法，浆态床）
气相一步法 （两相法，固定床）
两步法
液相两步法
气相两步法
一步法：是把CO和H2组成的合成气通过复合催化剂层，直 接生成二甲醚的工艺。
CO+2H2→CH3OH 2CH3OH→CH3OCH3+H2O CO+H2O→CO2+H2 总反应方程式：3CO+3H2→CH3OCH3+CO2
合成气直接制二甲醚的双功能催化剂具有甲醇合成活性 中心和甲醇脱水活性中心。 催化剂的制备方法不同,两种活性中心接触程度不同,从而影响 催化剂的活性和选择性。催化剂的催化性能与两种活性中心 接触密切程度并不呈顺变关系。 制备性能优良的双功能催化剂应满足以下几点： 1.催化剂各活性组分在保持各自催化功能的前提下,两活性中 心应接触紧密,且表现出协同效应; 2.同时催化剂的一种活性中心不能覆盖另一种活性中心,以使 其在催化过程中发挥各自的催化功能； 3.催化剂各活性组分之间不能发生化学变化成为非活性的新物 种。
两步法：先由合成气生产甲醇，再由甲醇合成二甲醚的方 法。
第一步：CO+2H2→CH3OH CO2+3H2→CH3OH+H2
第二步：2CH3OH=CH3OCH3+H2O
一步法中由合成气生成的甲醇很快脱水生成二甲醚，抑制 了甲醇逆反应的发生，其间生成的水又进一步被CO消耗， 可推动平衡不断向甲醇和二甲醚方向迁移，因此一步法中 CO的转化率远比二步法Co的转化率高，在二步法中二甲 醚的制作成本高于甲醇，因此多采用一步法制备二甲醚。
（3）活性组分对催化剂性能的影响
在该催化剂活性组分的选取工作中，分别对Zn、Cu、Zr、Al、Mg、Mn、Fe、si、Cr 等元素以及配比进行大量的研究工作，得从表三可以看出，该催化剂最优的活性组 分为Cu-zn-zr,脱水组分为HZSM-5分子筛，最佳制备方法为将Cu、Zn、Zr的硝酸盐配 置成所需浓度的溶液，按一定的比例与Na2co3溶液进行共沉淀反应，经老化、洗涤 后加入一定量的HZSM-5分子筛进行充分混合，然后进行过滤、干燥、焙烧、打片成 型，得到Cuo（50%）-ZnO（40%）-ZrO2（10%）/HZSm-5催化剂（1:1）
3合成气一步法制二甲醚技术
3630万t，
未来LPG的消费供应势必寻找新的可以替代LPG的新型燃料。
DME大规模生产的必要性
二甲醚替代LPG无任何技术困难。我国2010年LPG的需求量 将超过25Mt(全世界250Mt，其中亚洲100Mt)，按照等热值 替代，需要二甲醚40Mt。替代的LPG足可以满足我国 12~16Mt乙烯生产的原料供应，将极大缓解我国石化工业对 高质量石油进口的依赖程度，意义非常重大。
Explosio n limit
Cetane numberb
Net Calorific
Value (106J/N
m3)
Net Calorific
Value (106J/Kg)
DME
247.9
0.67
1.59
Propane
231
0.49
1.52
Methane 111.5
-
0.55
Methanol 337.6
二甲醚作为车用燃料替代柴油，燃烧过程中不产生黑烟， 因此特别适应于国际汽车工业发展高效、清洁产油车的需 求。以100Mt柴油计算，等热值替代需二甲醚150Mt，替代 石油约200Mt。
二甲醚合成的工艺过程
煤 生物质 煤层气
3CO ＋ 3H2
合成气
一步法，中间 试验阶段
CH3OCH3 ＋ CO2
催化剂研制开发
100
80
CO conversion %
60
40
10g MSC; <250mesh
20
10g MSC+5g MDC; <250mesh
10g MSC+5g MDC; 180-220mesh
合成气一步法制二甲醚新型催化剂的研究
合成气一步法制二甲醚新型催化剂的研究随着时代的发展，能源在经济发展和日常生活中发挥的作用愈加显著。
国家未来经济发展的持续性以及人们日常生活质量的提高，对清洁能源的研究不断加深和推广。
二甲醚作为应用不断推广的清洁能源，制作的方式也有好几种，合成气一步法制二甲醚有着不可替代的意义，实际应用中也表现巨大优势，所以应用范围不断推广。
催化剂是实验效果加强的关键，所以要提高制成的二甲醚产品质量，就必须加强新型催化剂的研究。
關键词：合成气一步法二甲醚产品新型催化剂一、前言二甲醚是未来发展中替代柴油等能源的较为重要的清洁能源，所以对二甲醚的研究成为适应发展较为广阔的市场需求以及可持续发展的重要措施，在使用中发挥的巨大经济效益和环境效益等。
文章就当下的二甲醚现状进行分析，就其中的催化剂重要性以及发展进行分析，得出相关的研究成果。
二、合成气一步法二甲醚催化剂的研究进展现状二甲醚不仅是一种重要的化工原料，也是在未来能源领域中可以替代当下应用较为广泛的柴油和天然气等作为清洁能源的燃料。
一方面由于能在对流程中快速溶解，不会对臭氧层造成伤害，另一方也是作为替代能源有许多突出的优势，所以国内外的消费需求都在进一步上升。
二甲醚燃烧之后生成的炭粒较少，允许在较大量的环境中进行废气循环，燃烧时的热量值等效益也较大。
当下已经应用或是正在开发的二甲醚的生产方法主要是由甲醇脱水来制取的二步法和用合成气直接合成的一步法。
应用较为广泛的是二步法，但是一步法发展的速度较为迅速，应用的范围不断推广。
相较于甲醇气相催化脱水二步法支撑的二甲醚，一步法的二甲醚制造技术有流程短以及能耗低等问题，在具体的实验中也有较高的单程转换率。
合成气一步法主要是指采用合成甲醇与甲醇脱水双功能催化剂将合成的甲醇与甲醇脱水二个反应放在一个反应器中进行，减少了步骤转换之间需要浪费的原料和实践，也就是一步法相较之下的优点。
一步法应用是否能够成功的关键便是双功能催化剂的开发成败，因为对社会发展的重要作用，对合成气一步法制二甲醚的催化剂研究重点集中在添加剂种类以及催化剂的改性基础上，在实际应用中也取得较为显著的成就。
合成气一步法合成二甲醚催化剂的研究
合成气一步法合成二甲醚催化剂的研究
近年来，二甲醚（DME）作为新兴能源，在燃料和化工工业中有着重要的地位。
然而，由于不可逆转的化学反应给它的合成带来了挑战，因此，研究开发合成二甲醚催化剂已成为许多科学家研究的重点。
在此背景下，本文旨在研究一种新型的合成二甲醚催化剂以一步法合成二甲醚催化剂。
【催化剂的种类】
催化剂可分为两类：一类是过渡金属催化剂，另一类是非过渡金属催化剂。
过渡金属催化剂通常由铜、铁、钴、钼、银等金属离子组成，具有较高的活性和选择性。
非过渡金属催化剂包括碱金属催化剂和有机催化剂。
由于其应用范围广泛，非过渡金属催化剂在研究二甲醚合成方面具有重要的地位。
【催化剂的制备】
以一步法合成二甲醚催化剂的关键步骤是构建催化剂核心结构。
过渡金属催化剂的构建主要通过采用无机-有机杂化的方法来实现；而非过渡金属催化剂的构建可以通过采用碱金属掺杂、聚合物掺杂和有机掺杂等方法来实现。
在构建催化剂核心结构之后，下一步是表面改性，主要是为了增加催化剂的活性和选择性，以提高催化剂的性能。
【催化剂的测试】
经过上述步骤后，以一步法合成的二甲醚催化剂将进入性能测试阶段。
研究人员将催化剂接种到反应槽中，然后通过调节反应条件，如反应温度、催化剂投加量、气体流量等等，来确定催化剂的活性和
选择性。
如果催化剂的效果达到研究人员的要求，就可以将其投入应用。
【结论】
以一步法合成二甲醚催化剂是一项极具挑战性的研究工作，需要研究者从多个方面全面研究。
在此基础上，此项研究的成果将对燃料和化学工业的发展具有重要的意义。
合成气一步法制取二甲醚工艺流程
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二甲醚生产工艺
二甲醚生产工艺二甲醚生产工艺概述二甲醚，又称甲醚、氧二甲，是一种无色可燃气体，可压缩液化。
它在传统上用途可作为气雾剂的推进剂，也可广泛用作化工原料，在精细化学晶的合成、制药、燃料、农药化学工业中有许多独特的用途，但这些领域的用量均非常有限，使二甲醚在一个较长的时期内没有大规模的工业化生产。
随着国际石油价格的不断攀升，以及大规模低成本二甲醚生产工艺的日趋成熟，二甲醚作为新型能源的替代优势日趋明显，其在民用燃料和替代柴油方面的优势使其有越来越广阔的发展空间，许多企业看好二甲醚巨大的市场潜力和良好的发展前景，纷纷投资建设二甲醚生产装置。
依托国内丰富的煤炭资源和众多的甲醇生产企业，目前已经有数十家二甲醚生产企业，而且规划和在建的企业也很多，二甲醚的生产工艺主要有一步法、两步法以及联产法。
1一步法一步法也称直接合成法，它以H2、CO和CO2为原料，直接在反应器里生成二甲醚，其主要反应过程如下:CO+222=CH3OH2CH3OH=CH3OCH3+H2OCO+H2O=H3+CO2将上述反应过程合并，则总反应方程式为:3H2+3CO=CH3OCH3+CO2根据反应移热方式不同，一步法生产技术又可分为气相法和液相法。
1.1气相法气相一步法合成二甲醚在固定床反应器中进行，国气相一步法合成二甲醚的工艺技术由于气相一步法二甲醚合成反应为强放热过程，此过程在固定床反应器中进行时，反应热不易移出，因此存在传热性能差、温度控制难、时空产率低等缺点，并在低转化率和高空速的情况下操作，未反应的合成气大量循环，因而无法解决工程放大问题，目前还没有工业化装置投产。
1.2液相法针对气相一步法合成二甲醚的固定床反应器传热能力差，无法将反应热及时移出，温度控制困难等问题，国内外相关研究单位都开发了浆态床一步法合成二甲醚的工艺，使用的是甲醇合成和甲醇脱水复合催化剂。
与气相一步法相比，浆态床技术具有传热、传质效果好，投资少，操作方便等特点。
合成气一步法制取二甲醚工艺流程
合成气一步法制取二甲醚工艺流程《合成气一步法制取二甲醚工艺流程》
嘿，你知道不，合成气一步法制取二甲醚这事儿可有意思啦！
咱就说有一次啊，我去参观一个化工厂，就看到了这个神奇的过程呢。
一进去就感觉好热闹呀，各种大罐子、管子啥的。
然后就看到合成气呼呼地在那些管道里跑呀跑，就像一群着急忙慌的小朋友在赛跑。
接着呢，它们就跑到了一个特别的地方，这里就是制取二甲醚的关键啦。
在那里，合成气就像变魔术一样，经过一系列的反应，慢慢就变成了二甲醚。
就好像它们原本是一群调皮的小精灵，突然就被施了魔法，变成了另外一种东西。
我在旁边看着，心里那个好奇呀，眼睛都不敢眨一下，生怕错过了什么精彩的瞬间。
看着看着，我都入迷了，感觉这一切太神奇了呀。
就这么一步，就能把合成气变成二甲醚，这工艺可真是厉害呢！等我回过神来，才发现自己在那都站了好久啦。
哎呀呀，这就是我看到的合成气一步法制取二甲醚的工艺流程呀，真的是让我印象深刻呢！现在想想，都还觉得很有意思呢！嘿嘿。
二甲醚生产技术
合成气一步法
三相床法
–
工艺流程
图1 Air Products液相一步法浆态床工艺流程 液相一步法浆态床工艺流程
合成气一步法
三相床法
–ห้องสมุดไป่ตู้
开发现状
日本钢管株式会社（ 日本钢管株式会社（NKK） ）
– –
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以天然气为原料的浆态床反应器 5t/d的中试装置 的中试装置 产品纯度可达99.5%，合成气单程转化率达 产品纯度可达 ，合成气单程转化率达55~60%， ， 总转化率大于95%，DME选择性为 选择性为90% 总转化率大于 ， 选择性为 1万t/a二甲醚半工业化装置（日本） 二甲醚半工业化装置（ 万 二甲醚半工业化装置 日本） 规模为80~150万t/a二甲醚工业化装置 规模为 万 二甲醚工业化装置 与几家其它公司组成联合体，拟将从不同烃类来源， 与几家其它公司组成联合体，拟将从不同烃类来源， 包括煤气和天然气通过合成气一步法直接生产二甲醚 的工艺推向工业化。该联合体计划将此工艺2006年实 的工艺推向工业化。该联合体计划将此工艺 年实 现工业化生产
二甲醚的生产技术二步法合成工艺合成气一步法二甲醚dme用途替代氟氯烃气溶胶的抛射剂致冷剂和各种有机合成原料替代lpg作民用燃料易压缩易贮存燃烧效率高污染低柴油发动机理想的替代燃料二甲醚dme作为清洁燃料的发展前景潜力巨大已经得到了国内外的广泛关注二步法由甲醇脱水来制取一步法由合成气直接来合成改变了单一酸脱水催化的共沸现象使水分能稳定均衡脱出生产能够连续进行甲醇蒸汽通过固体催化剂床层进行脱水反应而得二甲醚此法生产技术成熟工艺流程简单装置投资较少副反应也少产品纯度高是目前国内外生产dme的主要方法也是在建的大型二甲醚项目采用的方法
三相床法
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3630万t，
➢ 未来LPG的消费供应势必寻找新的可以替代LPG的新型燃料。
DME大规模生产的必要性
二甲醚替代LPG无任何技术困难。我国2010年LPG的需求量 将超过25Mt(全世界250Mt，其中亚洲100Mt)，按照等热值 替代，需要二甲醚40Mt。替代的LPG足可以满足我国 12~16Mt乙烯生产的原料供应，将极大缓解我国石化工业对 高质量石油进口的依赖程度，意义非常重大。
催化剂研制开发
100
C O c o n v e r s io n %
80
60
40
20
0 0
H :C O = 2 :1 ; C S T R ; < 2 0 0 m e sh 2
H :C O = 1 :1 ; C S T R ; < 2 0 0 m e sh 2
H :C O = 2 :1 ; F ix e d -b e d ; 3 0 -4 0 m e s h 2
250ml CSTR: 5MPa; 280 oC; 10000h-1 for 4g of MSC; H2: CO =1:1 or 2:1; 1000 rpm Fixed bed: 5MPa; 280 oC; 10000h-1 for 4g of MSC; H2: CO =2:1
催化剂研制开发
Catalyst
CuZnAl CuZnAlMn
Mn改性催化剂的甲醇合成性能 Promotional effect of Mn on CuZnAl catalyst for methanol synthesis
CO Conversion
Selectivity，C-mol.%
C-mol%
CO2
MeOH
Other H.C.
Ignition Tempera ture (K)
Explosio n limit
Cetane numberb
Net Calorific
Value (106J/N
m3)
Net Calorific
Value (106J/Kg)
DME
247.9
0.67
1.59
Propane
231
0.49
1.52
Methane 111.5
-
41.86
a: at 293 K; b: estimated value
DME替代柴油
➢功率比原机提高10－15%；噪声低10—15分贝（接
近汽油机的噪声）；
➢热效率比柴油机高2－3％（相对值高6－7%）； ➢在全转速负荷范围内可以实现无烟燃烧； ➢NOx、HC、CO排放分别为原机的30％、40％、50%， ➢排放可以达到欧洲Ⅲ和美国超低排放（ULEV）标准，
二甲醚燃烧测试试验结果
项目 点火效率 火焰状态
CJ4－83(燃气灶) 标准
均匀，清洁，稳定
热功率
2.9kW(2500kcal/h)
热效率 CO排放量
> 55% < 0.05%
检测结果
左
右
80%
100%
均匀，清洁，稳定
3.64kW
3.81kW
59.50% 0.02%
60.10% 0.02%
二甲醚的物性数据
二甲醚作为车用燃料替代柴油，燃烧过程中不产生黑烟， 因此特别适应于国际汽车工业发展高效、清洁产油车的需 求。以100Mt柴油计算，等热值替代需二甲醚150Mt，替代 石油约200Mt。
二甲醚合成的工艺过程
煤 生物质 煤层气
3CO ＋ 3H2
合成气
一步法，中间 试验阶段
CH3OCH3 ＋ CO2
二甲醚
65.7
2.75
93.7
3.58
72.4
0
99.3
0.73
Mn/CuZnAl
59.9
0
99.1
0.91
MeOH Yield
C-mol.% 61.5 71.8 59.4
Reaction conditions: H2/CO=2:1, 8.0SL/ g·h,240 oC,10.0MPa, catalyst/solvent=15g/150g(wt.)
并有潜力达到洲Ⅳ标准
DME大规模生产的必要性
➢ 2003年，中国LPG需求增幅为9％，消费量占世界总消费量
的9％，位居全球第三，进口量仅次于日本和美国，也位居 世界第三。
➢ 2004年全年国内LPG商品量为1376万t，表观消费量突破
2000万t，其中进口量为639万t，假设二甲醚替代进口的 LPG，需要燃料级二甲醚约1000万t。
二甲醚清洁燃料的燃烧演示，1995年
DME与其它燃料的物理性质
Fuel
Boiling Point (K)
Liquid Densit
y (g/cm3
)a
Specific Gravity (vs.air)
Heat of Vaporizatio n (KJ/Kg)
Vapor Pressu
re (atm)a
天然气
甲醇
焦炉气
2CO ＋ 4H2 2CH3OH
2CH3OH
C + H2O
CO + H2
CH3OCH3 ＋ H2O
H2O + CO
CO2 + H2
CnHm + O2 CO + H2
CH4 + O2/CO2 CO + H2
二步法，技术成熟， 已建厂
H2+CO H2 + CO
二甲醚直接合成反应器比较
+ CO
-
0.55
Methanol 337.6
0.79
-
467
6.1
623
3.4-17
55-60
59.44
28.9
426
9.3
777
2.1-9.4
(5)b
91.25
46.46
510
-
905
5-15
0
36
50.23
1,097
-
743
5.5-36
5
-
21.1
Diesel 180-370 0.84
-
-
-
-
0.6-6.5 40~55
H :C O = 1 :1 ; C S T R ; 2 0 0 -2 5 0 m e sh 2
1
2
3
4
lo a d in g o f d e h y d ra tio n c a ta ly s t /g
不同反应器型式、H2/CO和催化剂颗粒对二甲醚合成的影响 Effect of reactor type, H2 /CO ratio and catalyst particle size on DME synthesis Reaction conditions:
● 时空产率高 ● 传质阻力小 ● 放大效应小 ● 催化剂有效因子小 ● 传热差，催化剂床层温度不均
浆态床反应器 ● 接近恒温操作，换热效率高 ● 催化剂换取方便，便于连续生产 ● 反应器结构简单，造价低 ● 可以副产中压蒸汽，能量利用合理
浆态床二甲醚合成过程研究
➢催化剂研制开发 ➢浆态床反应和反应器放大设计 ➢二甲醚分离提纯 ➢工程放大与技术经济分析