二甲醚裝置分離精餾工段設計

㈠ 二甲醚氧化偶聯反應機理

二甲醚合成與精餾培訓教材

第一節 概 述

二甲醚(CH3OCH3)是一種重要的精細[wiki]化工[/wiki]產品，用途十分廣泛。現在主要作為冷凍劑、溶劑、萃取劑、氣霧劑的拋射劑和燃料等，作為燃料及氟氯烷的替代品使用是二甲醚應用潛在的巨大市場。
二甲醚的生產工藝最初是甲醇在濃硫酸的作用下直接脫水而製取，反應是在液相中進行，具有反應溫度低，轉化率高，選擇性好的優點，但由於設備腐蝕嚴重、污染環境、操作條件惡劣等原因而逐漸被淘汰。
1965年，美國Mobil公司開展了以沸石為[wiki]催化劑[/wiki]的甲醇脫水生成二甲醚反應的研究，在常壓下、200℃左右，甲醇轉化率80%、選擇性98%。日本三井東壓化學公司在Al2O3上甲醇脫水生成二甲醚的結果：轉化率74.2%，選擇性約99%。到80年代中期，甲醇氣相脫水生產二甲醚的二步法工藝憑借產品純度高、易操作等特點而成為生產二甲醚的主要方法。90年初，用合成氣（CO+H2）直接合成二甲醚的技術逐漸成熟。1991年，美國ACC公司開發了合成氣漿態床一步合成二甲醚技術並建成10t/a 中試裝置；1995年丹麥TOPSΦe公司開發出以天然氣為原料經合成氣制二甲醚的技術，並建成了50kg/d中試裝置。一步法以煤、天罩御然氣為起始原料，產品成本可能低於二步法合成工藝，具有很強的競爭能力。
我國二甲醚生產起步較晚，前幾年總產量約為3000 t/a，羨絕不能滿足國內市場的需求。近年來我國二甲醚的生產有了新的發展，相繼建成了2500 t/a的廣東中山市精細化實業有限公司、安徽蒙城縣化肥廠、廣東江門氮肥廠、浙江義烏光陽化工廠等，還有一批年產2000 t/a 、1000 t/a的生產廠家，使國內CH3OCH3的生產能力有了很大的改觀。
該裝置採用的是氣相甲醇脫水合成二甲醚的生產工藝。產品規格：
高純二甲醚
CH3OCH3 ≥ 99.99%
CH3OH ≤ 10 ppm
H2O ≤ 100 ppm

第二節 二甲醚的性質及合成理論

一、二甲醚的一般性質
1、 物理性質
二甲醚簡稱甲醚，是最簡單的脂肪醚。分子式是C2H6O，結構式是
CH3-O-CH3，相對分子量是46.07 。
常溫下，二甲醚是一種無色氣體，具有輕微的醚香味。中等壓力下為液體，液體甲醚看似水，無色，幾乎無臭，不致癌。二甲醚在空氣中長期暴露不會形成過氧化物，燃燒時火焰略帶光亮。對環境友好，在對流層的半衰期很短（小於1d），遇H2O或CO2分解。
二甲醚的密度在20℃時為 0.661 g/ml ,[wiki]沸點[/wiki]-24.9℃，熔點-141.5 ℃,閃點為-41.4℃（開杯）,臨界溫度128.8℃ ,臨界壓力5.32 Mpa ,空氣中爆炸極限 3.4～27%（體積）。
二甲醚能溶於水，並能溶於甲醇、汽油、四氯化碳、丙酮、苯等有機溶劑，且在各種有機溶劑中的溶解度隨壓力的增大而增大。二甲醚的蒸汽壓隨溫度的升高而增加。二甲醚雖然無毒，但對眼睛和呼吸道有刺激作用，對神經系統有影響。液體會迅速蒸發可引起凍傷。空氣中最高允許濃度400 ppm，另外二甲醚還是弱麻醉劑，它的迷麻效力只是乙醇的1/4。若出現吸入二甲醚蒸汽中毒，應將中毒者抬離現場，放到空氣新鮮、溫度適宜的地方，對呼吸障礙者要立即進行輸氧或人工呼吸，並送醫院就醫。皮膚接觸者不能先脫衣服，要用大量水沖洗，以免擴大傷害。
2、化學性質
（1） 甲基化反應
35～45℃反應條件下，二甲醚和發煙硫酸或SO3進行氣相反應，可以得到98%的硫酸二甲酯：
CH3OCH3 + H2SO4 → （CH3）2SO4 + H2O
在γ-Al2O3催化劑作用下，二甲醚和鹽酸在80～240℃條件下反應生成一氯甲烷：
CH3OCH3 + HCl → CH3Cl + CH3OH
二甲醚和氨在325℃條件下催化生成甲胺混合物：
CH3OCH3 + NH3 → CH3NH2 +(CH3)2N H +(CH3)3N + CH3OH
二甲醚物派岩和H2S或CS2在γ-Al2O3的催化作用下，可生成二甲基硫醚：
CH3OCH3 + H2S → CH3SCH3 + H2O
二甲醚和CO2在鹼性催化劑的作用下可生成碳酸二甲酯：
CH3OCH3 + CO2 → （CH3O）CO
該反應在熱力學上十分有利，ΔG=－189 kJ/mol 。另外它還屬原子經
濟反應，且利用了溫室氣體CO2，是一個十分有前途的化學反應。
二甲醚和苯胺反應可以合成N，N´-二甲基苯胺：
CH3OCH3 + C6H5NH2 → C6H5N（CH3）2 + H2O
（2） 羰基化反應
二甲醚與CO通過羰基化合成反應生成乙酸甲酯、醋酐，水解後生成乙
酸。
CH3OCH3 + CO → CH3COOCH3
CH3COOCH3 + H2O → CH3COOH + CH3OH
CH3OCH3 + 2CO → （CH3CO）2O
在上述反應中，多採用羰基銠-碘化物為催化劑。盡管銠催化劑活性高，但由於其價格昂貴，使其發展受到一定的限制。
二甲醚與合成氣在Pd/C、CH3I催化下，在2，6-二甲基吡啶溶劑中，於175℃、10Mpa反應條件下生成醋酸乙烯：
CH3OCH3 + CO + H2 → CH3COOCH=CH2
（3） 氧化偶聯反應
由於醚類的獨特結構，二甲醚也易發生氧化偶聯反應：
CH3OCH 3+ CH3OCH3 + 1/2O2 → CH3OCH2CH2OCH 3+ H2O
CH3OCH3+ MTBE + 1/2O2 → CH3OCH2CH2OC（CH3）3 + H2O
二甲醚無論是自我偶聯還是交錯偶聯，都會相應地生成對稱醚和非對稱醚。其中交錯偶聯還可以容易地生成混合醚產品。
（4） 脫水反應
以沸石為催化劑，二甲醚在450℃下發生脫水反應可以生成乙烯和丙烯，收率分別為60%和25%，二甲醚的轉化率為87%。
CH3OCH3 → CH2=CH2 + CH3CH=CH2 + H2O
（5） 氧化反應
二甲醚在氧氣的存在下，發生燃燒氧化反應，放出大量的熱。
這是二甲醚作為燃料使用時的完全氧化反應：
CH3OCH3+ O2 → CO2 + H2O
若以WO3/α-Al2O3為催化劑，在460～530℃反應條件下，二甲醚發生不完全氧化生成甲醛。反應轉化率達80%，收率63%。
CH3OCH3+ O2 → 2CHO + 2H2O
在MoO3/WO3作用下，在500℃反應條件下二甲醚和NH3可以被部分氧化為氫氰酸：
CH3OCH3+ 2NH3 + 2O2 → 2HCN + 5H2O

二、二甲醚合成的熱力學
CH3OH脫水生成CH3OCH3的反應式為：
2CH3OH⇌(CH3)2O + H2O － 23.4 kJ/mol
下表為CH3OH(g) 、(CH3)2O(g) 、H2O(g)的熱力學參數
物 質 △H0f,298
kcal/mol △G0f,298
kcal/mol Cp=A+BT2+CT2+DT3/〔cal/(mol. K)〕
A B C D
H2O(g) －57.80 －54.64 7.701 4.395×10－4 2.521×10－5 －0.859×10－9
(CH3)2O(g) －43.99 －26.99 4.064 4.277×10－2 －1.250×10－5 －0.438×10－9
CH3OH(g) －48.08 －38.84 5.052 1.694×10－2 6.179×10－4 －6.811×10－9

不同溫度下的反應熱、平衡常數和平衡轉化率
溫度/℃ △HR/（kcal/mol） KP X* (平衡轉化率)
220 －5.122 21.224 0.9021
240 －5.077 17.327 0.8928
260 －5.033 14.386 0.8835
280 －4.991 12.24 0.8744
300 －4.950 10.354 0.8655
320 －4.910 8.948 0.8568
340 －4.873 7.815 0.8483
360 －4.838 6.890 0.8400
380 －4.803 6.128 0.8320

反應熱計算公式：

平衡常數計算公式：

平衡轉化率計算公式：
由 KP = yD*yW*/(yM*)2 = (x*/2)2/(1－x*)2
得 x* = 2 kp /( 1＋2 kp)
cQp——比熱，J/mol•k ;
△HQf,298——標准生成焓，kJ/mol ;
△GQf,298—— 標准生成自由能，kJ/mol ;
△HR,T——溫度T時的生成熱，J/mol ;
R——通用氣體常數；
x*——平衡轉化率；
yM————甲醇體積分率；
yD——二甲醚體積分率；
yW——水體積分率。

三、二甲醚合成動力學
在常壓、240～380℃，液空速0.42～7.96 ml/(g.h),原料甲醇濃度100%～50%（體積）的范圍內測定了甲醇在CM-3-1催化劑上生成二甲醚的本徵動力學數據，催化劑用量12.0035 g , 粒度20～40目。在所有實驗中，甲醇脫水制二甲醚的選擇性均大於99% 。
所有實驗數據採用冪函數模型估值，可得甲醇脫水制二甲醚的動力學方程為：

γM——甲醇脫水反應本徵反應速率，mol/g•h
如果考慮壓力對反應速率的影響，得到的宏觀動力學方程式為：

γ´M——甲醇脫水反應宏觀反應速率，mol/g•h

第三節 二甲醚催化劑

氣相法合成甲醚的基本原理是將甲醇蒸汽通過固體催化劑，發生非均相反應脫水生成二甲醚。甲醚脫水催化劑有沸石、氧化鋁、二氧化硅/氧化鋁、陽離子交換樹脂等。催化劑的基本特性呈酸性，對主反應選擇性高，副反應少，而且能夠避免二甲醚深度脫水生成烯烴或析碳。
第四節 工藝流程敘述

來自甲醇精餾工段（或甲醇罐區）的原料甲醇經計量後進入循環甲醇貯罐，從循環甲醇貯罐出來的甲醇經甲醇進料泵加壓後分為兩路。一路進入醇洗塔頂部作為吸收液；另一路進入甲醇預熱器殼程，和甲醇預熱器管程的出反應器的合成氣換熱，換熱後的甲醇進入甲醇汽化塔汽化。
從甲醇汽化塔塔頂出來的汽化甲醇經氣體換熱器殼程和氣體換熱器管程的出塔合成氣換熱後分成兩股進入反應器。第一股甲醇氣過熱到反應溫度從反應器頂部進入；第二股甲醇蒸汽稍過熱後經計量從中部進入反應器作為冷激氣體。
汽化塔釜液一部分經廢水冷卻器回收熱量後排出界外，汽化塔塔底由低壓蒸汽加熱的汽化塔再沸器向塔內提供熱量。
進入反應器的甲醇蒸汽在催化劑的作用下發生脫水反應生成二甲醚。從反應器底部出來的粗甲醚先經氣體換熱器管程和殼程的汽化甲醇換熱，經換熱後溫度降到220℃，然後進入甲醇預熱器管程和原料甲醇換熱後達到130℃，再進入粗甲醚冷凝器冷卻到40℃後，進入粗甲醚貯槽進行氣液分離。分離後，液相為粗甲醚，進入精餾工段進行精餾；氣相物料（組分為：H2、CH4、CO2、等不凝性氣體和飽和的CH3OCH3、CH3OH蒸汽）和出甲醚計量罐的甲醚蒸汽匯合進入醇洗塔，用甲醇吸收其中的CH3OCH3 蒸汽，吸收液返回粗甲醚貯

㈡ 二甲醚的生產工藝

二甲醚的生產方法有一步法和二步法。一步法是指由原料氣一次合成二甲醚，二步法是由合成氣合成甲醇，然後再脫水製取二甲醚。
甲醚生產線一步法
該法是由天然氣轉化或煤氣化生成合成氣後，合成氣進入合成反應器內，在反應器內同時完成甲醇合成與甲醇脫水兩個反應過程和變換反應，產物為甲醇與二甲醚的混合物，混合物經蒸餾裝置分離得二甲醚，未反應的甲醇返回合成反應器。
一步法多採用雙功能催化劑，該催化劑一般由2類催化劑物理混合而成，其中一類為合成甲醇催化劑，如Cu-Zn-Al(O)基催化劑，BASFS3-85和ICI-512等；另一類為甲醇脫水催化劑，如氧化鋁、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、絲光沸石等。
二步法
該法是分兩步進行的，即先由合成氣合成甲醇，甲醇在固體催化劑下脫水制二甲醚。國內外多採用含γ-Al2O3/SiO2製成的ZSM-5分子篩作為脫水催化劑。反應溫度控制在280~340℃，壓力為0.5-0.8MPa。甲醇的單程轉化率在70-85%之間，二甲醚的選擇性大於98%。
一步法合成二甲醚沒有甲醇合成的中間過程，與兩步法相比，其工藝流程簡單、設備少、投資小、操作費用低，從而使二甲醚生產成本得到降低，經濟效益得到提高。因此，一步法合成二甲醚是國內外開發的熱點。國外開發的有代表性的一步法工藝有：丹麥Topsφe工藝、美國Air Procts工藝和日本NKK工藝。
二步法合成二甲醚是國內外二甲醚生產的主要工藝，該法以精甲醇為原料，脫水反應副產物少，二甲醚純度達99.9%，工藝成熟，裝置適應性廣，後處理簡單，可直接建在甲醇生產廠，也可建在其它公用設施好的非甲醇生產廠。但該法要經過甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工藝，流程較長，因而設備投資較大。但國外公布的大型二甲醚建設項目絕大多數採用兩步法工藝技術，說明兩步法有較強的綜合競爭力。 （1）Topsφe工藝
Topsφe的合成氣一步法工藝是專門針對天然氣原料開發的一項新技術。該工藝造氣部分選用的是自熱式轉化器(ATR)。自熱式轉化器由加有耐火襯里的高壓反應器、燃燒室和催化劑床層三部分組成。
二甲醚合成採用內置級間冷卻的多級絕熱反應器以獲得高的CO和CO2轉化率。催化劑用甲醇合成和脫水制二甲醚的混合雙功能催化劑。
二甲醚的合成採用球形反應器，單套產能可達到7200噸/天二甲醚。Topsφe工藝選擇的操作條件為4.2MPa和240～290℃。
該工藝還未建商業裝置。1995年，Topsφe在丹麥哥本哈根建了一套50kg/d的中試裝置，用於對工藝性能進行測試。
（2）Air procts的液相二甲醚(LPDMETM)新工藝
在美國能源部的資助下，作為潔凈煤和替代燃料技術開發計劃的一部分，Air procts公司開發成功了液相二甲醚新工藝，簡記作LPDMETM。
LPDMETM工藝的主要優勢是放棄了傳統的氣相固定床反應器而使用了漿液鼓泡塔反應器。催化劑顆粒呈細粉狀，用惰性礦物油與其形成漿液。高壓合成氣原料從塔底噴入、鼓泡，固體催化劑顆粒與氣體進料達到充分混合。使用礦物油使混合更充分、等溫操作、易於溫度控制。
二甲醚合成反應器採用內置式冷卻管取熱，同時生產蒸汽。漿相反應器催化劑裝卸容易，無須停工進行。而且，由於是等溫操作，反應器不存在熱點問題，催化劑失活速率大大降低了。
典型的反應器操作參數為：壓力2.76～10.34MPa，推薦5.17MPa；溫度200～350℃，推薦250℃。催化劑量為礦物油質量的5%～60%，最好在5%～25%之間。該工藝用富CO的煤基合成氣比天然氣合成氣更具優勢。但以天然氣為原料也可獲得較高收率。 Air procts公司已在15噸/天的中試工廠對該工藝進行了測試，結果令人滿意，但還沒有建設商業化規模的大型裝置。
（3）日本NKK公司的液相一步法新工藝
除Air procts公司外，日本NKK公司也開發了用漿相反應器由合成氣一步合成二甲醚的新工藝。
原料可選用天然氣、煤、LPG等。工藝的第一步首先是造氣，合成氣經冷卻、壓縮到5～7MPa，進入CO2吸收塔脫除CO2。脫碳後的原料合成氣用活性炭吸附塔脫除硫化物後換熱至200℃進入反應器底部。合成氣在反應器內的催化劑與礦物油組成的淤漿中鼓泡，生成二甲醚、甲醇和CO2。出反應器產物冷卻、分餾，將其分割為二甲醚、甲醇和水。未反應的合成氣循環回反應器。經分餾，從塔頂可得到高度純凈的二甲醚產品(95%～99%)，從塔底則可得到甲醇、二甲醚和水組成的粗產品。採用NKK技術已在新潟建成1萬噸/年合成氣一步法生產二甲醚的半工業化裝置。 我國二十世紀90年代前後開始氣相甲醇法（兩步法）生產二甲醚工藝技術及催化劑的開發，很快建立起了工業生產裝置。隨著二甲醚建設熱潮的興起，我國兩步法二甲醚工藝技術有了進一步的發展，工藝技術已接近或達到國外先進水平。
山東久泰化工科技股份有限公司（原臨沂魯明化工有限公司）開發成功了具有自主知識產權的液相法復合酸脫水催化生產二甲醚工藝，已經建成了5000噸/年生產裝置，經一年多的生產實踐證明，該技術成熟可靠。該公司的第二套3萬噸/年裝置也將投產。
山東久泰二甲醚工藝技術已經通過了山東省科技廳組織的鑒定，被認定為已達國際水平。特別是液相法復合酸脫水催化劑的研製和冷凝分離技術，針對性地克服了一步法合成和氣相脫水中提純成本高、投資大的缺點，使反應和脫水能夠連續進行，減少了設備腐蝕和設備投資，總回收率達到99.5%以上，產品純度不小於99.9%，生產成本也較氣相法有較大的降低。
2003年8月由瀘天化與日本東洋工程公司合作開發的兩步法二甲醚萬噸級生產裝置試車成功。該裝置工藝流程合理，操作條件優化，具有產品純度高、物耗低、能耗低的特點，在工藝水平、產品質量和設備硬體自動化操作等方面均處於國內先進水平。
我國在合成氣一步法制二甲醚方面的技術開發也很積極，而且一些科研院所和大學都取得了較大進展。
蘭化研究院、蘭化化肥廠與蘭州化物所共同開展了合成氣法制二甲醚的5mL小試研究，重點進行工藝過程研究、催化劑制備及其活性、壽命的考察。試驗取得良好結果：CO轉化率>85%；選擇性>99%。兩次長周期(500h、1000h)試驗表明：研製的催化劑在工業原料合成氣中有良好的穩定性；二甲醚對有機物的選擇性>97%；CO轉化率>75%；二甲醚產品純度>99.5%；二甲醚總收率為98.45%。
中科院大連化物所採用復合催化劑體系對合成氣直接制二甲醚進行了系統研究，篩選出SD219-Ⅰ、SD219-Ⅱ及SD219-Ⅲ型催化劑，均表現出較佳的催化性能，CO轉化率達到90%，生成的二甲醚在含氧有機物中的選擇性接近100%。
甲醚生產線
清華大學也進行了一步法二甲醚研究，在漿態床反應器上，採用LP+Al2O3雙功能催化劑，在260-290℃，4-6MPa的條件下，CO單程轉化率達到55%～65%，二甲醚的選擇性為90-94%。
國內的浙江大學、山西煤化所、西南化工研究院、華東理工大學等單位也都致力於合成氣一步法制二甲醚的研究工作。
杭州大學採用自製的二甲醚催化劑，利用合成氨廠現有的半水煤氣，在一定反應溫度、壓力和空速下一步氣相合成二甲醚。CO單程轉化率達到60%～83%，選擇性達95%。該技術現巳在湖北田力公司建成了年產1500噸二甲醚的工業化裝置。該裝置既可生產醇醚燃料，又可生產99.9%以上的高純二甲醚，CO轉化率70%-80%。這是國內第一套直接由合成氣一步法生產高純二甲醚的工業化生產裝置。
對於兩步法二甲醚工藝技術，無論是氣相法還是液相法，國內技術均已經達到先進、成熟可靠的水平，完全有條件建設大型生產裝置。
由國內開發的合成氣一步氣相法制二甲醚技術基本成熟，並已建成千噸級裝置。但對於建設大型二甲醚裝置，國內技術尚需實踐驗證。

㈢ 化工類開題報告範文(2)

參考文獻

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化工類開題報告範文3：

25萬噸/年二甲醚精餾系統及二甲醚精餾塔設計

一、課題的目的與意義

二甲醚又稱甲醚，簡稱DME，分 子 式：CH3OCH3 ，結 構 式：CH3—O—CH3 。二甲醚在常溫常壓下是一種無色氣體或壓縮液體，具有輕微醚香味。相對密度(20℃)0.666，熔點-141.5℃，沸點-24.9℃，室溫下蒸氣壓約為0.5MPa，與石油液化氣(LPG)相似。溶於水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多種有機溶劑。易燃，在燃燒時火焰略帶光亮，燃燒熱(氣態)為 1455kJ/mol。常溫下DME具有惰性，不易自動氧化，無腐蝕、無致癌性，但在輻射或加熱條件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。

二甲醚是醚的同系物，但與用作麻醉劑的乙醚不一樣，卻具有神經毒性;能溶解各種化學物質;由於其具有易壓縮、冷凝、氣化及與許多極性或非極性溶劑互溶特性，廣泛用於氣霧製品噴射劑、氟利昂替代製冷劑、溶劑等，另外也可用於化學品合成，用途比較廣泛。

二甲醚作為一種基本化工原料，由於其良好的易壓縮、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制葯、燃料、農葯等化學工業中有許多獨特的用途。如高純度的二甲醚可代替氟里昂用作氣溶膠噴射劑和致冷劑，減少對大氣環境的污染和臭氧層的破壞。由於其良好的水溶性、油溶性，使得其應用范圍大大優於丙烷、丁烷等石油化學品。代替甲醇用作甲醛生產的新原料，可以明顯降低甲醛生產成本，在大型甲醛裝置中更顯示出其優越性。作為民用燃料氣其儲運、燃燒安全性，預混氣熱值和理論燃燒溫度等性能指標均優於石油液化氣，可作為城市管道煤氣的調峰氣、液化氣摻混氣。也是柴油發動機的理想燃料，與甲醇燃料汽車相比，不存在汽車冷啟動問題。它還是未來製取低碳烯烴的主要原料之一。由於石油資源短缺 、煤炭資源豐富及人們環保意識的增強，二甲醚作為從煤轉化成的清潔燃料而日益受到重視，成為2010年來國內外競相開發的性能優越的碳一化工產品。作為 LPG和石油類的替代燃料，二甲醚是具有與LPG的物理性質相類似的化學品，在燃燒時不會產生破壞環境的氣體，能便宜而大量地生產。與甲烷一樣，被期望成為21世紀的能源之一。

二、研究現狀和前景展望

1.研究現狀

目前DME的製取工藝有合成氣一步法以及甲醇兩步法，其中兩步法包括甲醇液相法以及氣相法。甲醇液相硫酸催化法和甲醇氣相法製取二甲醚的生產技術較為成熟，兩種方法均有工業裝置運轉。

甲醇脫水法以精甲醇為原料，脫水反應副產物少，二甲醚純度高達99%，使用於有較高要求的氣霧產品，也可以用作製冷劑或醫用氣霧劑的拋射劑5，且三廢排放少。該工藝比較成熟，可以依託老企業建設新裝置，也可單獨建廠生產。但該方法要經過甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工藝，流程較長，因而設備投資大，產品成本高，受甲醇市場波動的影響也比較大。

合成氣法生產二甲醚的生產工藝在淤漿床中，反應溫度分布均勻，熱平衡較易控制，操作簡單且穩定性好，生產成本低。合成氣法所用的合成氣可由煤、重油、渣油氣化以及天然氣轉化製得，原料經濟易得，因而該工藝可用於化肥廠和甲醇廠。這些工廠可將甲醇裝置適當改造用於生產二甲醚，形成規模生產。目前一步法生產二甲醚面臨的關鍵問題是：需要高效低價的煤制氣工藝及設備;需要能滿足大型化二甲醚生產的反應器;解決以煤為原料制二甲醚生產過程中CO2的利用問題; 相關催化劑的開發與生產;成熟而經濟的二甲醚分離提純技術。

2.前景展望

目前，盡管二甲醚產品供大於求，二甲醚在推廣應用上遇到一定的困難，但從以下幾方面分析，總體上對二甲醚行業來講是機遇大於挑戰。

( 1) 在2009 年5 月18 日國務院辦公廳下發的石化行業調整和振興規劃中，已將煤制二甲醚列為重點抓好的五類示範工程之一，說明利用煤炭高效清潔轉化生產二甲醚已引起國家的高度重視。國家發改委發布的《關於加強煤化工項目建設管理，促進產業健康發展的通知》中要求一般不應批准規模在1 000 kt /a 以下的二甲醚項目，這對於遏制盲目擴張二甲醚產能、引導二甲醚產業有序發展、保持二甲醚市場的相對穩定將起到積極的作用。

( 2) 2010 年9 月2 日，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標准化管理

委員會2010 年第4 號( 總第159 號) 文( 中華人民共和國國家標准批准發布公告) 聯合批准發布了編號為GB 25035—2010 的《城鎮燃氣用二甲醚》國家標准，標准對二甲醚作為城鎮燃氣使用的質量要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸和儲存提出了嚴格的規定，已於2011 年7 月1 日起實施。這使得二甲醚作為城鎮燃氣使用有法可循，二甲醚大規模進入民用燃氣市場有了合法的身份。

( 3) 經國務院批准，財政部、稅務總局聯合發布通知，為支持和促進二甲醚的推廣使用，自2008 年7 月1 日起，二甲醚按13% 的增值稅稅率徵收增值稅，稅收上對二甲醚生產企業給予了一定的優惠。這意味著政府已加大對替代能源———二甲醚的扶持力度。

( 4) 隨著二甲醚在城市公交車、計程車上的成功推廣使用和相應配套設施的建立和完善，二甲醚需求量會大幅增加，將為二甲醚提供一個穩定的大市場。

( 5) 中國城市燃氣協會二甲醚專業委員會的成立，對促進二甲醚作為城鎮民用燃氣的進程將發揮積極的作用。

( 6) 隨著國際原油價格的瘋漲，我國作為一個石油進口大國，無疑會帶來較大的能源安全風險。在此情況下，國家發展和改革委辦公廳[2006] 1404 號文已將發展二甲醚煤基醇醚燃料列為緩解石油供應短缺、高油價矛盾替代工作的重點，這無疑為二甲醚行業帶來了良好的發展商機。

三、課題主要內容、擬解決的問題、研究特色和創新之處

1.主要內容

如圖所示，甲醇經過處理後進入二甲醚合成塔中反應，得到的產物中主要含有二甲醚、甲醇以及水分，將產物送入二甲醚精餾塔中進行精餾分離。由於分離體系中的泡點的不同，二甲醚泡點最低，故得到的輕組分為二甲醚，從塔頂分離出來，而甲醇和水分則從塔底從來。重組分中含有大量的未被反應的甲醇，再送進甲醇回收塔中進行分離，得到較純的甲醇再次循環利用。

本次畢業設計中應用的物料衡算是工藝設計的基礎，根據所需設計項目的年產量，通過對全過程或單元過程的物料衡算，可以計算出原料的消耗量、副產品量及輸出過程物料的損耗量等;並在此基礎上作能量衡算，計算出蒸汽、水、電、煤或者其他燃料的消耗定額;最終可以根據這些計算確定所生成產品的技術經濟指標。同時根據物料衡算所得的各單元設備的物流量及其組成、能量負荷及其等級，對生產設備和輔助設備進行選型或者設計，從而對過程所需設備的投資及其項目可行性進行估價。

2.需解決的問題

本次設計的流程有多種，根據對三廢排放、節能節源的比較，選擇工藝流程，並通過對精餾塔的比較以及對於經濟效益的比較，選擇本次精餾塔的類型，並且根據自己對整個流程的了解畫出本設計的物料流程圖，最後通過計算機繪制精餾工段的物料流程圖、精餾設備的控制流程圖、精餾塔的設備圖、±0.00平面的設備布置圖;用A2圖紙手工繪制二甲醚精餾工段的物料流程圖、預塔冷卻器的控制流程圖、預塔冷卻器的設備圖、±0.00平面的設備布置圖。

3.特色和創新

本設計考慮到原料的充分利用，即將未被反應的甲醇通過回收循環利用，這樣，既能減少原料的損耗，同時也符合經濟效益。同時，被設計中二甲醚採用的是甲醇氣相法，其優點：

生產二甲醚的原料可為精甲醇或粗甲醇， 蒸汽消耗和生產成本較低。

二甲醚反應器是列管式反應器，反應溫度易控制，且催化劑在反應器中分布較均勻。

採用先進塔器內件和分離工藝， 回收效果好， 流程簡化， 醇耗低。

四、研究方法、步驟和措施

查閱並收集與畢業設計內容相關的資料，認真總結，完成文獻綜述;同時根據文獻綜述的詳細內容進行總結歸納，完成開題報告。

嘗試通過ASPEN PLUS，對甲醇精餾流程進行全流程模擬;對單個設備預塔冷卻器進行設計和模擬，並分析其操作影響因素從而得到一個較為可行性的優化方案。

對全流程進行物料衡算、能量衡算，並對所使用的換熱器的設備尺寸進行計算，從而繪制工藝流程圖。

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㈣ 合成氣直接合成二甲醚工藝流程

一步法由合成氣直接製取二甲醚，包括合成氣進入反應器內同時完成甲醇合成與甲醇脫水兩個反應和水-煤氣變換反應，產物為甲醇與二甲醚的混合物，混合物經蒸餾分離得二甲醚，未反應的甲醇返回反應器。一步法多採用雙功能催化劑，一般由兩類催化劑混合而成，其中一類為合成甲醇催化劑，另一類為甲醇脫水催化劑。合成甲醇催化劑包括Cu-Zn-Al(O)基催化劑，如BASF、S3-85和I-CI-512等。甲醇脫水催化劑有氧化鋁、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、絲光沸石等。一步法根據反應器類型分為固定床和漿態床兩種。

一步法制二甲醚的反應可分為以下幾步：

CO+H2—>CH3OH -ΔH=90.7kJ/mol (1)
2CH3OH—>CH3OCH3+H2O -ΔH=23.5kJ/mol (2)
CO+H2O—>CO2+H2 -ΔH=41.2kJ/mol (3)
總反應式：3CO+3H2—>CH3OCH3+CO2 -ΔH=246.1kJ/mol (4)

㈤ 二甲醚精餾塔的作用

准確控制迴流比。二甲醚，為易燃團飢派氣體。與空氣混合能形成爆炸性混合物。二甲醚精餾塔採用篩板塔，塔頂冷凝裝置採用全凝器，用來准確控制迴流比。脫除輕肢唯組分等有機雜質，如二甲醚、甲酸甲酯、以及溶解在粗甲醇中的合成氣塌賀

㈥ 二甲醚（CH3OCH3）是一種重要的清潔燃料氣，其儲運、燃燒安全性、理論燃燒溫度等性能指標均優於液化石油

（1）①H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.5kJ/mol
②CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ/mol
③CH₃OCH₃（g）+3O₂=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1460.0kJ/mol
用水煤氣成分按1：1合成二甲醚，
將方程式3①+3②-③得：3H₂（g）+3CO（g）=CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=3（-285.5kJ/mol）+3（-283kJ/mol）-（-1460.0kJ/mol）=-246.4kJ/mol，
故答案為：3H₂（g）+3CO（g）=CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ/mol；
（2）①燃料電池中，正極上氧化劑氧氣得電子和二氧睜灶化碳發生還原反應生成碳酸根離子，電極反應式為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；熔融碳酸鹽性質要穩定，高溫時不能分解生成其它物質，
A．MgCO₃高溫下分解生成氧化鎂和二氧化碳而得不到碳酸根離子，故錯誤；
B．Na₂CO₃性質較穩定，熔融狀態下只發生電離而不發生分解反應，故正確；
C．NaHCO₃性質不穩定，易分解而得不到碳酸根離子，故錯誤；
D．（NH₄）CO₃性質不穩定，易分解而得不到碳酸根離子，故錯誤；
故選B；
故答案為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；B；
②陽極上Fe失電子生成亞鐵離子，陰極上生成氫氧根離子，亞鐵離子和氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩定，被氧氣氧化生成氫氧化鐵，離子反應方程式為：4Fe²⁺+O₂+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+8H⁺，
故答案為：4Fe²⁺+O₂+10H₂O=4Fe（OH）₃↓+8H⁺；
③c（Fe³⁺）=

Ksp

c3(OH?)

=

4.0×10?38

( 10?14 10?5 )3

mol/L=4.0×10^-11 mol/L，
故答案為：4.0×10^-11mol/L；
④乙裝置中陰極上甲醚失電子生成二氧化碳，根據CH₃OCH₃---2CO₂---12e-計算n（CO₂）=

0.24mol

12

×2=0.04mol，n（Na₂S）=0.2mol/L×0.2L=0.04mol，根據電離平衡常數知發生反應CO₂+S^2-+H₂O═HCO₃^-+HS^-
，則溶液中的溶質是等物質的量濃度的NaHCO₃、NaHS，
A．根據以上分析知，鍵早春發生反應的離子方程式為：CO₂+S^2-+H₂O═HCO₃^-+HS^-，故錯誤；
B．根據以上分析知，發生反應的離子方程式為：CO₂+S^2-+H₂O═稿耐HCO₃^-+HS^-，故正確；
C．根據物料守恆得c（Na⁺）=2[c（H₂S）+c（HS^-）+c（S^2-）]，故正確；
D．根據電荷守恆得c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（S^2-）+c（OH^-）+c（HS^-）+c（HCO₃^-），故錯誤；
E．碳酸氫根離子和硫氫根離子都水解和電離，但程度都較小，鈉離子不水解，根據電離平衡常數知，HCO₃^-水解程度小於HS^-，所以離子濃度大小順序是c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（HS^-）＞c（OH^-），故正確；
故選BCE．

㈦ 生物質制二甲醚的製作方法。

目前國內外二甲醚生產方法主要有兩類：合成氣一步法和甲醇法，而甲醇法又分為甲醇氣相法和甲醇液相法。 合成氣一步法工業化技術尚未完全成熟。按現有技術水平，生產成本比甲醇法高，技術缺陷有待彌補、技術關鍵有待探索、突破。目前已投產的和擬建在建的二甲醚生產裝置都是甲醇法。而液相法生產工藝由於操作壓力低、單台反應器產能低、有一定污染，造成裝置投資高、電力消耗高，不宜大面積推廣。 甲醇氣相法是現階段最經濟合理的二甲醚生產方法。目前國內外擬建和在建的上規模的二甲醚生產裝置均為甲醇氣相法。 參考資料： http://www.tianke.com/tkec/tkec_2_3.htm 你可以去看看

㈧ 二甲醚（CH 3 OCH 3 ）被稱為21世紀的清潔、高效能源．Ⅰ、合成二甲醚反應一：3H 2 （g）+3CO（g）CH 3

I．要提高CO的轉化率，改變條件使反應向正反應方向移動，可以通過改變溫度、壓強、濃度使平衡向正反應方向移動， A、低溫高壓平衡向正反應方向移動，所以能提高CO的轉化率，故正確； B、加催化劑只能改變反應速率，不洞碰能改變平衡移動方向，故錯誤； C、體積不變充入N 2 ，反應物和生成物濃度不變，則化學反應不移動，所以不能提高CO的轉化率，故錯誤； D．增加CO濃度平衡向正反應方向移動，但CO的轉化率減小，故錯誤； E、分離出二甲醚，二甲醚濃度減小，平衡向正反應穗返方向移動，則能提高CO的轉化率，故正確； 故選AE； II．（1）根據氫離子移動方向知，左邊電極是負極，通入燃料二甲醚，右邊電極是正極，通入氧化劑氧氣，該燃料電池中，正極上氧氣得電子和氫離子反應生成水，電極反應式為O 2 +4e - +4H + =2H 2 O； 電池在放電過程中，b對應的電極上二甲醚失電子生成氫離子，導致氫離子濃度增大，則溶液的pH減小； 故答案為：O 2 +4e - +4H + =2H 2 O；減小； （2）①X、Y為石墨，放電時，陽極上氫氧根離猜顫飢子放電、陰極上氫離子放電，所以電池反應式為：2Cl - +2H 2 O 電解 . 2OH - +H 2 ↑+Cl 2 ↑，故答案為：2Cl - +2H 2 O 電解 . 2OH - +H 2 ↑+Cl 2 ↑； ②X、Y分別為銅、銀，Y是陽極，陽極上銀失電子發生氧化反應，電極反應式為Ag-e - =Ag + ， 故答案為：Ag-e - =Ag + ； （3）室溫時，按上述（2）①電解一段時間後，取25mL上述電解後溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖三， ①根據圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據2Cl - +2H 2 O 電解 . 2OH - +H 2 ↑+Cl 2 ↑知，生成0.2mol氫氧根離子轉移電子的物質的量= 0.2mol 2 ×2 =0.2mol，二甲醚燃料電池的總反應方程式是CH 3 OCH 3 +3O 2 =2CO 2 +3H 2 O，二甲醚轉化為CO 2 ，生成1mol二甲醚轉移電子數=2×[4-（-2）]=12mol，因此當轉移0.2mol電子時消耗二甲醚的質量= 0.2mol 12 ×46g/mol =0.77g， 故答案為：0.77g； ②滴定終點二者恰好反應生成CH 3 COOK，KOH的濃度是醋酸的一半，則恰好中和時需要酸的體積等於KOH體積的一半，醋酸鉀為強鹼弱酸鹽，其溶液呈鹼性，當溶液的pH=7時，醋酸稍微過量，所以醋酸體積大於KOH體積的一半，所以滴定終點為AB段，故答案為：AB； ③C點溶液呈酸性則c（H + ）＞c（OH - ），結合電荷守恆c（K + ）+c（H + ）=c（CH 3 COO - ）+c（OH - ），得到c（CH 3 COO - ）＞c（K + ），所以溶液中離子濃度大小順序是：c（CH 3 COO - ）＞c（K + ）＞c（H + ）＞c（OH - ），故答案為：c（CH 3 COO - ）＞c（K + ）＞c（H + ）＞c（OH - ）．

㈨ 實驗室甲醇脫水制DME(二甲醚)的詳細步驟,最好有制備圖

甲醚抄；二甲醚；氧代雙甲烷
CH3-O-CH3
所有C、襲O原子均以sp3雜化軌道形成σ鍵。

【相對分子量或原子量】46.07
【密度】相對密度1.617（空氣=1）
【熔點（℃）】-138.5
【沸點（℃）】-24.5
【閃點（℃）】-41.4
【性狀】
無色可燃性氣體或壓縮液體，有乙醚氣味。
【溶解情況】
溶於水和乙醇。
【用途】
用作溶劑、冷凍劑等。
【制備或來源】
由甲醇脫水而得，也可由原甲酸在三氯化鐵的催化下分解而得。
【其他】
臨界溫度128.8℃。臨界壓力5.32兆帕。凝固點-138.5℃。液體密度0.661

由甲醇脫水而得，也可由原甲酸在三氯化鐵的催化下分解而得。

不知道甲醇+濃硫酸可以不..
乙醇+濃硫酸在140攝氏度的時候可以生成乙醚...
實驗裝置圖我想你要是教化學的老師應該不用我描述了..
蒸餾燒瓶+導管+廣口瓶..
中間應該還要些除雜裝置