甲醇催化脱水制取二甲醚的专论与综述
ASPEN实训报告关于甲醇脱水制二甲醚
目录第一章总论 (3)1.1设计综述 (3)1.1.1设计任务的题目 (3)1.1.2设计依据 (3)1.1.3设计范围 (3)1.1.4设计指导思想 (3)1.2 设计产品性能及用途 (3)1.2.1产品性能 (3)1.3 市场需求 (4)1.4产品及原料规格 (4)第二章生产流程及生产方法的确定 (5)2.1生产方法 (5)2.2生产流程及方法选择依据和特点 (5)2.3 反应原理 (6)2.4 反应条件 (6)2.5 反应选择性和转化率 (6)2.6 催化剂的选择 (6)第三章Aspen的模拟及生产流程图 (7)3.1 化工模拟 (7)3.2 流程模拟 (7)3.2.1 流程的建立 (7)3.2.2 变量的设置 (8)3.2.3 程序的运行 (8)3.3 单元模拟 (8)3.4 流程模拟与单元模拟的关系 (8)3.5 Aspen plus流程模拟软件介绍 (9)3.5.1 Aspen plus的启动 (9)3.6 建立流程图 (11)3.7物料衡算 (12)3.7.1反应器 (12)3.7.2精馏塔 (12)3.7.3 D1回收塔 (13)3.7.4 D2回收塔 (13)3.8能量衡算 (14)3.8.1反应器 (14)3.8.2 精馏塔 (14)3.8.3回收塔 (14)3.8.4换热器 (15)第四章换热器的模拟 (16)4.1 换热器的概述 (16)4.2 换热器的连接方式 (16)4.3 Heater模型设定参数 (17)4.4 换热器的实际模拟 (17)第五章反应器的模拟 (19)5.1 反应器的概述 (19)5.2 化学计量反应器RStoic (20)5.3 化学计量反应器RStoic (20)5.4化学计量反应器RStoic的实际模拟 (20)第六章精馏塔的模拟 (24)6.1 精馏塔的概述 (24)6.2 DSTWU精馏塔的连接图 (25)6.3 DSTWU精馏塔的实际模拟 (25)6.4 精馏塔的严格计算模块RedFrac (27)第七章反应器 (29)7.1 物料衡算及热量衡算 (29)7.2催化剂的填充量 (30)7.3床层高度 (30)7.4 管束尺寸与反应管的排列 (30)7.5反应床层压降 (30)7.6机械强度的计算和校核 (30)7.7折流板 (30)7.8封头的设计 (30)第八章换热器及储槽 (31)8.1冷凝器 (31)8.2换热器 (31)8.3 储槽 (32)第九章精馏塔 (33)9.1 甲醚精馏塔物性数据记录表 (33)9.2 塔径各参数表 (33)9.3 甲醚精馏塔各构件高度（单位：m） (34)第十章回收塔 (35)10.1 回收塔的物性数据表如图 (35)10.2 甲醚精馏塔各构件高度 (35)第十一章管道及泵的选型 (36)11.1管道的选型 (36)11.2 泵的选型 (37)第十二章环境保护与安全措施 (38)12.1环境保护措施 (38)12.1.1废水处理 (38)12.1.2废渣处理 (38)12.1.3噪音处理 (38)12.2安全措施 (38)参考文献 (40)第一章总论1.1设计综述1.1.1设计任务的题目年产3万吨甲醇脱水制二甲醚初步设计1.1.2设计依据1)《化工厂初步设计文件内容深度规定》（HG/T20688—2000）[1]；2)化工工程设计相关规定；3)设计项目可行性报告。
新燃料——二甲醚(DME
新燃料——二甲醚(DME)一、引言二甲醚(DME)是一种新型的燃料，被广泛认为是未来的替代能源。
它由甲醇通过催化剂转化而来，具有高能量密度、低排放和可再生等优点。
随着全球能源危机的逐渐加剧，对于寻找替代传统化石燃料的燃料源的需求日益迫切。
二甲醚作为一种可持续发展的替代能源，在环保和经济效益方面具有巨大潜力。
本文将对二甲醚的特性、生产工艺及应用领域进行详细介绍。
二、二甲醚的特性1. 高能量密度二甲醚的能量密度较高，与传统燃料相当。
它的单位体积能输出更多的能量，使其在燃料领域具有广泛的应用前景。
2. 低排放与传统燃料相比，二甲醚的低排放是其最大的优势之一。
燃烧二甲醚产生的废气几乎不含硫、苯等有害物质，大大减少了对环境的污染。
3. 可再生二甲醚是一种可再生能源，它能够通过再生甲醇和二氧化碳等原料进行生产。
与化石燃料相比，二甲醚的生产对环境的影响更小，有助于减少温室气体的排放。
三、二甲醚的生产工艺二甲醚的生产通常需要经过以下几个步骤：1. 甲醇合成甲醇合成是二甲醚生产的关键步骤之一。
通常使用合成气（一氧化碳和氢气的混合物）通过催化剂的作用，在适当的温度和压力条件下进行反应，生成甲醇。
2. 甲醇脱水甲醇脱水是将甲醇转化为二甲醚的重要步骤。
一般采用固体酸催化剂，在适当的温度和压力条件下进行反应，甲醇分子之间的水分子被去除，生成二甲醚。
3. 产品净化二甲醚生产后，还需要进行净化处理。
主要包括蒸馏、过滤和吸附等步骤，以去除其中的杂质和不纯物质，提高产品的纯度和质量。
四、二甲醚的应用领域1. 汽车燃料二甲醚作为一种可替代传统燃料的燃料源，已经在某些国家和地区开始用于汽车燃料。
相比传统汽油和柴油，使用二甲醚作为燃料可以减少尾气排放，降低空气污染。
2. 工业燃料二甲醚还可以作为工业燃料使用。
由于其高能量密度和低排放特性，二甲醚在一些工业领域，如焊接、热处理等方面有着广泛的应用。
3. 化工原料二甲醚可以作为化工原料，用于生产一些化学产品，如气体、液体和固体化学品等。
甲醇气相脱水合成二甲醚用固体酸催化剂的研究
中 图分 类 号 ： ＴＱ４ ６ ９ ２．４
文献标识码 ： Ａ
二 甲醚 具 有 优 越 的 燃 烧 性 能 ， 认 为 是 理 想 被 的 柴 油 替 代 燃 料 和 潜 在 的 发 电 及 民 用 燃 料 ， 是 也
高 纯氦 （ ０ｍＬ ｍｉ） 流 中于 ４ ０℃加热 １ｈ 冷 ５ ／ ｎ 气 ０ ， 却 到 １ ０℃后 吸附氨 ３ ｎ 在 ５ ／ ｎ的氦 ０ ０ｍｉ， ０ｍＬ ｍｉ
气 流 中吹扫３ ｎ 然 后 以１ ０ｍｉ， ５℃／ ｎ ｍｉ的速率 升温 脱附。
收 稿 日期 ： Ｏ Ｏ一 ４—１ ； 改 稿 收 到 日期 ： Ｏ Ｏ ８—２ 。 ２ｌ ０ ５修 ２ ｌ —Ｏ ８
１ ３ 催 化 剂 表 征 ．
甲醇 脱水反 应 的研 究 较少 ， 笔者 尝 试将 其 应 用 于 甲醇 气相脱 水制 二 甲醚反 应 ， 比较 了 阳离 子 交 换
树脂 、 。 分子 筛 催 化 剂对 甲醇 气 相 脱水 反 Ａｌ 、 Ｏ
应 的催 化性 能 和催 化剂 寿命 ， 寿 命 实验 前后 催 对 化剂 进行 了表征 ， 分析 了催化 剂失活 原 因 。
一
美 国麦克公 司 ； ／ ｘ２ ０ Ｄ ｍａ ０ ０Ｘ射 线 衍 射仪 ， 日本
理 学 ； ｔｓｈ Ｓ Ｎｅｚｃ ＴＡ４ ９ ３型 热 重 差 示 扫 描 量 热 ４Ｆ
种 重 要 的 的 超 清 洁 能 源 和 环 境 友 好 产 品 ， 泛 广
仪 ， 国 耐 驰 公 司 ； ｇｌ ｔ６ ９ Ｎ 型气 相 色 谱 德 Ａｎ ｉ ｎ ８ ０ ｅ 仪 ， 国安捷 伦公 司 ； Ｄ４ Ｔ 美 Ｃ Ｘｌ Ｓ多 功能 催化 剂 成 型机 ， 华南 理工 大学科 技实业 总 厂 。
二甲醚专业实验报告1
甲醇脱水制取清洁能源——二甲醚0 前言二甲醚(DME)作为一种清洁化学品在制药、燃料、农药、化学品的合成方面有许多独特的用途，是重要的化工原料，可以用作气雾剂的抛射剂、制冷剂、发泡剂；高浓度的二甲醚可用做麻醉剂；还可替代LPG及柴油成为新型燃料，二甲醚目前的主要用途是作为气雾剂的抛射剂。
国外许多国家正在开发二甲醚代替氟氯烃作制冷剂和发泡剂；开发利用二甲醚作为聚乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑性聚酯泡沫的发泡剂。
二甲醚与甲醇按一定比例的混合物是一种理想的液体燃料，可作为城市煤气和液化气的代用品，二甲醚还可作为汽油添加剂来生产无铅汽油，因此，对二甲醚生产方法及应用领域的研究，成为了国内外极为重视的开发课题二甲醚原料来源也十分广泛，可以由石油、天然气、煤和生物物质(如稻草，高粱秆及米糠等有机物质)制得，二甲醚最早由高压甲醇生产中的副产物精馏后制得。
随着甲醇合成技术的进步，甲醇脱水和合成气合成二甲醚工业生产技术很快发展起来，根据反应器的不同，合成气合成二甲醚又分为固定床反应器和淤浆床反应器两种形式。
……包括二甲醚研究进展和内循环无梯度反应器研究进展……本实验主要目的和任务：（1）掌握内循环无梯度反应器、气相色谱仪的工作原理、工艺结构与操作过程；（2）掌握甲醇脱水反应的基本原理；（3）学会甲醇－水－二甲醚体系的分析方法和数据处理方法。
（字数在600-1000字）1 实验方案1.1 实验材料甲醇（≥99.5%）；催化剂（NKC-2）硅铝比15）;色谱用高纯氢（≥99.999%）1.2 实验流程与步骤本实验采用常压内循环无梯度反应器，示意流程如下：TCI-控温；TI-测温；PI-压力计；V-截止阀；K-调节阀；J-三通阀；1-氮气；2-稳压阀；3-干燥器；4-过滤器；5-质量流量计；6-缓冲器；7-预热器；8-预热炉；9-反应器；10-反应炉；11-马达12-六通阀；13-冷阱；14-保温瓶；15-湿式流量计；16-加料泵甲醇内循环无梯度脱水反应流程图色谱分析方法SP-1000气相色谱仪（北京北分瑞利分析仪器公司）：GDX-401色谱填充柱（Φ3m m×3m，最高使用温度250℃），以氢气为载气。
气相催化法甲醇脱水合成二甲醚的工艺和催化剂研究
四 川 大 学 学 报（ 工 程 科 学 版 ）
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图 $ 气相产物的典型色谱图 !"#$ $ %& ’(’)*+"+ ,- #’+ ./,0123+
化剂置于石英反应管中部， 将反应管置于反应炉中， 检测反应温度的热电偶置于催化剂中部， 通过控温 仪对反应管进行程序升温， 并实现温度的自动控制。 万方数据
图 . 液相混合物的典型色谱图 !"#$ . %& ’(’)*+"+ ,- )"41"0 ./,0123+
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二甲醚的生产工艺及其特点
二甲醚的生产工艺及其特点目前合成气合成二甲醚的生产工艺主要有二步法和一步法两种，二步法是经过甲醇合成和甲醇脱水二步过程得到DME，一步法是合成气直接生产DME，新开发的工艺有二氧化碳加氢合成二甲醚和生物质间接液化制取二甲醚。
一、二步法合成工艺1、液相法最早采用的生产DME的方法是甲醇在浓硫酸中液相脱水,即将浓硫酸与甲醇混合,在低于100℃时加热制得。
台湾的ConsulChemical 公司早于1976年即用此法生产DME,该工艺过程具有反应温度低、甲醇转化率高(>80%)二甲醚选择性好(99%)等优点,但该方法由于使用腐蚀性大的硫酸，残液和废水对环境的污染大，国外现已不用此法,而国内仍有少数厂家用此法生产。
2、气一固相法目前,许多工业化装置是用甲醇气相脱水生产DME,意大利的ESSO公司用负载金属的硅酸铝作催化剂生产DME，其甲醇的转化率为70%，DME的选择性大于90%。
Mobil公司利用新型的ZSM-5分子筛作甲醇脱水的催化剂，在比较温和的反应条件下，获得了甲醇转化率为80%，DME的选择性>98%的好结果。
日本三井化学公司在1991年开发了一种寿命长、活性高、选择性好的氧化铝催化剂,使用寿命为半年,转化率可达74.2%,选择性为99%。
我国的西南化工研究院，采用ZSM-5分子筛，在200℃条件下，甲醇的转化率可达75%~80%，选择性大于98%，已先后在我国建立了数套2500t/a规模的生产装置。
浙江省化工研究院也开发了甲醇气相脱水制DME的催化剂,在江苏的吴县化工厂进行2500t/a规模的工业生产。
目前国内外采用甲醇脱水二步法工艺生产DME的较大企业有:美国杜邦公司、德国联合莱茵褐煤燃料公司、汉堡的DMA公司和荷兰的阿克苏公司,生产能力均达到万吨级以上;澳大利亚悉尼CSR公司、日本住友精细化工公司和我国的中山凯达精细化学品公司各具有5000t/a的生产能力。
由甲醇脱水生产二甲醚工艺的优点是工艺较为成熟,操作比较简单,能获得高纯度的二甲醚(最高可达99.99%)。
一种用于甲醇脱水制取二甲醚的生产方法
一种用于甲醇脱水制取二甲醚的生产方法
一、概述
本催化剂用于甲醇脱水生产二甲醚，主要用ZSM-5分子筛和γ-Al2O3制备的。
本产品生产工艺简单，可用来连续生产，为生产二甲醚开发了一条新途径。
二、原材料
表1：原材料规格表
三、催化剂制备的工艺过程
催化剂生产过程见图1的工艺流程图。
挤条投料比：Al2O3/ZSM-5=30/70，硝酸3-4%，田菁粉2%。
经混捏后挤条成型。
四、化学组成及物化性质
1、化学组成
ZSM-5，70%；Al2O3，30%
2、物化性质
粒度：Φ1.5-1.8×4-10mm圆柱条
堆密度：0.5-0.6g/ml
侧压强度：≥80N/cm
吸附容量（25%下流动吸附）：正己烷≥28%（m），环己烷≥25%（m）。
图1：甲醇脱水生产二甲醚催化剂工艺流程图。
甲醇气相脱水制二甲醚装置的运行总结_王宗立
过控制进料甲醇的 pH 值和醇含量， 可有效防止二甲醚装置系统腐蚀及废水中结蜡情况 ， 并延长催化剂的使用寿 命， 其成功经验值得向同类型厂家推广 。 关键词： 甲醇气相脱水 ； 二甲醚 ； 总结 中图分类号： TQ050． 7 文献标识码： B 文章编号： 1003 － 3467 （ 2012 ） 17 － 0045 － 02
和甲醇蒸气经冷凝后大部分作为回流液返回汽提 塔， 少量甲醇采至杂醇罐。 汽提塔釜工艺废水送去 界外。流程简图如图 1 所示。
1
二甲醚装置工艺流程概述
图1 甲醇气相脱水制备二甲醚简图
原料甲醇经碱液中和、 预热后进入汽化塔汽化 产生甲醇蒸气， 经换热后进入反应器。 从反应器出 来的反应气体经换热、 冷却后进入粗甲醚储罐进行 CO、 CH4 、 CO2 气液分离。液相为粗甲醚， 气相为 H2 、 等不凝性气体和饱和的甲醇、 二甲醚蒸气。 粗甲醚 储罐出来的不凝性气体经冷却后进入洗涤塔 ， 用洗 涤液吸收其中的二甲醚、 甲醇后， 吸收尾气经减压后 送火炬系统。吸收用的洗涤液来自精馏塔釜液 。粗 甲醚储罐出来的粗甲醚经预热后送入精馏塔 ， 塔顶 二甲醚蒸气经冷凝后收集在二甲醚回流罐中 ， 其中 一部分作为精馏塔回流液回流， 另一部分作为产品 送球罐。从精馏塔釜溢流出来的釜液 （ 主要为水、 甲醇） 进入精馏塔釜液储罐， 其中一小部分经冷却 后送洗涤塔作洗涤液使用， 其余大部分作为循环液 送入汽化塔回收未反应的甲醇。杂醇从汽化塔侧线 采出， 采出的杂醇经冷却计量后送去杂醇油罐。 汽 化塔釜废水经换热后减压送入汽提塔 ， 塔顶水蒸气
［2 － 3 ］ ， 析氢腐蚀会随 pH 值的降低而加速 汽化塔釜 液管线壁厚发生大量减薄现象。
根据反应动力学可知， 在相同气量和压力下， 水 因此， 在二甲醚装置 蒸气的推动力要比甲醇蒸气高， 生产过程中， 相同负荷下， 当反应器进口气体醇含量 下降时， 床层温度受水蒸气的影响， 波动较大。 3． 3． 2 减小甲醇纯度对床层温度波动影响的措施 当甲醇纯度降低时， 要想稳定反应器床层温度