二甲醚合成新技术开发

作者/来源：朱书魁，许磊，孙新德，刘中民(中国科学院   日期： 2008-06-23   点击率：3647

    一、前言     随着人们对能源，特别是对清洁燃料需求的日益增长，作为原料来源丰富的二甲醚，为解决目前的能源危机和减轻环境污染将发挥重要作用。二甲醚是一种优质的清洁燃料和有应用前景的化工产品，利用非石油资源路线生产二甲醚作为石油的替代能源已成为人们关注的热点。     二甲醚特有的性能奠定了在基础产业中的地位。二甲醚具有反应惰性、无腐蚀性、几乎无毒，十六烷值高，不含硫、氮化合物等特点，所产生的NOx、COx比柴油低得多，是对环境相对友好的燃料，可直接替代柴油用作车用燃料和发电行业燃气透平的燃料。二甲醚与液化石油气的物理性质相似，它在较高温度下的饱和蒸气压低于液化气，储存运输比液化石油气更安全，并且燃烧性能好，可直接替代或掺烧液化气使用。     作为基本化工原料，二甲醚是由煤制备低碳烯烃的中间物料，可直接用作生产低碳烯烃的原料。由于二甲醚有良好的易压缩、冷凝、汽化特性，高纯度的二甲醚能代替氟里昂用作致冷剂和气雾制品喷射剂，可以减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。     二、二甲醚生产技术     二甲醚有一步法和二步法两种生产方法，一步法是指由合成气直接合成二甲醚，二步法是先由合成气合成甲醇，然后再脱水制取二甲醚。     一步法技术：合成气一步法制二甲醚的研究一直比较活跃，但国内外尚无规模较大的生产装置。与甲醇脱水法相比，一步法技术工艺过程简短、生产成本低、转化率高；该技术关键在于催化剂能同时完成合成甲醇与甲醇脱水两个反应过程，要求催化剂具有合成甲醇与甲醇脱水的双功能，一般由不同活性组分物理混合而成，其中一类为合成甲醇催化剂，如Cu-Zn-Al基催化剂；另一类为甲醇脱水催化剂，如γ－氧化铝、分子筛等。 两步法技术：先由合成气合成甲醇，然后甲醇在催化剂作用下脱水生产二甲醚。两步法技术是目前国内外二甲醚生产的主要工艺，包括甲醇液相脱水法和甲醇气相脱水法。 液相法早期采用浓硫酸为催化剂，反应温度较低，甲醇转化率较高，但对设备腐蚀性极强，中间产物硫酸氢甲酯有剧毒，存在稀酸污染。山东久泰化工公司开发出液相法复合酸脱水催化生产二甲醚工艺，经过多年的生产实践技术已经成熟，具有操作压力低、能耗低等优点。     气相法是在固体酸(如γ－氧化铝或分子筛)催化剂的作用下，甲醇脱水生成二甲醚，甲醇转化率在70～80％，二甲醚选择性大于99％，工艺成熟简单，对设备材质无特殊要求，基本上无腐蚀问题，装置易于大型化。我国西南化工研究院等单位在甲醇气相两步法合成二甲醚的技术开发与工业应用方面做了许多工作，开发的技术成熟，并采用甲醇提浓塔塔顶蒸汽直接用作反应器进料。     气相法二甲醚合成技术是目前工业生产二甲醚的主要方法，与其它二甲醚合成方法相比技术更成熟。但气相法二甲醚合成技术也存在着不足：流程长、能耗高、副反应稍多、反应器床层温差大、易飞温等；特别是多年来催化剂研究进展不大，真正大规模工业应用的催化剂主要是氧化铝体系，需开发新一代催化剂和工艺满足二甲醚发展的要求。目前二甲醚合成技术面临的几个关键问题是：“能满足大型二甲醚生产需要的反应器的开发设计，新一代催化剂的开发与应用，成熟、经济的二甲醚分离和提纯技术等；如何使今后建设大规模二甲醚生产装置迈上一个新台阶”。     三、大连化学物理研究所(DICP)二甲醚合成技术   &nb....