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优化节能创新的YQS二甲醚最新工艺技术简介
作者/来源:杨奇申   日期: 2008-06-23   点击率:3566

 一、DHE产业化发展面临的困境和希望

    1.1  DME产能的不断扩大与市场的有限度拓展形成反差

    据中国二甲醚网(www.tangbang.net)不完全统计,2007年,甲醇市场行情是化工市场中的一道亮丽风景,全年主流价格在25003500元/吨的区间运行,最高上探至39504200/吨,价格之高震幅之大为近十年之最。20002006年,国内甲醇表观需求量以约16.5%的速度递增,2007年全国甲醇产能达到1100万吨,2008年国内甲醇市场容量继续扩大,全年甲醇表观需求量将达到2000万吨左右。

    2007年底全国DME年产能已突破130万吨,实际达产80万吨左右。2008DME每个月将以投产40110万吨的速度激增,2008515DME的产能己突破300万吨,2008年底预计产能有望达到800900万吨左右。DMELPG挂钩的单一销售模式已经制约了DME大型化和产业的规模化发展,目前95%的DME用于与LPG的掺混作民用燃气。DME产能的迅速扩大又拉动甲醇出厂价的攀升,2008年前四个月甲醇的出厂价为28003500元左右,受甲醇价格波动的牵制和影响,使购买甲醇的DME生产企业苦不堪言,甲醇出厂价超过3000元,DME生产成本接近5000元/吨,生产厂只有停产以待甲醇价格回落。

    1.2  DMELPG既是补充又是冲击

    一是DME进入LPG终端客户决定了DME的售价必然随LPG起舞,当LPG售价高于5500元/吨以上,DME售价4500元/吨左右,掺混有利可图,DME畅销。当LPG低于4800元/吨以下时,掺混DME无利可图,尤其对购买甲醇生产DME的企业影响最大,2007年已出现了几次全国性的DME停产。20084月甲醇出厂价保持在30003500/吨左右高价的情况下,购买甲醇的DME生产厂停产,自产甲醇的DME生产厂生意火爆,DME售价升到5200元/吨。

    二是LPG国内市场趋于饱和,2007LPG消费总量2200多万吨,国内生产1613万吨,比2006年的1473万吨增长140万吨,掺混100万吨左右的DME使LPG市场达到饱和,当DME的产能达到200万吨时就出现了过剩,这就是目前LPG售价保持在61007000元/吨时,DME却徘徊在48005200元/吨的原因。

    三是LPG掺混DME的国家标准推迟发布严重影响了DME的市场开发。2007LPG掺混20%的DME使新钢瓶屡发泄漏事故而无法修复,导致20083月国家有关部门限制LPG中掺混20%的DME,同时导致LPG中掺混DME的国家标准推迟发布,这对2008DME产能扩大的市场销售将造成重创。为DME开辟新的销售市场,建立新的销售渠道将是全行业最迫切的任务。

    1.3  DME替代LPG民用燃气和作为工业燃气替代乙炔的市场规模有限,据估计市场容量300万吨左右,08年国内新增近千万吨的产能还有700万吨销到哪里?大部分是买甲醇生产二甲醚,如何经得起甲醇价格的浮动风险考验?答案是替代柴油才是700万吨二甲醚的理想去处。

    1.4  DME替代柴油将是DME最具前途的目标市场。

    2008424日,在国际油价格突破119.37美元/桶,逼近120美元桶据预测2008年的某个时候国际原油价格有望突破200美元/桶。中国进口原油已占国内总量的50%,国家寻求新型替代能源更为迫切,DME替代柴油可消化2008年的900万吨60%以上,创造了一块新的替代车船用柴油的应用市场,让DME与柴油的售价挂钩,摆脱DMELPG的依赖,国内对DME替代柴油的需求量20003000万吨以上,这将是中国DME产业真正的未来。

    1.5  DME100%替代柴油,其重量替代比为11,将DME的售价与柴油挂钩就可稳定DME的售价,柴油68007000元/吨,机动车船舶和工程机械专用DME燃料的售价可保持在6500元左右,通过开发工业和交通运输业的新客户为DME获得稳定的市场。柴油是国家油品中最大的消费品种,价格相对稳定,不会随国际油价的涨落而有较大的起伏,目前国内柴油的缺口较大,因此,用DME弥补柴油的缺口正是时机,这样DME才会有稳定的售价和不可替代的市场。

    1.6  醇醚专委会批准开展《DME替代柴油应用系统示范工程专项工作》,是醇醚行业协会在全国范围内推动DME替代柴油的应用工作,是国家醇醚燃料产业化发展战略的一部分,打好市场应用的基础,探索经济运行模式,为争取国家推动DME替代柴油创造条件。其目标是以DME生产企业为中心形成DME局部的产供销网络,形成DMD稳定的产业链,摆脱目前随LPG和甲醇价格波动的困境。DME替代柴油用于机动车和发电及船舶的技术已经成熟,具备了大规模改造的条件,千辆公交车DME年消耗量约3.2万吨,千辆载重车DME年消耗量约为68万吨,一个中等工业城市年需求DME 3050万吨,适合于一个50万吨的二甲醚生产厂就近销售满足市场需求。

    1.7  开展DME替代柴油专项工作的意义:

    1.7.1  2008225日,专委会批准唐邦科技公司在全国范围内开展《DME替代柴油应用系统示范工程专项工作》的复文,请登陆wwwtangbangnet替代柴油专栏可看到全文。这是在醇醚专委会的直接领导和指导下,在全行开展的专项工作,专委会领导站在发展替代能源的战略高度,为千万吨DME寻找新的销售渠道,建立新的DME销售网络。

    1.7.2  开展DME替代柴油专项工作的意义;通过建设千万吨级DME销售网络,探索工业集团客户应用DME的销售途径和行销策略,为DME生产企业找到新的稳定的应用市场,并获得较高的稳定的利润回报,为08年近千万吨DME打开销路。同时,也有效的支持了各级政府的节能减排工作,最终目的是探索DME替代能源的经济运行模式,为我国实施替代能源战略摸索经验,应对石油危机。

    1.7.3  因此我个人认为:DME 100%替代柴油和部分替代LPG将是DME销售的主渠道,这就为DME生产技术的推广应用带来新的希望,国内已规划DME建设规模还有20003000万吨,最新最好的生产技术将有更广阔的应用前景。

    二、DHE替代柴油的推广为生产工艺技术的推广带来新的机遇

    2.1  国内DME替代柴油技术的研究现状

    2.1.1  西安交大率先进行DME替代柴油的研究,并改装一台大巴运行多年。

    上海交大联合有关机构和企业进行DME替代柴油的研究,在上海改装10台公交车并进行了试运行,山东久泰改装三台大巴运行一年多,运行良好。上述三单位的技术目前还未见在国内规模化推广,具体原因不详。

    2.1.2  上柴和潍柴正在进行DME发动机的研究,其成果未见推广使用。

2.1.3  受全国醇醚及醇醚清洁汽车专业委员会的委托,委托唐邦科技公司在全国开展DME替代柴油的专项工作,为DME生产企业开辟新的营销市场。北京唐邦绿能能源技术研究院和唐邦科技公司开发的DME替代柴油技术已经成熟,并成功应用到多家企业车辆机械的改造和两所大学的实验装置,并形成了配套齐全的业务链体系,具备了在全国推广基本条件。这里我将重点向大家介绍支撑DME替代柴油专项工作所采用的专利技术和应用配套产品。  

2.2  唐邦YZQ两项发明专利,于20085月可取得专利证书。

    2.2.1  带冷凝装置的DME城市公交车燃油系统(申请号200710043315.4)

    2.2.2  公交车用新型燃油模块化供给系统(申请号200710043311.6)

    2.3  七项应用技术和产品支持替代柴油专项工作的推广

    2.3.1  TB公交车用新型燃油供给模块化装置,适用于各种柴油车辆、机械、发电机、船舶。已形成标准化通用化产品,适合批量生产,一个型号发动机样车改装费用5万元左右,100台以上以上成本会降低到2万元左右,每批次改装周期45天内,装载机和叉车费用更低。

    2.3.2  DME替代柴油发动机专用燃料技术及产品,DME的润滑性能仅为柴油的14099.8 DME必须添加专用润滑剂方可在柴油机上使用;

    2.3.3  TB1123-DME燃料润滑剂;

    2.3.4  TB 208-DME发动机专用油;

    2.3.5  船舶和发电机组改装技术及DME专用燃料;

    2.3.6  工业窑炉和燃油燃气锅炉改装技术及DME复合燃料;

    2.3.7  替代乙炔技术及DME工业燃气专用燃料;

    2.4  唐邦DME替代柴油的两项专利和七项应用技术,解决了柴油车辆、机械、船舶和发电机的改装难题,在不改变发动机和车体结构的情况下,只更换油嘴、油路,增加YZQ燃油模块化供给系统,更换密封垫,就能实现压燃式发动机100%替代柴油,引用LPG机动车技术改装的国家标准,不需要复杂的检测就可以正常运行,改装车辆和均是有牌照的运行车辆,不存在上牌照的问题,有利于快速推广和规模化运行。

    目前,唐邦牌DME专用润滑剂和润滑油通过三年的试验检测,经过使用效果良好,已通过验收检测,达到批量供应市场的条件。添加量为300500PPm,能满足二甲醚的润滑要求,每吨DME仅增加约50元的成本。通过与日本产品进行对比实验,已达到国际领先的水平。

    2.5  应用实例:以上两项专利技术和DME润滑剂和发动机专用油己为多家企业提供技术和产品服务,使用效果良好。

    2.5.1  为山东久泰改装的三台自用客车,每台车运行伍万多公里无故障;

    2.5.2  为上海交大新能源实验室提供两台台架装置,反映良好,为太原理工大学提供重汽斯太尔发动机台架装置,为运煤车和工程机械的改造提供技术和配件;

    2.5.3  通过石化协会专家评审

    上述已完成的工作业绩和配套生产基地已通过专委会的考察和指导,得到专委会领导和专家的好评,符合开展专项工作的条件,并于2008412日在上海通过了中国石化协会和醇醚专委会组织的专家评审,与会专家认为《DME替代柴油发动机专用燃料及供给模块化技术》是国内首创,改装运行可靠,应用推广可行。

2.5.4  为河北邯郸、义马新源等单位改装样车,专项工作进展一览表中可以看出,已开展的工作能完成470万吨DME的销售,再加努力,可实现700万吨,甚至100020003000万吨DME的销售,船舶用DME燃料将是最大的销量。这就是扩大DME生产量的依据,正是醇醚燃料发展的前途之所在。

 &, ;, ;, ;nbs, p;  三、优化节能创新的YQS二甲醚生产工艺技术

    3.1  成功的10万吨二甲醚工业化示范装置

    2008429日,河南信阳息县世纪金源化工公司10万吨二甲醚生产装置的成功运行,标志著唐邦YQS二甲醚生产工艺技术的成熟,标志著我国二甲醚生产技术迈上了无框架、低压力、投资省、低成本的新台阶,为二甲醚生产企业提供了低成本高回报的整体解决方案。并完成了单塔30万吨、单塔50万吨生产装置的设计和计算机模拟运行,

    3.2  研制过程

    2005年以来,北京唐邦关怀科技公司与山西煤化所、杭州林达化工技术工程公司、河南天一公司、北京思创系统工程有限公司等单位联合对氮肥企业生产装置进行开发实验,已获国家发明专利(专利号:ZL200610017455.X),并进行了工业化生产,实现了1万吨和2×10万吨工业化示范装置的成功运作,具备大工业化生产的工艺要求。该工艺的主要特点是利用部分原合成氨或甲醇设备,在增加二甲醚合成、精馏后即可实现。

    3.3  工艺技术路线和特点

    3.3.1  YQS氮肥或甲醇联产二甲醚的专利生产工艺说明

    分离后的粗甲醇送入废锅利用甲醇反应热加热汽化,送入蒸发器分离掉部分水后,甲醇蒸汽经换热入均温型反应器,在催化剂催化下甲醇脱水反应,经换热降温,送入精馏系统精馏出产品二甲醚,釜液送入甲醇回收系统,精馏回收甲醇返回系统循环利用。

    3.3.2  工艺技术特征及优势

本发明的最大特点是充分利用甲醇反应热来实现二甲醚的脱水反应,又利用二甲醚反应热进行精馏,不仅减少了“二步法”的加热耗能问题,也避免了“一步法”生产二甲醚过程中的“变换反应”,从而实现二甲醚的优质、高产、低耗的生产。为该燃料的普及应用奠定了必要的经济基础。同时为企业能带来丰厚利润成为可能! 

3.4  经运行考核证明YQS二甲醚专利生产工艺具有如下显著特点:

    1.由于不用框架,节约大量基建投资,缩短施工周期;

    2.由于反应器采用均温型内件,反应平稳,二甲醚转化率高,催化剂使用寿命长,付反应少;

    3.由于采用蒸发冷装置,设备运行可靠稳定,节约大量冷却用水;

    4.由于采用多级热回收及利用系统,达到显著节能目的。

    总之,该工艺具有投资省,成本低,效能高的显著特点。

    3.5  应用实例

    该专利技术已在河北省一家化肥厂建成投产1.5万吨/年二甲醚生产线,在河南省息县化肥厂建成投产10万吨/年二甲醚生产线,另一条10万吨/年正在建设中,近期也将投运。

    四、利用氮肥厂生产二甲醚的经济分析

4.1  消耗定额(1吨二甲醚计)

   

    4.4  给企业带来的经济效益和社会效益

    以年产两万吨二甲醚计算。设备投资约650万元。包括甲醇二甲醚合成设备、精馏设备。(其中不含流动资金、安装及专利使用费等)

    以全部生产醇、醚民用燃料,按最低售价4500元/吨。(现在液化气出厂价5800元/吨)年产20000吨,年销售收入9000万元,实现最低利税3000万元。如替代柴油,按最低售价6300元/吨。(现在柴油售价价6800元/吨)年产20000吨,年销售收入1.26亿元,实现最低利税6600万元,在不到三个月既可收回全部投资,经济效益十分可观。若销售精二甲醚(吨售价6000)则效益将更加明显1

    4.5  发展潜力

    在我国以煤为原料的中、小合成氨生产企业,截止2001年底有近500家,合成氨生产能力约2100万吨,是我国支农战线上的主流企业,遍布全国基层的县、乡,拥有较为完善的销售网络。大部分企业已有甲醇生产装置,这些企业在现有基础上稍加改造,即可成为二甲醚生产的主导企业,可生产99.9%的精制二甲醚和民用燃料,为我国中、小氮肥企业在短时间内成为农用化肥、工业及民用燃料、精细化工生产基地打下良好的基础。同时,对增强县级财政自给能力,减轻国家对支农企业财政补贴负担,使其更好地为农业生产服务,在农村全面建设小康生活有较大地推动作用。河南省现有小氮肥企业48家,占全国的10%,是

巨大的二甲醚生产资源,如能尽快的在小氮肥企业实施联产二甲醚的生产工艺,不仅有巨大的经济效益,也有良好的社会意义。

    五、50万吨以上大型化DME生产装置建设的可行性分析

    5.1  计算机模拟设计:按YQS专利技术将10万吨生产装置放大设计,建设50万吨装置是可行的,经计算机模拟运行良好,压力13公斤,可有效解决设备管道过于庞大的问题。

5.2  各种吨位DME生产装置建设投资估算一览表

   

六、二甲醚产业化发展整体解决方案的运作原则

    6.1  以市场为先导,以区域市场对二甲醚的需求确定二甲醚的生产规模,以销定产,避免盲目投资,避免资源浪费,做到少投资,低成本生产,高价位销售,达到利润的最大化。

    6.2  抓住二甲醚替代柴油的主要市场,敢于投资建设区域二甲醚加注网络,以二甲醚生产企业所在地为中心建设区域加注网络,以满足本企业二甲醚产能的充分消化为目标。

6.3  结合本地节能减排工作,争取得到当地政府的支持和推进。

6.4  以在用的运输车、发电机、工程机械、船只为主要改装对象,坚持以集团用户为主,以点对点,点线面三结合的模式稳健的推进。

    七、甲醇和氮肥企业发展思路

    (以河南省为例)河南省是农业大省,煤炭资源大省、同时也是化肥生产大省。坚持用高新技术和先进适用创新技术改造提升传统产业、优化工业结构,提高工业整体素质和效益。整合工业资源,加快产业聚合,调整企业组织结构,培育发展一批具有核心竞争能力的大型企业集团是未来企业发展的方向。化肥工业是我省化工行业的一支重要力量,截止到2002年底,河南省氮肥企业拥有53家。其中,大氮肥1家,中氮肥4家,小氮肥48家。尿素生产企业20家,碳酸氢铵生产企业33家。合成氨生产能力约480万吨。70%的氮肥企业拥有联产甲醇生产装置,生产能力约60万吨。若有50%来联产二甲醚年可生产15万吨,从而在根本上解决目前是由液化气的紧张局面,并且节约大量石油资源,实现一举多赢。

    化肥是常年生产、季节性销售的商品,销售市场很不稳定,淡旺季价差较大,流资需求较大,财务费用较高。欲想使企业走出困境,再创辉煌,只有走综合发展之路,充分利用现有生产设备,拉长链条,使淡旺季生产负荷平衡、增加有效生产天数,摆脱产品结构单一的格局、提高经济效益。把氮肥企业变成支农化肥基地、工业及民用能源基地、综合化工基地。这样才能使你的企业在激烈的市场竞争中立于不败之地!并使我国独有的小氮肥厂重现昔日光辉!

    化肥企业遍布全国基层的县、乡,拥有较为完善的销售网络。这些企业在现有基础上稍加改造,即可成为二甲醚生产的主导企业,可生产99.9%的精制二甲醚和民用燃料,为我国中、小氮肥企业在短时间内成为农用化肥、工业及民用燃料、精细化工生产基地打下良好的基础。同时,对增强县级财政自给能力,减轻国家对支农企业财政补贴负担,使其更好地为农业生产服务,在农村全面建设小康有较大地推动作用。如能尽快的在中、小氮肥企业实施联产二甲醚的生产工艺,调整产品结构,并以此为契机大力发展企业集团,形成东西南北中的供应基地,不仅有巨大的经济效益,也有良好的社会效益。

    用煤为原料生产二甲醚作为一种极有前途的代用清洁燃料,它的生产和应用受到世界各国的广泛关注,被称为21世纪的洁净燃料。利用“甲醇脱水制取二甲醚”适于已有联醇装置的氮肥厂。是投资少、见效快、极易实现工业化规模的一种模式,为解决我国中、小城市及发达地区农村的民用洁净燃料,可利用其一部分或全部加甲醇生产民用二甲醚液化气。从煤出发制取二甲醚是补充我国车用和民用燃料不足的一个十分现实的途径,并可改善我国大气质量和生态环境,有重大的经济和社会效益。由于我省的能源结构特点,煤或天然气制二甲醚适合我国国情。

    有关专家认为较现实的是,在近2030年内,在我国早日建立“二甲醚经济”,无论是民用替代石油液化气,或是大规模替代柴油,或是用于发电,其制备、储运、分配都比较容易解决。这与我国西部大开发和经济、环境协调发展的战略完全相符,并能促进新一代汽车、电力等能源工业的发展,比氢能经济更加“摸得着,做得着”。时间紧迫,有关部门应充分重视,及早全面规划。应该有一个高层次的发展二甲醚经济的目标,政府、工业部门、研究部门相结合,详细规划技术、市场、基础设施、政策等问题,在发展上有跨越式的前进。应充分利用比较分散的天然气资源和我国丰富的煤炭资源,大力推进煤的气化,使之有高转化效率,且扩大单炉规模,达到日处理煤20005000/天;发展一次通过煤制气为中心的电、化工原料、液体超清洁燃料的多联产,即IJCC模式,建立二甲醚的局部网络。

协办单位: 四川天一科技有限公司   云南高清能源开发有限公司   河南天一化工科技有限公司  
行业联盟: 中国城市燃气协会  中国二甲醚协会  中国二甲醚网  四川天一科技股份有限公司  托普索国际公司  清华大学  上海交通大学 
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