如何降低二甲醚生产的单耗
(1)Topsφe工艺Topsφe一步合成气工艺是专门为天然气原料开发的新技术。自热转化器(ATR)用于工艺的气化部分。自热转化器由带有耐火衬里的高压反应器、燃烧室和催化剂床组成。二甲醚合成采用内置级间冷却的多级绝热反应器,以获得高的CO和CO2转化率。该催化剂是一种用于甲醇合成和脱水制二甲醚的混合双功能催化剂。二甲醚合成采用球形反应器,单套产能可达7200吨/天二甲醚。Topsφe工艺的操作条件为4.2MPa,240 ~ 290℃。目前,还没有为该方法制造出商业装置。1995年,Topsφe在丹麦哥本哈根建立了一个50kg/d的试验工厂,以测试工艺性能。(2)空气产品液体二甲醚新工艺(LPDMETM)在美国能源部的支持下,作为清洁煤和替代燃料技术发展计划的一部分,空气产品公司成功开发了液体二甲醚新工艺,简称LPDMETM。LPDMETM工艺的主要优点是抛弃了传统的气相固定床反应器,使用浆态鼓泡塔甲醚。
反应堆。催化剂颗粒是具有惰性矿物油的细粉末形式的浆料。高压合成气原料从塔底喷射鼓泡,固体催化剂颗粒和气体进料充分混合。矿物油的使用使混合更完全,等温操作,易于温度控制。二甲醚合成反应器采用内置冷却管取热,同时产生蒸汽。淤浆反应器中催化剂的装载和卸载很容易,并且不需要停工。而且由于等温操作,反应器不存在热点问题,催化剂失活率大大降低。典型的反应器操作参数为:压力2.76 ~ 10.34 MPa,推荐5.17 MPa;;温度200 ~ 350℃,建议250℃。催化剂的用量为矿物油的5% ~ 60%,优选为5% ~ 25%。在该工艺中,富co煤基合成气比天然气合成气更具优势。然而,天然气也可以用作原料以获得更高的产率。空气产品公司在一个生产能力为15t/天的中试装置中对该工艺进行了测试,结果令人满意,但尚未建成大规模的工业装置。(3)日本NKK公司一步液相新工艺除空气产品公司外,日本NKK公司也开发了浆态床合成气一步合成二甲醚新工艺。原料可以是天然气、煤、液化石油气等。这个过程的第一步是制造气体。合成气经冷却压缩至5 ~ 7 MPa,然后进入CO2吸收塔脱除CO2。脱碳后的原料合成气经活性炭吸附塔脱硫,换热至200℃后进入反应器底部。合成气在反应器中由催化剂和矿物油组成的浆液中鼓泡,生成二甲醚、甲醇和CO2。来自反应器产物被冷却、分馏并分成二甲醚、甲醇和水。未反应的合成气循环回反应器。分馏后,塔顶可得到高纯度的二甲醚产品(95% ~ 99%),塔底可得到由甲醇、二甲醚和水组成的粗产品。采用NKK技术,在新潟建成了65,438+0,000吨/年合成气一步法生产二甲醚的半工业装置。
国内二甲醚技术
在我国,气相甲醇(两步法)生产二甲醚的技术和催化剂开发始于20世纪90年代左右,很快建立了工业化生产装置。近年来,随着二甲醚建设热潮的兴起,我国二步法二甲醚工艺技术得到进一步发展,工艺技术已接近或达到国外先进水平。山东久泰化工科技有限公司(原临沂明路化工有限公司)成功开发出具有自主知识产权的液相复合酸脱水催化生产工艺,建成5000吨/年生产装置。经过一年多的生产实践,技术成熟可靠。公司第二套3万吨/年装置也将投产。山东久泰二甲醚技术已通过山东省科技厅组织的鉴定,被认定达到国际水平。特别是液相复合酸脱水催化剂的开发和冷凝分离技术,克服了一步合成和气相脱水提纯成本高、投资大的缺点,使反应和脱水可以连续进行,减少了设备腐蚀和设备投资。总回收率在99.5%以上,产品纯度不低于99.9%,生产成本也比气相脱水大大降低。2003年8月,由泸天化和日本东洋工程公司合作开发的两步法万吨二甲醚生产装置试车成功。该装置工艺流程合理,操作条件优化,具有产品纯度高、物耗低、能耗低的特点,在工艺水平、产品质量、设备硬件自动化运行等方面处于国内先进水平。近年来,我国合成气一步法制二甲醚的技术开发也十分活跃,一些科研院所和高校取得了较大进展。蓝花研究院、蓝花化肥厂和兰州化工研究院联合开展了5mL合成气制二甲醚中试研究,重点是工艺研究、催化剂制备、活性和寿命。获得了较好的结果:CO转化率>;85%;选择性>;99%。两次长期试验(500h,1000h)表明,所研制的催化剂在工业原料合成气中具有良好的稳定性;二甲醚对有机物的选择性>:97%;一氧化碳转化率>;75%;二甲醚产品纯度>:99.5%;二甲醚的总收率为98.45%。中国科学院大连化学研究所对合成气直接合成二甲醚进行了系统研究。筛选出SD 219-ⅰ、SD 219-ⅱ和SD 219-ⅲ催化剂,均表现出良好的催化性能。CO的转化率达到90%,含氧有机物中二甲醚的选择性接近100%。甲醚生产线
清华大学也在研究一步法二甲醚。在浆态床反应器中,使用LP+Al2O3双功能催化剂。在260-290℃和4-6MPa的条件下,CO的单程转化率达到55%-65%,二甲醚的选择性为90%-94%。目前,浙江大学、山西煤炭化学研究所、西南化工研究院、华东理工大学等国内单位也在致力于合成气一步法制二甲醚的研究。杭州大学利用自制二甲醚催化剂和合成氨厂现有的半水煤气,在一定的反应温度、压力和空速下,一步合成二甲醚。co的单程转化率达到60% ~ 83%,选择性达到95%。该技术已在湖北田丽公司建成年产1 . 5万吨二甲醚的工业装置。该装置不仅能生产醇醚燃料,还能生产99.9%以上的高纯度二甲醚,一氧化碳转化率为70%-80%。这是国内第一套由合成气直接生产高纯度二甲醚的工业生产装置。对于两步法二甲醚工艺技术,无论是气相法还是液相法,国内技术都达到了先进、成熟、可靠的水平,完全有条件建设大型生产装置。我国开发的合成气一步气相合成二甲醚技术基本成熟,已建成千吨级装置。但对于大型二甲醚装置的建设,国内技术还需要实践来验证。