新型替代燃料-二甲醚制備技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

新型替代燃料—二甲醚制備技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

郭湘波，李強20010-6石油化工科學研究院目錄123結論4二甲醚制備技術發(fā)展趨勢二甲醚制備技術現(xiàn)狀背景背景清潔和綠色健康毒性極低安全與LPG相似的易燃液體環(huán)保不破壞臭氧層什么是DME?DME(二甲醚):

最簡單的醚燃燒像天然氣物性類似液化氣LPG優(yōu)良的柴油替代燃料作為LPG、柴油等的替代燃料前景廣闊DMECH3OCH3背景原料天然氣伴生氣煤層氣焦爐煤氣煤，褐煤重油生物質廢棄物產(chǎn)品

DME清潔燃料替代LPG替代柴油發(fā)電化學用途兩步法甲醇l一步法背景3H2+3COCH3OCH3+CO2一步法CO2加氫催化精餾法DME兩步法2CH3OHCH3OCH3+H2O2CO2+6H2CH3OCH3+3H2O生物質法DME制備技術現(xiàn)狀兩步法DME最主要的生產(chǎn)方法是甲醇氣相脫水法固體酸催化劑:-Al2O3,zeolite(Y,HZSM-5)固定床反應器:絕熱,多斷激冷,等溫反應器反應條件:壓力0.8MPa

溫度260~400℃

空速LHSV:0.6~2.0h-1++R101HOT201HOHOHOCWCWMethanol

ToDMETankToFeedTankP101E101E102H101E201E202E203H201H202T202ST201ST202CW—冷卻水HO—導熱油典型的甲醇氣相脫水流程DMEcolumnMethanolcolumnDME制備技術現(xiàn)狀兩步法的優(yōu)勢:自1930年以來發(fā)展日益完善工藝簡單

一器三塔催化劑運行周期長

2~3年選擇性高

轉化率:>70%

選擇性:>99%30,000t/y甲醇氣相脫水制DME裝置DME制備技術現(xiàn)狀一步法3H2+3COCH3OCH3+CO2DME大型化最有工業(yè)前景的技術催化劑:雙功能催化劑體系

合成甲醇和甲醇脫水反應在同一個反應器內.Cu-Zn-Al、

-Al2O3/SiO2

、HZSM-5反應器:固定床,漿態(tài)床反應條件:壓力3~5MPa

溫度240~280℃

空速LHSV:700~1500h-1專利商:Haldor

Topsoe,Lurgi,JFE,AirProductsetc.DME制備技術現(xiàn)狀一步法一步法合成工藝

(天然氣)DME制備技術現(xiàn)狀MethanolPurgegas一步法合成工藝

(LPDME)一步法SyngasWaterSteamWaterReactorCatalyst/inertoilWashingtowerMethanolcolumnUnreactedgasDMEcolumnMethanolSeperatorDME制備技術現(xiàn)狀兩種工藝的比較一步法工藝DME制備技術現(xiàn)狀一步法的優(yōu)勢:原料豐富

天然氣,煤,生物質,廢棄物整個工藝簡單

沒有甲醇的合成和凈化過程設備少投資低CO轉化率高

轉化率:>50%

JFE100tons/dayDemonstrationPlantDME制備技術現(xiàn)狀生物質DME制備技術現(xiàn)狀生物質法制備DME技術經(jīng)濟評價一個200kt/a生物質DME裝置投資:~＄138million收率:0.24~0.37kg(DME)/kg(生物質)影響因素:

生物質的購買價格

生物質的運輸與煤制合成氣和天然氣制合成氣的區(qū)別合成氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量CO2.可以通過加入氫氣或分離出CO2來進行調控.但加入氫氣會增加電解裝置的投資。生物質碳轉化率低，只有20%，使得CO2的分離成本很高DME制備技術現(xiàn)狀催化精餾T1:催化精餾塔T2:DME塔;T3:甲醇塔催化精餾工藝DME制備技術現(xiàn)狀等溫冷卻管兩步法絕熱缺點:溫差大副產(chǎn)品多難以大型化DME制備技術現(xiàn)狀流化床反應再生系統(tǒng)優(yōu)點:溫度易控甲醇原料適用范圍寬易于大型化再生器反應器取熱DME制備技術進展流化床甲醇氣相脫水制二甲醚工藝P:atmosphere;T:280℃WHSV:4.5h-1;T:280℃DME制備技術進展WHSV,1/h3.54.56.08.010.012.0Productdistribution,w%DME60.4560.2559.4058.4254.9553.98H2O24.9124.8024.2023.9522.5321.92Otherhydrocarbon0.440.450.400.430.410.28Coke0.050.040.020.030.020.03Conversion，w%85.8685.5484.0282.8477.9276.21DMEselectivity,w%99.3199.3499.3799.3199.3299.54流化床DME反應條件P:1.0MPa;T:280℃DME制備技術進展一步法缺點:固定床反應器溫度難以控制催化劑失活快3.甲醇和CO2的處理4.CO2

排放DME制備技術進展?jié){態(tài)床一步法合成工藝一步法DME制備技術進展JFE一步法改進工藝

(天然氣)一步法DME制備技術進展生物質法瑞典國家能源局(STEM)

生物質DME與IGCC聯(lián)合,降低成本中科院廣州能源所

甲烷與CO2重整造氣.加入甲烷使生物質EMD產(chǎn)生的CO2轉化掉

DME制備技術進展DME制備技術進展生物質(+IGCC)生物質DME(STEM)生物質(+甲烷重整)廣州能源所生物質DMEDME制備技術進展催化精餾中科院大連化物所Pressure ～2.4MPa

Temperature 160～180℃Onethroughconversion≥95%Selectivity≥99.98%Consumption1.405tmethanol/tDMECatalystconsumption 0.18kg/tDMECatalystlife ≥2yearsDME制備技術進展總結當前兩步法生產(chǎn)DME工業(yè)化裝置為固定床甲醇催化脫水工藝。隨著