二甲醚(DME)是一種重要的碳一化工產(chǎn)品,鏈接著煤化工與石油化工(甲醇經(jīng)二甲醚可制取烯烴),因此本項目屬于“煤化工”技術(shù)領(lǐng)域。
二甲醚(DME)還是一種重要的清潔能源產(chǎn)品,其物理特性與液化石油氣(LPG)相似。20世紀(jì)70年代,二甲醚開始用作氣霧推進(jìn)劑,以取代破壞臭氧層的氟里昂。目前二甲醚主要用于摻燒液化石油氣(LPG)或用作工業(yè)燃料。近些年來,在各國尋求清潔車用替代燃料的過程中,二甲醚的良好燃燒性能及低污染排放特性使其日益受到重視。車用替代燃料開發(fā)和行業(yè)發(fā)展需求,將是推動二甲醚產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的主要動力。
工業(yè)上二甲醚生產(chǎn)均采用甲醇催化脫水法。根據(jù)脫水催化劑的種類及其工藝,甲醇催化脫水法又分為液相法和氣相法兩大類。液相法以濃硫酸或添加磷酸鋁的復(fù)合酸為催化劑,采用釜式反應(yīng)器與閃蒸流程,在國外早已被淘汰,國內(nèi)尚有個別企業(yè)采用。液相法存在著設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、產(chǎn)品純度低且含有酸、釜殘液及廢水污染嚴(yán)重、中間體毒性大、操作條件惡劣、不適合大型化等缺點,因此,液相法逐步被氣相法代替。催化劑是甲醇?xì)庀嗝撍ㄖ贫酌训暮诵募夹g(shù)。
我院率先在上世紀(jì)90年代開發(fā)成功第一代甲醇?xì)庀嗝撍ㄖ贫酌汛呋瘎┡c工藝技術(shù),20世紀(jì)初優(yōu)化形成第二代二甲醚催化劑與工藝技術(shù),均處于世界領(lǐng)先水平。
自2005年底原油價格持續(xù)上漲,能源供需矛盾凸現(xiàn),我國二甲醚產(chǎn)業(yè)迎來了飛速發(fā)展的春天,產(chǎn)業(yè)政策也把二甲醚列為民用和車用清潔燃料予以大力支持,我國成為了世界上最主要的二甲醚生產(chǎn)與應(yīng)用國家。與此同時,二甲醚裝置規(guī)模從1萬噸/年逐步發(fā)展到20萬噸/年。大型化二甲醚技術(shù)開發(fā),由于熱效應(yīng)增大等原因,帶來催化反應(yīng)器床層溫度過高、轉(zhuǎn)化率下降、副產(chǎn)物增多、產(chǎn)率降低等技術(shù)問題——迫切需要開發(fā)高性能的二甲醚催化劑。
2006-2009年,我院承擔(dān)國家科技支撐計劃“非石油路線制備大宗化學(xué)品關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”重點項目(編號:2006BAE02B00)之“非石油路線含氧化合物制備關(guān)鍵技術(shù)”課題中的“高性能甲醇制二甲醚催化劑研究”任務(wù),研制出低溫活性更好、選擇性高、時空收率高、壽命更長的新一代二甲醚催化劑(型號:CNM-3),突破了大型化二甲醚反應(yīng)器熱效應(yīng)技術(shù)難點,獲得“一種用于甲醇脫水制二甲醚的催化劑及其制備方法”授權(quán)發(fā)明專利(ZL 200610022256.8),建成300噸/年二甲醚催化劑生產(chǎn)線,催化劑被評為“國家重點新產(chǎn)品”(編號:2010GRF00005);同時開發(fā)出更先進(jìn)、節(jié)能、清潔的工藝技術(shù)(如汽化提餾塔復(fù)合結(jié)構(gòu)、先進(jìn)分離工藝、多級熱回收工藝),完成百萬噸級規(guī)模二甲醚裝置基礎(chǔ)設(shè)計,確保該項技術(shù)繼續(xù)處于世界領(lǐng)先水平。
技術(shù)特點:
1)獨特的二甲醚催化劑配方:甲醇脫水制二甲醚是放熱過程,大型二甲醚裝置的放熱效應(yīng)很大。通過載體預(yù)處理與改性、添加助催化劑、優(yōu)化制備方法,研制成功CNM-3型二甲醚催化劑,確?;钚院?,轉(zhuǎn)化率與選擇性更高,穩(wěn)定性好。
2)二甲醚催化劑制備新工藝:催化劑生產(chǎn)過程節(jié)能,清潔,無污染物排放。
技術(shù)考核指標(biāo):CNM-3型二甲醚催化劑γ-Al2O3含量≥93%,甲醇轉(zhuǎn)化率≥80%(反應(yīng)溫度250~350℃),二甲醚選擇性≥99%,使用壽命≥2年。
經(jīng)濟(jì)指標(biāo):使用該催化劑,產(chǎn)品二甲醚含量≥99.99%,甲醇消耗(折精甲醇)~1.405 t/t二甲醚。
CNM-3型二甲醚催化劑已應(yīng)用于國內(nèi)外59套甲醇制二甲醚裝置,總產(chǎn)能420萬噸,國內(nèi)市場占有率超過75%。近三年(2009-2011年)催化劑產(chǎn)品銷售收入6296萬元,新增利潤1583萬元;間接效益為二甲醚產(chǎn)品銷售收入302.4億元,新增利潤50.4億元。
我院二甲醚催化劑及工藝技術(shù)的推廣,有力促進(jìn)了我國二甲醚行業(yè)技術(shù)進(jìn)步,顯著帶動了我國醇醚清潔燃料與能源替代產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
陳鵬 林荊 劉芃 朱小學(xué) 葉秋云 袁小金 鄭敏 李南鋅 王華
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