年產80萬噸二甲醚工程(一期)可行性研究報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 本文件包含化學工業第二設計院技術成果，未經本院許可不得轉給第三 方或復制。 This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential. 14 二甲醚產品用途 今天世界上消耗的二甲醚主 要是作為氣霧推進劑中氟氯碳的一種替代品 (用于帶噴嘴的化妝品，涂料和農業化學藥品的罐裝容器中 )。也作為化工原料，用來生產硫酸二甲酯 ,聚甲基苯和高純度氮， N二甲基苯胺和其他化學物的甲基試劑。另外，它還作為清洗劑，用于高精密儀器（電子儀器）表面的清洗。所有這些用途都需要高純度的二甲醚。因此，現在生產的所有的二甲醚，其純度幾乎都超過 99wt%。 本工程生產的為“燃料級二甲醚”，將主要作為替代柴油的“車用燃料”與替代 LPG 的“民用燃料”。作為“民用燃料（氣體燃料）”其純度必需≥ 98wt%；作為“車用燃料（液體燃料） ”其純度可適當降低。但是，將來有可能作發展其他用途，在本章節將簡要的討 論所有的用途。 車用燃料 90 年代以來，我國的汽車業發展很快，年均增長率為 %。隨著機動車數量的增加，我國石油出口國變為一個石油進口國。但機動車用石油基燃料會造成環境污染。中國面臨著嚴重的污染問題，尤其是在大城市。 為了解決這些問題，世界范圍內都在研究開發未來汽車代用燃料。相比來說，常規發動機代用燃料的 LPG、 LNG和甲醇等正在進行發動機點火的示范測試，因為他們的十六烷值低于 10，只適合于點燃式發動機。二甲醚具有較 高的十六烷值及很好的壓縮性，非常適合壓燃式發動機。結果顯示出二甲醚是一種理想的新型燃料，可以替代柴油發動機。試驗指出，汽車使用二甲醚和使用石油燃料相比，使用二甲醚的汽車將大大降低污染物的排放，尾氣不需催化轉化處理能夠滿足國家的排放標準。 另外，二甲醚發動機的噪音水平比石油燃料發動機的低。下表提供了二甲醚機動車燃料和柴油燃料的特性比較。 二甲醚和柴油的主要物理特性比較 名 稱 二甲醚 柴油 化學式 CH3OCH3 CXHY 分子重量 190~220 沸點 (℃ ) 180~360 液體密度 (g/cm3) 化學工業第二設計院 新疆廣匯二甲醚工程（Ⅰ期） Second Design institute of Chemical Industry 可行性研究報告 本文件包含化學工業第二設計院技術成果，未經本院許可不得轉給第三 方或復制。 This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential. 15 理論空氣燃料比率 十六烷值 55~60 40~55 蒸氣化潛熱 (kJ/kg) 460 290 低熱值 MJ/kg 自燃溫度 (℃ ) 235 250 粘結性 (cp) 44~54 碳 (%) 氫 (%) 氧 (%) 0 二甲醚經研究指出，二甲醚作為馬達機動車燃料使它成為一種代替柴油的理想的新型燃料，因為： ? 二甲醚的十六烷值比柴油高（ 55~60） ? 自燃溫 度低 ? 在燃燒期間產生的碳質煙霧排放物極少 ? 對金屬無腐蝕 ? 在用于石油燃燒系統時，無需專門的材料要求 ? 具有高能量，低噪音，而且在燃燒時無顆粒釋放物，因此二甲醚可以滿足柴油機的環保要求。 1997年以來，西安交通大學在“福特 —— 中國研究發展基金”的支持下，開展了直噴式柴油機燃用二甲醚的性能和排放研究，結果指出二甲醚發動機具有： ? 單位功率比柴油發動機高 10~15% ? 較高的熱效率 （高 2~3%） ? 低噪音 （低 10~15dB） ? 超低的廢氣排放量，如：氮氧化物、一氧化碳和碳氫化合物比柴油發動機用常規燃料的排放量都低，相應為 30%、 40%、 50%。 這說明使用二甲醚可以滿足歐洲和加利福尼亞的超低排放值（ ULEV），這是在世界上最嚴格的標準。下表提供了用二甲醚柴油發動機釋放量和 ULEV釋放標準值的比較。 二甲醚發動機和 ULEV 釋放值的比較 ULEV 二甲醚發動機試驗的釋放值 NMHC (包括甲烷 ) CO NOx +HC PM HC CO 二甲醚發動機還能夠滿足歐洲Ⅱ標準的排放要求，我國在 20xx 年 化學工業第二設計院 新疆廣匯二甲醚工程（Ⅰ期） Second Design institute of Chemical Industry 可行性研究報告 本文件包含化學工業第二設計院技術成果，未經本院許可不得轉給第三 方或復制。 This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential. 16 9 月已經采用了該標準。下表 是歐洲Ⅱ標準和二甲醚柴油發動機排放量的比較。 二甲醚發動機排放值和 歐洲 Ⅱ 的排放要求的比較 歐洲Ⅱ標準 二甲醚發動機試驗排放值 全部 HC CO NOX PM ECE R49 排放 （ g/kWh） 研究表明，二甲醚的十六烷值 55~60，自燃溫度低，而且二甲醚為含氧化合物，含有 %的氧，燃燒后生成的碳煙少，對金屬無腐蝕性、對燃油系統的材料沒有特殊要求。而且，二甲醚發動機的功率高于柴油機，可降低噪音，實現無煙燃燒，符合環保要求 ，是理想的柴油代用燃料。目前西安交通大學已在中型客車上成功地進行了行車試驗，效果十分顯著。 二甲醚作為柴油發動機潔凈燃料，除建立二甲醚規模化大型生產裝置，還需要建立與之配套的基礎設施，如儲運站、加油站、二甲醚發動機生產基地等，需要得到國家的重視和支持，同時還需要一個市場化的過程。 二甲醚氧化偶聯后可合成十六烷值 60～ 100 的燃料添加劑，該添加劑常溫下可以與柴油以任何比例相溶，可以配成十六烷值 41～ 57 的燃料。 在我國發展超低排放的二甲醚是利國利民、實現可持續發展戰略的一件大事，前景十分廣闊。為此，原機械工業 部副部長，現中國內燃機協會理事長季守仁等三十多位業內專家聯合提出了《關于我國發展超低排放二甲醚汽車建議書》。 據報道，日本三菱燃氣化學、三菱重工、日揮、伊滕忠商事四家公司成立一家名為“日本 DME 公司”聯合公司，注冊資金一億日元，就發展新一代燃料二甲醚（ DME）展開可行性調查。四家公司計劃于20xx 年在澳大利亞西部批量生產二甲醚，返回日本作為潔凈燃料。 20xx年末，全國設市城市 660 個，城市人口 33805 萬人。城市用氣人口 25929 萬人，燃氣普及率 %，液化氣供應總量 1125 萬 噸。 由于二甲醚有與液化石油氣相似的物理性質，同時又具有完全燃 化學工業第二設計院 新疆廣匯二甲醚工程（Ⅰ期） Second Design institute of Chemical Industry 可行性研究報告 本文件包含化學工業第二設計院技術成果，未經本院許可不得轉給第三 方或復制。 This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential. 17 燒及污染物少等因素。二甲醚作為新型民用潔凈燃料，具有巨大潛力在市場上銷售。它可以在國內市場及還沒有使用 LPG 的中小城市中作為 LPG的替代品，以彌補國內 LPG的不足。 二甲醚與 LPG 的比較 名稱 二甲醚 LPG 摩爾質量 60℃下的蒸氣壓力， MPa 液體密度（ g/cm3） 低熱值 (kJ/kg) 28840 45760 爆炸下限 (%) 理論空氣量 完全燃燒時最大理論煙霧量 (N0x， 以 NO2計， g/m3) 理論火焰溫度 (℃ ) 2061 2055 自燃溫度 (℃ ) 235 250 燃料級二甲醚的純度一般為 98%，其余為甲醇、 C3C4 烴、水。這可保證瓶裝二甲醚（液化氣）在通常室溫下燒盡。 二甲醚 40℃時的蒸汽壓僅為 ，比 LPG 要求在 ℃時蒸氣壓低于 ，符合液化石油氣要求（ GB 11174－ 89）。 因此， LPG氣瓶、槽罐車、灌裝站、均可用于二甲醚。 中國科學院山西煤化所在國內外首 先提出二甲醚作為民用燃料，于 1995年在陜西西安新燃料及燃具公司建立 500噸 /年二甲醚試驗廠。采用 DME配套灶具和 LPG 鋼瓶，在用戶中使用正常。 二甲醚的低熱值為 LPG 的 63%，但 LPG 為 C3C4（ C5）的混合物，開瓶氣與瓶底氣組成不同，平均熱效率偏低（ 55%），而二甲醚為化合物，自始至終組成恒定，可均衡保證較高的熱效率（ 60%），另外國產LPG多數帶殘液（每瓶 12kg），再考慮到 DME 燃燒無黑煙，不黑鍋底，在 DME 燃料不能做到優質優價時，將上述因素結合起來考慮，二甲醚和 LPG的當量比取 ： 1較為合 理。 在室內開或關門窗，及用或不用抽油煙機等不同條件下進行二甲醚燃燒試驗，經陜西省燃氣用具質量監督站，陜西省環境監測中心站等檢測。 檢測結果表明：“在著火性能、燃燒工況、熱負荷、熱效率、煙氣成份等方面符合煤氣灶 CJ483 的技術指標”；“二甲醚燃料及其配套燃具在正常使用條件下對人體不會造成傷害，對空氣不構成污染”； 化學工業第二設計院 新疆廣匯二甲醚工程（Ⅰ期） Second Design institute of Chemical Industry 可行性研究報告 本文件包含化學工業第二設計院技術成果，未經本院許可不得轉給第三 方或復制。 This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential. 18 “該燃料在使用配套的燃具燃燒后，室內空氣中甲醇、甲醛及一氧化碳殘留量均符合國家居住區大氣衛生標準及居室空氣質量標準”。 因此，二甲醚作為民用燃料具有以下優點： 178。二甲醚在室溫下可以液化，氣 瓶壓力符合現有液化石油氣要求，可以用現有液化石油氣罐盛裝，確保儲運安全。 178。 DME 與 LPG 一樣，同屬氣體類燃料，使用方便，不用預熱，隨用隨開。 178。二甲醚組成穩定，無殘液，可確保用戶有效使用。 178。二甲醚比 LPG 具有更好的燃燒特性，在燃燒時不會產生不安全的氣體。 178。燃料級二甲醚（ DME≥ 98%）可用于民用，在運輸、儲存和使用期間不會影響其性能，不會危害環境，安全可靠。 178。同品級的 DME 灶與 LPG灶價格相同，若需用 LPG 舊灶改裝，估計每個爐子只需花費 1元人民幣。 二甲醚作為民用燃料，每噸二甲醚可滿足 5戶 4 口之家 （相當于20 人）一年的用量（低標準）。那么 210， 000噸的二甲醚可以滿足約4 百萬人的用氣需求。 這項具有前景的實驗結果增加了美國、日本和丹麥公司對二甲醚的興趣。 在 DME 也可在飯店替代 LPG。新疆自治區有約 3， 500 家飯店，共用 LPG 約 20， 000 噸。在居民煤氣灶上進行的二甲醚燃燒試驗同樣可以應用在飯店的煤氣灶上。在該用途中，用二甲醚替代 LPG 使用時，結果不應該出現技術或環境、健康和安全方面的問題。 從二甲醚消費領域看，氣霧劑推進 劑 是二甲醚的主要用途。 20 世紀 60 年代以 來，氣霧劑產品以其特有的包裝特性，深受消費者歡迎，以前氣霧劑產品大量使用氟氯烷作拋射劑（推進劑），由于使用時氟氯烷全部釋放到大氣，對大氣臭氧層造成嚴重破壞，從而影響人類健康、動植物生長和地球生態環境，因此，世界各國都在致力于尋找氟氯烷的替代品，我國從 1998 年起禁止氣霧劑中使用氟氯烷（醫療用品除外）作拋射劑，氟氯烷的替代品現有 LPG、 DME、壓縮氣（ CO N N2O）、氫氯氟碳（ HCFC）、氫氟碳（ HFC）。 DME 在氣霧劑工業中的應用正以其 化學工業第二設計院 新疆廣匯二甲醚工程（Ⅰ期） Second Design institute of Chemical Industry 可行性研究報告 本文件包含化學工業第二設計院技術成果，未經本院許可不得轉給第三 方或復制。 This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential. 19 良好的性能及相對較好的安全性能逐步替代壓縮氣體、氟里昂及丙（丁） 烷氣，成為第四代拋射劑的主體， DME 使用量無論是在國外還是在中國都居 LPG 之后，居世界第二位，約有 25%～ 30%的氣霧劑以 DME做拋射劑，因此，二甲醚市場需求日益增長。 20xx 年全世界 DME 氣霧劑需求量約為 15 萬噸。 為環 保型制冷 劑 和 發 泡 劑 二甲