精甲醇和二甲醚聯產新工藝
作者/來源:重慶川茂化工科技有限公司 日期:2012-05-22 點擊量:915
1、前言
能源是國民經濟發展的重要物資基礎。煤炭是我國分布較廣、儲量最多的能源資源，同時我國也是世界上最大的煤炭生產國和消費國。由于石油和天然氣資源的短缺，我國油氣產量難以大量增加和滿足要求，致使我國成為油氣進口大國，這無疑將威脅到國家的能源和經濟安全。根據這一能源形勢和中國經濟發展的巨大需求量，決定了我國能源仍將主要依托煤炭深加工作為主要能源的格局在相當長的時期內不會改變。
二甲醚（DME）是一種新型的煤基清潔能源，具有替代石油和天然氣產品的潛力。其特性與液化石油氣十分相似，十六烷值高達55以上，燃燒時無黑煙，釋放的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物極少，在室溫下是無色氣體，在0.6MPa下為液體，無腐蝕性和致癌性，符合綠色能源的要求。國際上稱之為“21世紀潔凈燃料”。
近幾年，我國二甲醚產業出現了"井噴式"發展，最終導致產能過剩，企業開工率較低。2007年底，中國二甲醚產能已快速增長至261萬噸，是2006年的4倍。2008年仍然是擴產高峰期，總產能達480萬噸。至2010年，目前所有在建二甲醚項目投產后，中國二甲醚總產能將超過850萬噸。針對目前的形式，二甲醚產業發展必須解決以下幾個問題：
（1） 完善相關法律法規，規范銷售市場，為二甲醚正名
國內90%以上的二甲醚都用于與液化石油氣摻混供居民做日常燃料，但難以繼續推廣。主要原因是①大多數混合燃料經營企業經營不透明，隨意摻混，以石油液化氣的名義和價格對外銷售，欺騙消費者；②部分不法商販將甲醇等其它化工產品摻入液化氣中，由此帶來的不良使用效果被不明事理的民眾全部歸罪于二甲醚。因此，當務之急必須規范二甲醚燃料及混合燃料市場。
（2） 提高產品質量，發展下游產品
二甲醚作為替代能源的發展對傳統能源的依賴性過大使得目前二甲醚市場空間小。
二甲醚可以作為多種化工產品的原料，在精細化工領域也存在一定的市場，但目前大規模的二甲醚生產企業為了節約成本，大多數采用粗甲醇為原料，使得產品品質只能達到燃料級，不能應用于精細化工及下游產品領域。因此，我們在大力發展下游產品的同時，必須提高二甲醚自身的產品質量。
（3） 改良生產工藝，降低生產成本，提高競爭力
二甲醚目前主要作為民用和車用替代燃料，既然是“替代”產品，就是為競爭而生，因此，必須不斷的改良現有工藝或開發新工藝，降低生產成本，不僅要提高本企業與兄弟企業的競爭力，而且要在與液化氣、柴油等產品相同能效的前提下，體現出更大的價格優勢。
2、主要生產方法
2.1目前主要生產方法
目前生產二甲醚主要有兩種方法，一是用合成氣直接合成，亦稱一步法；二是用甲醇脫水制取，即通常所稱的二步法。
通過對反應機理研究表明，由合成氣合成二甲醚（DME）同樣經歷“合成氣制甲醇”與“甲醇脫水”兩個反應。人們把兩個反應在同一反應器中進行的過程稱為“直接法（一步法）”，而將先合成甲醇然后經甲醇脫水生產二甲醚的工藝過程稱為“間接法（二步法）。
二步法是甲醇在催化劑作用下脫水制取二甲醚，反應式如下：
2CH3OH CH3OCH3+ H2O + 23.4 kJ
二步法生產工藝又分為液相法和氣固相法。
2.2 目前生產工藝存在的缺陷
（1） 一步法
“直接法”在反應上的優越性早已得到公認。但是與兩步法相比，產品單一，抗市場風險能力差。目前二甲醚作為替代能源的發展對傳統能源的依賴性過大，當傳統能源價格下跌，二甲醚市場萎縮時，對生產企業的影響非常大。
（2） 二步法
二步法是目前大規模生產的首選方法，工藝比較成熟。但目前大規模的二甲醚生產在選擇該方法是總是考慮一個問題：到底是以粗甲醇還是精甲醇為原料。就目前的生產工藝來說，各自存在如下缺點：
以粗甲醇為原料時：
①粗甲醇中的雜質與甲醇一同進入反應系統，雜質也會與甲醇發生脫水反應，造成單位二甲醚產品的甲醇消耗量增加；
②粗甲醇中的雜質進入反應系統，副反應增加，不僅使催化劑的使用壽命縮短，且影響二甲醚產品的質量。實踐證明，以粗甲醇為原料時，二甲醚產品大多只能達到燃料級；
③進入反應系統的水分增加，增加了全系統的能耗；
④甲醇生產企業以粗甲醇為原料生產二甲醚時，若不建精餾裝置，當二甲醚市場需求下降時，勢必造成粗醇庫存積壓，銷售困難，最終只能降低甲醇合成的生產負荷；若建甲醇精餾裝置，當二甲醚裝置滿負荷運行時，甲醇精餾裝置必須停車，造成人力物力閑置。
以精甲醇為原料時：
①需要建甲醇精餾和二甲醚合成兩套裝置，投資和生產成本均較大。
②二甲醚產品的單位能耗高。以蒸汽消耗為例，若粗甲醇采用三塔精餾，每噸精甲醇消耗蒸汽1.1噸，二甲醚系統每噸二甲醚消耗蒸汽1.6噸，最終每噸二甲醚的蒸汽消耗為1.1×1.42+1.6＝3.16噸。
③由于甲醇精餾和二甲醚合成均存在甲醇損耗，最終單位二甲醚產品的甲醇消耗增加。若甲醇精餾系統的甲醇回收率為99％，二甲醚系統每噸二甲醚的甲醇消耗為1.42t，則二甲醚產品最終的甲醇消耗為1.435t/t。
總之，以精甲醇為原料生產二甲醚的成本太高，不適合大規模生產。
3、一種二甲醚生產新工藝
鑒于傳統工藝存在的缺陷，本文介紹的二甲醚生產新工藝將甲醇精餾與二甲醚合成有機的結合起來，采用一套裝置，以粗甲醇為原料，可以單產或聯產精甲醇或（和）二甲醚。工藝流程如圖1。
圖1中各編號的意義為：1-預塔進料泵、2-原料預熱器、3-預塔、4-預塔冷凝器、5-預塔回流罐、6-預塔回流泵、7-預塔再沸器、8-汽化塔進料泵、9-汽化塔、10-汽化塔再沸器、11-汽化塔回流泵、12-甲醇回收塔主再沸器、13-粗產品冷凝器、14-粗產品收集槽、15-粗產品進料泵、16-粗產品預熱器、17-二甲醚精餾塔、18-二甲醚精餾塔冷凝器、19-二甲醚回流罐、20-二甲醚回流泵、21-二甲醚精餾塔再沸器、22-二甲醚側線冷卻器、23-甲醇回收塔、24-甲醇回收塔冷凝器、25-回收塔回流罐、26-回收塔回流泵、27-甲醇回收塔輔助再沸器、28-二甲醚反應系統（含反應器、進出口換熱器和開工加熱器等）。
KX為關鍵控制閥門。
3.1 流程簡述
（1）通過本新工藝以粗甲醇為原料生產二甲醚
關閉閥門K2、K5、K6、K9、K11、K12、K13、K15、K16、K17；打開K1、K3、K4、K7、K8、K10、K14、K19；當需要采出氣霧劑級二甲醚時打開閥門K18。
由合成車間或罐區來的原料粗甲醇，加入稀堿液調pH至8，經預塔進料泵1加壓和在原料預熱器2中采用系統蒸汽冷凝水預熱后進入預塔3。二甲醚精餾塔17底部出來的釜液由預塔的中下部進料口進入預塔3。在預塔3內汽化的甲醇蒸汽由塔頂的蒸汽出口進入預塔塔頂冷凝器4用循環冷卻水冷卻，被冷凝成液相的物料進入預塔回流罐5，未冷凝的不凝氣進入尾凝器冷卻到45℃后送出界外去鍋爐燃燒。在預塔回流罐5中加入少量的軟水進行充分萃取，從預塔回流罐5的上部采出不溶于水的初餾物，下部的甲醇水溶液送入預塔3內回流，預塔3釜液由汽化塔中部進料口進入汽化塔9。預塔3為常壓操作，預塔再沸器7以0.7MPa（表壓）低壓蒸汽作為熱源。
由預塔3塔底出來的預后甲醇，經汽化塔進料泵8送入汽化塔9。汽化塔9的操作壓力為0.7～1.1MPa（表壓），以回收塔回流罐25來的回收甲醇作為回流，以0.7MPa（表壓）低壓蒸汽為汽化塔再沸器10熱源。從汽化塔9頂出來的甲醇蒸汽進入二甲醚反應系統。汽化塔9底部排出的釜液通過壓差由甲醇回收塔23的中部進料口進入甲醇回收塔23。
由汽化塔9頂部來的甲醇蒸汽先經反應器進出口換熱器預熱后進入二甲醚合成反應器，在脫水催化劑的作用下甲醇蒸汽氣相脫水生成二甲醚，甲醇轉化率為75％～85％，反應系統的操作壓力為0.7～1.1MPa（表壓）。
由二甲醚反應系統28出來的高溫氣相粗產品進入甲醇回收塔主再沸器12，為甲醇回收塔23提供再沸熱源。由甲醇回收塔主再沸器12出來的粗產品進入粗產品冷凝器13中，采用循環冷卻水冷卻后進入粗產品收集槽14。脫水反應過程中由于副反應產生的不凝性氣體由粗產品收集槽14的放空口放空去尾氣吸收塔。
由粗產品收集槽14出來的粗產品經粗產品進料泵15送入二甲醚精餾塔17中部入口。二甲醚精餾塔17操作壓力0.8～1.1MPa（表壓），采用0.7MPa（表壓）低壓蒸汽作為再沸器21的熱源。從二甲醚精餾塔17塔頂出來的二甲醚蒸汽進入二甲醚精餾塔塔頂冷凝器18，采用循環冷卻水將其冷凝后進入二甲醚回流罐19，少量不凝性輕組分由二甲醚中間槽放空管路上的壓力控制調節閥放空去尾氣吸收塔。由二甲醚回流罐19出來的二甲醚產品經二甲醚回流泵20加壓后一部分用作二甲醚精餾塔17回流，其余作為產品采出去二甲醚儲罐，二甲醚精餾塔17的精餾段還設置有側線采出口，用于采出氣霧劑級二甲醚產品。
二甲醚精餾塔17底部出來的物料可以通過壓差，單獨或同時去預塔3、汽化塔9或（和）甲醇回收塔23。
由汽化塔9底部來的釜液為甲醇、水和由粗甲醇帶入系統的高沸物組成的混合物，通過汽化塔9與甲醇回收塔23之間的操作壓差由甲醇回收塔的中部進料口進入甲醇回收塔23。
甲醇回收塔23的操作壓力為常壓，設置主再沸器12和輔助再沸器27，主再沸器12由反應系統出來的高溫氣相粗產品提供熱量，不足的熱量由進入輔助再沸器27的0.7MPa（表壓）低壓蒸汽作為補充。甲醇回收塔23塔頂出來的甲醇蒸汽進入甲醇回收塔塔頂冷凝器24，經循環冷卻水冷凝后進入回收塔回流罐25，回收塔回流罐25出來的回收甲醇一部分經回收塔回流泵26送入甲醇回收塔23回流，其余部分經汽化塔回流泵11送入汽化塔9回流。粗甲醇中的高沸物由甲醇回收塔23提留段的側線雜醇油采出口采出送界外，甲醇回收塔23排出的廢水排出界外。
（2）以粗甲醇為原料同時生產二甲醚和精甲醇。
與（1）相同的部分不再敘述，打開精甲醇采出閥K16。
與傳統三塔精餾調節加壓塔和常壓塔產品采出比例的方式相似，減少汽化塔9頂去二甲醚反應系統28的甲醇蒸汽量，使更多的甲醇由汽化塔9的底部通過壓差進入甲醇回收塔23，由甲醇回收塔回流泵26的出口處采出部分精甲醇去罐區。也可以從汽化塔9頂部側線采出部分精甲醇產品。
（3）以粗甲醇為原料全部生產精甲醇。
關閉閥門K2、K4、K5、K7、K8、K10、K13、K14、K15，打開K1、K3、K6、K9、K11、K12、K16。停二甲醚反應系統28及二甲醚精餾系統。汽化塔9相當于三塔精餾中的加壓塔，甲醇回收塔23相當于三塔精餾的常壓塔。
由合成車間來的粗甲醇，加入濃度為2％的稀堿液中和后，經預塔進料泵1加壓，經原料預熱器2采用系統蒸汽冷凝水預熱后進入預塔3。由預塔3頂出來的蒸汽用循環冷卻水冷卻，冷凝下來的液相物料進入預塔回流罐5，未冷凝的不凝氣進入尾凝器冷卻到45℃后送出界外去鍋爐燃燒。向預塔回流罐5中加入約進料量6％～15％的軟水，采出上層初餾物去初餾物儲槽，下層以水和甲醇為主的混合物由預塔回流泵6打入預塔3回流，回流比0.8。預塔3底部出來的預后甲醇去汽化塔9。預塔3為常壓操作，再沸器7以0.6MPa低壓蒸汽作為熱源。
由預塔3底排出的預后甲醇，經汽化塔進料泵8由汽化塔中部進料口送入汽化塔9。汽化塔9操作壓力0.57MPa，以0.6MPa低壓蒸汽作為再沸器10的熱源。由汽化塔9塔頂出來的甲醇蒸汽溫度122℃，甲醇純度≥99.85％，進入甲醇回收塔主再沸器12為甲醇回收塔23提供熱量，冷凝后的甲醇一部分用于汽化塔9回流，其余作為精甲醇產品采出。
由汽化塔9塔釜出來的釜液約127℃，由壓差進入甲醇回收塔23。甲醇回收塔23的操作壓力為常壓，以汽化塔9頂出來的甲醇蒸汽作為再沸器12的熱源。由甲醇回收塔23頂出來的甲醇蒸汽溫度約65℃，甲醇純度≥99.85％，進入甲醇回收塔冷凝器24，冷凝后的甲醇一部分用于甲醇回收塔23的回流，其余作為精甲醇產品采出。
由甲醇回收塔23的雜醇油采出口采出粗甲醇中的重組分雜質，含甲醇≤0.05％的精餾廢水由甲醇回收塔23塔釜排出界外。
工藝說明：
（1）新工藝中二甲醚精餾塔釜液可以同時或單獨去預塔3、汽化塔9、甲醇回收塔23，當裝置單獨生產二甲醚使，若粗甲醇質量較好，不經過預塔3預處理，這時二甲醚精餾塔釜液去甲醇回收塔23比較合理。若需要同時生產精甲醇和二甲醚，則二甲醚精餾塔釜液去預塔比較合理，可以通過預塔去除釜液中攜帶的少量二甲醚，防止影響精甲醇產品質量。
（2）若原有三塔精餾裝置的甲醇生產企業通過改造聯產二甲醚使，采用二甲醚精餾塔釜液進入預塔的方案比較合理。若二甲醚精餾塔釜液進入甲醇回收塔（即常壓塔），可能使雜醇油的最佳采出位置發生改變。
（3）新工藝流程中設置了一條從甲醇回收塔主再沸器23殼層出口直接進入二甲醚精餾塔17的付線，可以提高反應系統的壓力，使反應系統出來的粗產品回收部分熱量后，可以直接通過氣相或氣液混合進入二甲醚精餾塔。但該方案弊大于利，實際設計中不建議采用。
3.2 新工藝的優點
（1）將二甲醚生產裝置與傳統甲醇精餾裝置有機結合，工藝設計合理、可靠，風險小，適合于大規模生產。目前設計的甲醇三塔精餾裝置單套規模已達60～90萬噸/年，本工藝可以在成熟的三塔精餾工藝的基礎上，實現單套裝置40～60萬噸/年的二甲醚生產能力。
（2）本工藝只需要一套生產裝置，可同時或單獨生產二甲醚和（或）精甲醇兩種產品，而且可以根據市場需求情況調整兩種產品的比例，抗市場風險能力強；
（3）投資省。本裝置只需在甲醇精餾裝置的基礎上，增加二甲醚反應系統（含反應器、進出口換熱器和開工加熱器等）和二甲醚精餾系統，投資僅為傳統甲醇精餾和二甲醚生產裝置總投資的60％～70％。也非常適合已有甲醇三塔精餾裝置的企業進行改造。
（4）產品生產成本低，運行過程中的能耗低，人員配置明顯少于傳統工藝。傳統工藝需要興建甲醇精餾和二甲醚兩套裝置，算上甲醇精餾過程的能耗及甲醇損失，每噸二甲醚的蒸汽消耗為3.0～3.5t，甲醇消耗1.43～1.45t。本工藝以粗甲醇為原料生產氣霧劑級二甲醚時，蒸汽消耗僅1.7～2.1t/t二甲醚，消耗粗甲醇折純1.40～1.41t/t二甲醚，人員配置按一套裝置進行配置。因此，單位生產成本中的折舊、能耗、人員工資均低于傳統工藝。
（5）可以以粗甲醇為原料，生產氣霧劑級產品。傳統工藝要生產氣霧劑級二甲醚，需要以精甲醇為原料，而本工藝通過預塔對粗甲醇進行預處理，采出初餾物，去除了其中的輕組分雜質；通過甲醇回收塔采出雜醇油，去除了粗甲醇中的重組分雜質；從傳統的甲醇三塔精餾經驗來看，完全可以保證進入二甲醚反應系統的甲醇蒸汽達到或優于工業級精甲醇標準，從而不僅保證二甲醚產品達到氣霧劑級標準，而且減少副反應，延長催化劑的使用壽命。同時，提高產品品質，擴大了產品的應用市場，提高了產品的市場競爭力。
（6）本裝置所有塔釜的最高溫度≤150℃，僅需要0.7Mpa（表壓，170℃）的飽和蒸汽作為熱源，而傳統工藝（汽化塔）塔釜最高溫度達170℃，至少需要1.15Mpa（表壓，190℃）的飽和蒸汽作為熱源。
4、結論
下面以原料為粗甲醇，二甲醚產品質量達氣霧劑級為基準，將本文介紹的新工藝與目前市場上的先進工藝進行比較。
項目 本新工藝（A） 目前兩步法工藝（B）
生產方法 甲醇氣相脫水 甲醇氣相或液相脫水
投資成本 僅一套裝置，60％～70％ 甲醇精餾+二甲醚合成兩套裝置，100％
原料處理 直接以粗甲醇為原料 需先通過甲醇精餾
甲醇消耗（t/tDME） 甲醇僅存在一步損耗，總消耗1.40～1.42 甲醇精餾和二甲醚合成兩步損耗，總消耗1.43～1.45
蒸汽消耗（t/tDME） 1.7～2.1 甲醇精餾1.0t/t甲醇，總蒸汽消耗
3.03～3.5
人員配置 僅一套裝置配置 需二套裝置配置
市場不景氣時處理方式 照常運行，全部生產精甲醇 二甲醚裝置停車
新工藝以成熟的甲醇三塔精餾技術為依托，將二甲醚合成與甲醇精餾有機的結合起來，具有傳統工藝不可比擬的技術和經濟優勢，投資省、能耗低、技術成熟可靠，非常值得推廣
能源是國民經濟發展的重要物資基礎。煤炭是我國分布較廣、儲量最多的能源資源，同時我國也是世界上最大的煤炭生產國和消費國。由于石油和天然氣資源的短缺，我國油氣產量難以大量增加和滿足要求，致使我國成為油氣進口大國，這無疑將威脅到國家的能源和經濟安全。根據這一能源形勢和中國經濟發展的巨大需求量，決定了我國能源仍將主要依托煤炭深加工作為主要能源的格局在相當長的時期內不會改變。
二甲醚（DME）是一種新型的煤基清潔能源，具有替代石油和天然氣產品的潛力。其特性與液化石油氣十分相似，十六烷值高達55以上，燃燒時無黑煙，釋放的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物極少，在室溫下是無色氣體，在0.6MPa下為液體，無腐蝕性和致癌性，符合綠色能源的要求。國際上稱之為“21世紀潔凈燃料”。
近幾年，我國二甲醚產業出現了"井噴式"發展，最終導致產能過剩，企業開工率較低。2007年底，中國二甲醚產能已快速增長至261萬噸，是2006年的4倍。2008年仍然是擴產高峰期，總產能達480萬噸。至2010年，目前所有在建二甲醚項目投產后，中國二甲醚總產能將超過850萬噸。針對目前的形式，二甲醚產業發展必須解決以下幾個問題：
（1） 完善相關法律法規，規范銷售市場，為二甲醚正名
國內90%以上的二甲醚都用于與液化石油氣摻混供居民做日常燃料，但難以繼續推廣。主要原因是①大多數混合燃料經營企業經營不透明，隨意摻混，以石油液化氣的名義和價格對外銷售，欺騙消費者；②部分不法商販將甲醇等其它化工產品摻入液化氣中，由此帶來的不良使用效果被不明事理的民眾全部歸罪于二甲醚。因此，當務之急必須規范二甲醚燃料及混合燃料市場。
（2） 提高產品質量，發展下游產品
二甲醚作為替代能源的發展對傳統能源的依賴性過大使得目前二甲醚市場空間小。
二甲醚可以作為多種化工產品的原料，在精細化工領域也存在一定的市場，但目前大規模的二甲醚生產企業為了節約成本，大多數采用粗甲醇為原料，使得產品品質只能達到燃料級，不能應用于精細化工及下游產品領域。因此，我們在大力發展下游產品的同時，必須提高二甲醚自身的產品質量。
（3） 改良生產工藝，降低生產成本，提高競爭力
二甲醚目前主要作為民用和車用替代燃料，既然是“替代”產品，就是為競爭而生，因此，必須不斷的改良現有工藝或開發新工藝，降低生產成本，不僅要提高本企業與兄弟企業的競爭力，而且要在與液化氣、柴油等產品相同能效的前提下，體現出更大的價格優勢。
2、主要生產方法
2.1目前主要生產方法
目前生產二甲醚主要有兩種方法，一是用合成氣直接合成，亦稱一步法；二是用甲醇脫水制取，即通常所稱的二步法。
通過對反應機理研究表明，由合成氣合成二甲醚（DME）同樣經歷“合成氣制甲醇”與“甲醇脫水”兩個反應。人們把兩個反應在同一反應器中進行的過程稱為“直接法（一步法）”，而將先合成甲醇然后經甲醇脫水生產二甲醚的工藝過程稱為“間接法（二步法）。
二步法是甲醇在催化劑作用下脫水制取二甲醚，反應式如下：
2CH3OH CH3OCH3+ H2O + 23.4 kJ
二步法生產工藝又分為液相法和氣固相法。
2.2 目前生產工藝存在的缺陷
（1） 一步法
“直接法”在反應上的優越性早已得到公認。但是與兩步法相比，產品單一，抗市場風險能力差。目前二甲醚作為替代能源的發展對傳統能源的依賴性過大，當傳統能源價格下跌，二甲醚市場萎縮時，對生產企業的影響非常大。
（2） 二步法
二步法是目前大規模生產的首選方法，工藝比較成熟。但目前大規模的二甲醚生產在選擇該方法是總是考慮一個問題：到底是以粗甲醇還是精甲醇為原料。就目前的生產工藝來說，各自存在如下缺點：
以粗甲醇為原料時：
①粗甲醇中的雜質與甲醇一同進入反應系統，雜質也會與甲醇發生脫水反應，造成單位二甲醚產品的甲醇消耗量增加；
②粗甲醇中的雜質進入反應系統，副反應增加，不僅使催化劑的使用壽命縮短，且影響二甲醚產品的質量。實踐證明，以粗甲醇為原料時，二甲醚產品大多只能達到燃料級；
③進入反應系統的水分增加，增加了全系統的能耗；
④甲醇生產企業以粗甲醇為原料生產二甲醚時，若不建精餾裝置，當二甲醚市場需求下降時，勢必造成粗醇庫存積壓，銷售困難，最終只能降低甲醇合成的生產負荷；若建甲醇精餾裝置，當二甲醚裝置滿負荷運行時，甲醇精餾裝置必須停車，造成人力物力閑置。
以精甲醇為原料時：
①需要建甲醇精餾和二甲醚合成兩套裝置，投資和生產成本均較大。
②二甲醚產品的單位能耗高。以蒸汽消耗為例，若粗甲醇采用三塔精餾，每噸精甲醇消耗蒸汽1.1噸，二甲醚系統每噸二甲醚消耗蒸汽1.6噸，最終每噸二甲醚的蒸汽消耗為1.1×1.42+1.6＝3.16噸。
③由于甲醇精餾和二甲醚合成均存在甲醇損耗，最終單位二甲醚產品的甲醇消耗增加。若甲醇精餾系統的甲醇回收率為99％，二甲醚系統每噸二甲醚的甲醇消耗為1.42t，則二甲醚產品最終的甲醇消耗為1.435t/t。
總之，以精甲醇為原料生產二甲醚的成本太高，不適合大規模生產。
3、一種二甲醚生產新工藝
鑒于傳統工藝存在的缺陷，本文介紹的二甲醚生產新工藝將甲醇精餾與二甲醚合成有機的結合起來，采用一套裝置，以粗甲醇為原料，可以單產或聯產精甲醇或（和）二甲醚。工藝流程如圖1。
圖1中各編號的意義為：1-預塔進料泵、2-原料預熱器、3-預塔、4-預塔冷凝器、5-預塔回流罐、6-預塔回流泵、7-預塔再沸器、8-汽化塔進料泵、9-汽化塔、10-汽化塔再沸器、11-汽化塔回流泵、12-甲醇回收塔主再沸器、13-粗產品冷凝器、14-粗產品收集槽、15-粗產品進料泵、16-粗產品預熱器、17-二甲醚精餾塔、18-二甲醚精餾塔冷凝器、19-二甲醚回流罐、20-二甲醚回流泵、21-二甲醚精餾塔再沸器、22-二甲醚側線冷卻器、23-甲醇回收塔、24-甲醇回收塔冷凝器、25-回收塔回流罐、26-回收塔回流泵、27-甲醇回收塔輔助再沸器、28-二甲醚反應系統（含反應器、進出口換熱器和開工加熱器等）。
KX為關鍵控制閥門。
3.1 流程簡述
（1）通過本新工藝以粗甲醇為原料生產二甲醚
關閉閥門K2、K5、K6、K9、K11、K12、K13、K15、K16、K17；打開K1、K3、K4、K7、K8、K10、K14、K19；當需要采出氣霧劑級二甲醚時打開閥門K18。
由合成車間或罐區來的原料粗甲醇，加入稀堿液調pH至8，經預塔進料泵1加壓和在原料預熱器2中采用系統蒸汽冷凝水預熱后進入預塔3。二甲醚精餾塔17底部出來的釜液由預塔的中下部進料口進入預塔3。在預塔3內汽化的甲醇蒸汽由塔頂的蒸汽出口進入預塔塔頂冷凝器4用循環冷卻水冷卻，被冷凝成液相的物料進入預塔回流罐5，未冷凝的不凝氣進入尾凝器冷卻到45℃后送出界外去鍋爐燃燒。在預塔回流罐5中加入少量的軟水進行充分萃取，從預塔回流罐5的上部采出不溶于水的初餾物，下部的甲醇水溶液送入預塔3內回流，預塔3釜液由汽化塔中部進料口進入汽化塔9。預塔3為常壓操作，預塔再沸器7以0.7MPa（表壓）低壓蒸汽作為熱源。
由預塔3塔底出來的預后甲醇，經汽化塔進料泵8送入汽化塔9。汽化塔9的操作壓力為0.7～1.1MPa（表壓），以回收塔回流罐25來的回收甲醇作為回流，以0.7MPa（表壓）低壓蒸汽為汽化塔再沸器10熱源。從汽化塔9頂出來的甲醇蒸汽進入二甲醚反應系統。汽化塔9底部排出的釜液通過壓差由甲醇回收塔23的中部進料口進入甲醇回收塔23。
由汽化塔9頂部來的甲醇蒸汽先經反應器進出口換熱器預熱后進入二甲醚合成反應器，在脫水催化劑的作用下甲醇蒸汽氣相脫水生成二甲醚，甲醇轉化率為75％～85％，反應系統的操作壓力為0.7～1.1MPa（表壓）。
由二甲醚反應系統28出來的高溫氣相粗產品進入甲醇回收塔主再沸器12，為甲醇回收塔23提供再沸熱源。由甲醇回收塔主再沸器12出來的粗產品進入粗產品冷凝器13中，采用循環冷卻水冷卻后進入粗產品收集槽14。脫水反應過程中由于副反應產生的不凝性氣體由粗產品收集槽14的放空口放空去尾氣吸收塔。
由粗產品收集槽14出來的粗產品經粗產品進料泵15送入二甲醚精餾塔17中部入口。二甲醚精餾塔17操作壓力0.8～1.1MPa（表壓），采用0.7MPa（表壓）低壓蒸汽作為再沸器21的熱源。從二甲醚精餾塔17塔頂出來的二甲醚蒸汽進入二甲醚精餾塔塔頂冷凝器18，采用循環冷卻水將其冷凝后進入二甲醚回流罐19，少量不凝性輕組分由二甲醚中間槽放空管路上的壓力控制調節閥放空去尾氣吸收塔。由二甲醚回流罐19出來的二甲醚產品經二甲醚回流泵20加壓后一部分用作二甲醚精餾塔17回流，其余作為產品采出去二甲醚儲罐，二甲醚精餾塔17的精餾段還設置有側線采出口，用于采出氣霧劑級二甲醚產品。
二甲醚精餾塔17底部出來的物料可以通過壓差，單獨或同時去預塔3、汽化塔9或（和）甲醇回收塔23。
由汽化塔9底部來的釜液為甲醇、水和由粗甲醇帶入系統的高沸物組成的混合物，通過汽化塔9與甲醇回收塔23之間的操作壓差由甲醇回收塔的中部進料口進入甲醇回收塔23。
甲醇回收塔23的操作壓力為常壓，設置主再沸器12和輔助再沸器27，主再沸器12由反應系統出來的高溫氣相粗產品提供熱量，不足的熱量由進入輔助再沸器27的0.7MPa（表壓）低壓蒸汽作為補充。甲醇回收塔23塔頂出來的甲醇蒸汽進入甲醇回收塔塔頂冷凝器24，經循環冷卻水冷凝后進入回收塔回流罐25，回收塔回流罐25出來的回收甲醇一部分經回收塔回流泵26送入甲醇回收塔23回流，其余部分經汽化塔回流泵11送入汽化塔9回流。粗甲醇中的高沸物由甲醇回收塔23提留段的側線雜醇油采出口采出送界外，甲醇回收塔23排出的廢水排出界外。
（2）以粗甲醇為原料同時生產二甲醚和精甲醇。
與（1）相同的部分不再敘述，打開精甲醇采出閥K16。
與傳統三塔精餾調節加壓塔和常壓塔產品采出比例的方式相似，減少汽化塔9頂去二甲醚反應系統28的甲醇蒸汽量，使更多的甲醇由汽化塔9的底部通過壓差進入甲醇回收塔23，由甲醇回收塔回流泵26的出口處采出部分精甲醇去罐區。也可以從汽化塔9頂部側線采出部分精甲醇產品。
（3）以粗甲醇為原料全部生產精甲醇。
關閉閥門K2、K4、K5、K7、K8、K10、K13、K14、K15，打開K1、K3、K6、K9、K11、K12、K16。停二甲醚反應系統28及二甲醚精餾系統。汽化塔9相當于三塔精餾中的加壓塔，甲醇回收塔23相當于三塔精餾的常壓塔。
由合成車間來的粗甲醇，加入濃度為2％的稀堿液中和后，經預塔進料泵1加壓，經原料預熱器2采用系統蒸汽冷凝水預熱后進入預塔3。由預塔3頂出來的蒸汽用循環冷卻水冷卻，冷凝下來的液相物料進入預塔回流罐5，未冷凝的不凝氣進入尾凝器冷卻到45℃后送出界外去鍋爐燃燒。向預塔回流罐5中加入約進料量6％～15％的軟水，采出上層初餾物去初餾物儲槽，下層以水和甲醇為主的混合物由預塔回流泵6打入預塔3回流，回流比0.8。預塔3底部出來的預后甲醇去汽化塔9。預塔3為常壓操作，再沸器7以0.6MPa低壓蒸汽作為熱源。
由預塔3底排出的預后甲醇，經汽化塔進料泵8由汽化塔中部進料口送入汽化塔9。汽化塔9操作壓力0.57MPa，以0.6MPa低壓蒸汽作為再沸器10的熱源。由汽化塔9塔頂出來的甲醇蒸汽溫度122℃，甲醇純度≥99.85％，進入甲醇回收塔主再沸器12為甲醇回收塔23提供熱量，冷凝后的甲醇一部分用于汽化塔9回流，其余作為精甲醇產品采出。
由汽化塔9塔釜出來的釜液約127℃，由壓差進入甲醇回收塔23。甲醇回收塔23的操作壓力為常壓，以汽化塔9頂出來的甲醇蒸汽作為再沸器12的熱源。由甲醇回收塔23頂出來的甲醇蒸汽溫度約65℃，甲醇純度≥99.85％，進入甲醇回收塔冷凝器24，冷凝后的甲醇一部分用于甲醇回收塔23的回流，其余作為精甲醇產品采出。
由甲醇回收塔23的雜醇油采出口采出粗甲醇中的重組分雜質，含甲醇≤0.05％的精餾廢水由甲醇回收塔23塔釜排出界外。
工藝說明：
（1）新工藝中二甲醚精餾塔釜液可以同時或單獨去預塔3、汽化塔9、甲醇回收塔23，當裝置單獨生產二甲醚使，若粗甲醇質量較好，不經過預塔3預處理，這時二甲醚精餾塔釜液去甲醇回收塔23比較合理。若需要同時生產精甲醇和二甲醚，則二甲醚精餾塔釜液去預塔比較合理，可以通過預塔去除釜液中攜帶的少量二甲醚，防止影響精甲醇產品質量。
（2）若原有三塔精餾裝置的甲醇生產企業通過改造聯產二甲醚使，采用二甲醚精餾塔釜液進入預塔的方案比較合理。若二甲醚精餾塔釜液進入甲醇回收塔（即常壓塔），可能使雜醇油的最佳采出位置發生改變。
（3）新工藝流程中設置了一條從甲醇回收塔主再沸器23殼層出口直接進入二甲醚精餾塔17的付線，可以提高反應系統的壓力，使反應系統出來的粗產品回收部分熱量后，可以直接通過氣相或氣液混合進入二甲醚精餾塔。但該方案弊大于利，實際設計中不建議采用。
3.2 新工藝的優點
（1）將二甲醚生產裝置與傳統甲醇精餾裝置有機結合，工藝設計合理、可靠，風險小，適合于大規模生產。目前設計的甲醇三塔精餾裝置單套規模已達60～90萬噸/年，本工藝可以在成熟的三塔精餾工藝的基礎上，實現單套裝置40～60萬噸/年的二甲醚生產能力。
（2）本工藝只需要一套生產裝置，可同時或單獨生產二甲醚和（或）精甲醇兩種產品，而且可以根據市場需求情況調整兩種產品的比例，抗市場風險能力強；
（3）投資省。本裝置只需在甲醇精餾裝置的基礎上，增加二甲醚反應系統（含反應器、進出口換熱器和開工加熱器等）和二甲醚精餾系統，投資僅為傳統甲醇精餾和二甲醚生產裝置總投資的60％～70％。也非常適合已有甲醇三塔精餾裝置的企業進行改造。
（4）產品生產成本低，運行過程中的能耗低，人員配置明顯少于傳統工藝。傳統工藝需要興建甲醇精餾和二甲醚兩套裝置，算上甲醇精餾過程的能耗及甲醇損失，每噸二甲醚的蒸汽消耗為3.0～3.5t，甲醇消耗1.43～1.45t。本工藝以粗甲醇為原料生產氣霧劑級二甲醚時，蒸汽消耗僅1.7～2.1t/t二甲醚，消耗粗甲醇折純1.40～1.41t/t二甲醚，人員配置按一套裝置進行配置。因此，單位生產成本中的折舊、能耗、人員工資均低于傳統工藝。
（5）可以以粗甲醇為原料，生產氣霧劑級產品。傳統工藝要生產氣霧劑級二甲醚，需要以精甲醇為原料，而本工藝通過預塔對粗甲醇進行預處理，采出初餾物，去除了其中的輕組分雜質；通過甲醇回收塔采出雜醇油，去除了粗甲醇中的重組分雜質；從傳統的甲醇三塔精餾經驗來看，完全可以保證進入二甲醚反應系統的甲醇蒸汽達到或優于工業級精甲醇標準，從而不僅保證二甲醚產品達到氣霧劑級標準，而且減少副反應，延長催化劑的使用壽命。同時，提高產品品質，擴大了產品的應用市場，提高了產品的市場競爭力。
（6）本裝置所有塔釜的最高溫度≤150℃，僅需要0.7Mpa（表壓，170℃）的飽和蒸汽作為熱源，而傳統工藝（汽化塔）塔釜最高溫度達170℃，至少需要1.15Mpa（表壓，190℃）的飽和蒸汽作為熱源。
4、結論
下面以原料為粗甲醇，二甲醚產品質量達氣霧劑級為基準，將本文介紹的新工藝與目前市場上的先進工藝進行比較。
項目 本新工藝（A） 目前兩步法工藝（B）
生產方法 甲醇氣相脫水 甲醇氣相或液相脫水
投資成本 僅一套裝置，60％～70％ 甲醇精餾+二甲醚合成兩套裝置，100％
原料處理 直接以粗甲醇為原料 需先通過甲醇精餾
甲醇消耗（t/tDME） 甲醇僅存在一步損耗，總消耗1.40～1.42 甲醇精餾和二甲醚合成兩步損耗，總消耗1.43～1.45
蒸汽消耗（t/tDME） 1.7～2.1 甲醇精餾1.0t/t甲醇，總蒸汽消耗
3.03～3.5
人員配置 僅一套裝置配置 需二套裝置配置
市場不景氣時處理方式 照常運行，全部生產精甲醇 二甲醚裝置停車
新工藝以成熟的甲醇三塔精餾技術為依托，將二甲醚合成與甲醇精餾有機的結合起來，具有傳統工藝不可比擬的技術和經濟優勢，投資省、能耗低、技術成熟可靠，非常值得推廣