如今，二甲醚作為民用燃料用于醇醚燃料和柴油汽車(chē)替代燃料的條件日趨成熟。此外，為配合環(huán)保形勢(shì)，二甲醚還將替代氟氯烴用于氣霧劑、致冷劑和發(fā)泡劑。毋庸置疑，二甲醚生產(chǎn)和應(yīng)用前景非常光明。但目前二甲醚生產(chǎn)技術(shù)仍不盡完善，在一定程度上影響了項(xiàng)目規(guī)模、投資和能耗等指標(biāo)，亟待取得突破。  
                 
      日前，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的最新研究成果向業(yè)界展示出一大亮點(diǎn)。他們成功開(kāi)發(fā)出了二步法甲醇脫水制備二甲醚的升級(jí)換代技術(shù)--催化蒸餾制備二甲醚技術(shù)。記者就此采訪(fǎng)了該技術(shù)的主要研究者之一，大連化物所副研究員孫新德。  

      記者：中科院大連化物所已經(jīng)研制出甲醇?xì)庀嗝撍贫酌?，為什么還要繼續(xù)開(kāi)發(fā)催化蒸餾制備二甲醚技術(shù)呢？  

      孫新德：現(xiàn)有的二甲醚技術(shù)雖然已取得成功，但仍不盡完善。  
                 
      目前二甲醚的生產(chǎn)方法有一步法和二步法。從理論上說(shuō)，一步法與甲醇脫水二步法相比，具有工藝過(guò)程簡(jiǎn)短、合成氣轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)，但催化劑壽命短，設(shè)備復(fù)雜，反應(yīng)產(chǎn)物分離難度大，能耗高，還不夠成熟，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)規(guī)模較大的生產(chǎn)裝置。  

      目前國(guó)內(nèi)外公布的大型二甲醚建設(shè)項(xiàng)目絕大多數(shù)采用二步法工藝技術(shù)，說(shuō)明該法有較強(qiáng)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。二步法又可分為液相脫水法與氣相脫水法，國(guó)內(nèi)分別以山東久泰化工有限公司的復(fù)合酸液相法、西南化工研究設(shè)計(jì)院和中科院大連化學(xué)物理研究所的氣相脫水法為代表，均已建成較大規(guī)模的生產(chǎn)裝置。這些技術(shù)還存在一些有待改進(jìn)的地方，如流程較長(zhǎng)、投資較大、能耗較高、副反應(yīng)稍多。氣相法的甲醇轉(zhuǎn)化率較低（70%～80%），反應(yīng)器床層溫升大，裝置不易大型化。針對(duì)以上問(wèn)題，大連化物所提出將催化蒸餾技術(shù)應(yīng)用于甲醇脫水制二甲醚過(guò)程,以實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)換代。  

      記者：為什么選擇研發(fā)催化蒸餾技術(shù)作為二甲醚升級(jí)換代技術(shù)？  
                 
      孫新德：催化蒸餾技術(shù)是讓催化反應(yīng)過(guò)程和蒸餾分離過(guò)程在裝有催化劑的催化蒸餾塔中同時(shí)進(jìn)行的一種化學(xué)工程方法，已經(jīng)在甲基叔丁基醚的生產(chǎn)和其他許多化工過(guò)程中得到成功運(yùn)用。  

      在甲醇脫水制二甲醚的反應(yīng)體系中，甲醇的揮發(fā)度介于反應(yīng)產(chǎn)物二甲醚和水之間，而且反應(yīng)是放熱反應(yīng)，特別適合采用催化蒸餾技術(shù)。在催化蒸餾塔中部的反應(yīng)段中裝填催化劑，二甲醚和水分別從催化蒸餾塔的塔頂和塔釜排出，而甲醇則富集在催化蒸餾塔中部的反應(yīng)段，在催化劑的作用下得以高效率地轉(zhuǎn)化。  

      大連化物所在氣相法固體酸催化甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚固定床技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)甲醇脫水反應(yīng)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出了催化蒸餾制備二甲醚新型催化劑和催化蒸餾技術(shù)。目前該技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)6項(xiàng)專(zhuān)利。  

      記者：催化蒸餾技術(shù)與現(xiàn)有的二甲醚生產(chǎn)技術(shù)相比具有哪些優(yōu)勢(shì)？  
                 
      孫新德：大連化物所在催化蒸餾催化劑的活性、選擇性，特別是穩(wěn)定性以及催化蒸餾工藝方面進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了重大突破。大連化物所研發(fā)的催化蒸餾技術(shù)的技術(shù)指標(biāo)為：甲醇單程轉(zhuǎn)化率≥95%，二甲醚選擇性≥99.98%，原料消耗≤1.405噸/噸，蒸汽消耗0.5噸/噸，二甲醚產(chǎn)品純度為99.9%。催化蒸餾催化劑具有很好的穩(wěn)定性，在180℃以下可以長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，二甲醚的選擇性高達(dá)99.99%。與傳統(tǒng)的甲醇脫水技術(shù)相比，新技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：  

      一是該技術(shù)反應(yīng)溫度易于控制，消除了傳統(tǒng)氣相法技術(shù)存在的易超溫的缺陷。  
                 
      二是轉(zhuǎn)化率選擇性高。該技術(shù)打破了甲醇脫水反應(yīng)的化學(xué)平衡限制，甲醇接近全部轉(zhuǎn)化，抑制了副反應(yīng)的發(fā)生，提高了目的產(chǎn)物的選擇性，減少了二甲醚的蒸餾損失。甲醇單耗低。  

      三是節(jié)省投資和生產(chǎn)成本。該技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)單，減少了設(shè)備臺(tái)數(shù)，節(jié)省了投資；熱量利用充分，反應(yīng)熱直接用作蒸發(fā)所需要的熱量。催化蒸餾技術(shù)裝置的投資約為氣相法技術(shù)的60%～70%，能耗僅為氣相法技術(shù)的40%。二甲醚生產(chǎn)成本大大降低。  

      四是催化劑壽命較長(zhǎng)。催化蒸餾工藝中，反應(yīng)生成的二甲醚及可能生成的微量烯烴副產(chǎn)物迅速離開(kāi)反應(yīng)區(qū)，富集到塔頂。它們?cè)诜磻?yīng)區(qū)液相的濃度很低，二甲醚生產(chǎn)烯烴的反應(yīng)速度和烯烴生成積炭的反應(yīng)速度都會(huì)受到很大的抑制。另外，在催化蒸餾工藝的反應(yīng)條件下，主要含有醇的飽和液相物料擴(kuò)散到催化劑顆粒中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后物料組分的變化使飽和蒸汽壓降低。這樣將有部分物料汽化，而汽化所吸收的熱量遠(yuǎn)大于反應(yīng)放出的熱量，使顆粒內(nèi)部溫度低于表面溫度。這些因素都有利于延長(zhǎng)催化劑的壽命。在催化蒸餾工藝中催化劑的壽命可達(dá)到2年。  

      該技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的流程長(zhǎng)、能耗高、投資大等問(wèn)題，是二甲醚生產(chǎn)技術(shù)的重大進(jìn)展，目前已經(jīng)完成中試，并具備了實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的條件。大連化物所期盼與相關(guān)企業(yè)合作，共同將該技術(shù)推向工業(yè)化。