在装有CY700型金属丝网规整填料的吸收塔内,进行了合成气一步反应冷凝气相产物的吸收实验,考察了二甲醚吸收过程的影响因素；在填料精馏塔内进行了含有二甲醚、二氧化碳、甲醇和水体系的二甲醚精馏实验,建立了二甲醚精馏过程的平衡级稳态数学模型并采用序贯收敛的循环嵌套迭代计算方法对模型进行求解,得到了在不同的操作条件下实验结果以及精馏过程模拟分析的结果；利用Aspen Plus流程模拟软件,建立了可以比较准确地描述煤基合成气浆态床一步二甲醚合成和分离的流程模型。 根据二甲醚在吸收剂水中的吸收率和体积传质系数的实验结果,在实验范围内,操作压力和温度是影响二甲醚吸收率的主要因素,提高操作压力有利于吸收的进行。在较高的操作压力下可采用较大的空塔气速。低温有利于二甲醚的吸收,考虑到吸收液相中二甲醚和二氧化碳的分离效果,吸收温度控制在40℃左右为宜。同一空塔气速下,适当增大液体流率有利于吸收进行,吸收剂水的量控制在236ml/(m2.s)～283 ml/(m2.s)范围内为宜。 气液比一定的情况下,操作压力提高使得总体积传质系数数值增大。操作温度的升高则使之降低,操作温度应该根据实际需要,设计控制在适宜的范围内。在实验塔内,液体流率超过280ml/(m2.s)后,改变液体流率对总体积传质系数的影响不明显,而气体流量的增大使之增大。这表明了在一定的液体流率下二甲醚体系吸收传质过程中气相传质阻力是主要的控制因素。在实验结果的基础上,用因次分析方法建立了传质系数模型,包含操作条件、体系性质、填料几何特性以及传质界面面积。模型预测值与实验结果吻合较好。 对含有二甲醚、二氧化碳、甲醇和水体系的精馏过程,塔顶得到含量不小于99％的二甲醚产品,在填料层中部进料的情况下,维持操作压力1.0MPa,进料流率不超过8.65mol/(m2.s)为宜；在操作压力一定的条件下,进料液中二甲醚含量分别是0.01404、0.02222、0.03181和0.04247时,回流比分别在11、7、5和4左右时,塔顶可以得到摩尔含量不小于99％的二甲醚产品：原料液中二氧化碳组分含量的变化对产品二甲醚纯度和收率影响显著,为在塔顶得到纯度较高的二甲醚产品,在进入精馏塔之前尽可能地将二氧化碳除去是必要的；当进料液当中二氧化碳含量过高时,从塔顶不能得到含量为99％的合格二甲醚产品,而采用二氧化碳作为塔顶不凝气排出,甲醇和水作为塔底流股采出再处理,二甲醚产品从精馏塔侧线采出的分离工艺路线是合适的。 将实验获得的合成气浆态床一步合成二甲醚反应过程中反应动力学模型参数、二甲醚分离体系中二元组分NRTL活度系数模型参数输入到Aspen Plus模拟软件模块中；反应体系选BWR-LS模型对体系性质进行描述和计算,分离工艺流程中液相物流性质通过NRTL方程计算,汽相物流性质选用Redlich-Kwong方程计算,通过状态方程和活度系数模型相结合的方法预测体系气液相平衡。吸收和精馏模块中选用NRTL-RK物性模型、计算收敛方法分别选用Wegstein和Newton法。用上述方法对提出的煤基合成气一步制备高纯度二甲醚的流程进行了模拟。在流程模拟的基础上对流程中主要单元利用灵敏度分析工具进行单元过程工艺优化,以产品二甲醚浓度和产量为目标函数,提出操作优化工艺条件：反应物流组成中H2/CO的比例在1.5左右,经过换热后进入浆态床反应器,控制反应温度250℃、压力5MPa左右；反应产物冷凝至40℃左右,冷凝气相进入吸收塔进行吸收,吸收剂水的量控制在汽相摩尔流量的3～4倍,从吸收塔顶喷淋而下与气相逆流接触；冷凝液相与吸收液相混合后进入二甲醚精馏塔,进料位置应该在全塔理论塔板数中部以及中部以下的两块板之间的位置,二甲醚产品采出口设在精馏段、且在冷凝器以下几块板的侧线位置,精馏塔的操作压力在0.8～1.0MPa之间调整,采用工程用水进行塔顶冷却。