年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计本科毕业论文Word下载.docx
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产品品种：
二甲醚
拟建规模：
20万吨/年
年操作日：
365天
汽化塔：
原料粗甲醇纯度90%（质量分数，下同），塔顶甲醇气体纯度≥99%，釜液甲醇含量≤0.5%；
合成塔：
选择γ-Al2O3做催化剂，转化率≥80%，选择性≥99.9%，脱水温度选择300摄氏度。
精馏塔：
塔顶二甲醚纯度≥“99.9%”釜液二甲醚含量≤0.5%；
回收塔：
塔顶回收甲醇纯度≥98%，废水中甲醇含量≤0.5%。
三、化工课程设计主要内容：
1、绪论
2、生产流程或方法的确定
3、物料衡算和热量衡算
4、主要工艺设备的计算及选型（包括设备一览表）
5、原材料、动力消耗定额及消耗量
6、参考文献
7、致谢
8、附图（带控制点的工艺流程图和关键设备的结构图）
四、时间安排：
共设计四周，前2周收集资料，进行工艺流程的设计、物料和热量衡算，后两周进行设计说明书的撰写、工艺流程图和设备图的绘制。
五、学生应交出的设计文件：
课程设计说明书一本
带控制点的工艺流程图一套（要求手工绘制2#图纸）
主要设备结构图一套（要求CAD绘制，2#图纸）
六、主要参考文献（资料）：
1、《化工设计》王静康主编1995年版化学工业出版社出版
2、《化工原理》（上、下）2001年版天津大学化工原理教研室编天津科学技术出版社出版
3．…………
专业班级化工工艺0904学生武晓佩
要求设计工作起止日期2012年11月25日至2012年12月21日
指导教师签字日期
教研室主任签字日期
系主任批准签字日期
摘要
作为LPG和石油类的替代燃料，目前二甲醚（DME）倍受注目。
DME是具有与LPG的物理性质相类似的化学品，在燃烧时不会产生破坏环境的气体，能便宜而大量地生产。
与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。
目前生产的二甲醚基本上由甲醇脱水制得，即先合成甲醇，然后经甲醇脱水制成二甲醚。
甲醇脱水制二甲醚分为液相法和气相法两种工艺，本设计采用气相法制备二甲醚工艺。
将甲醇加热蒸发，甲醇蒸气通过γ-AL2O3催化剂床层,气相甲醇脱水制得二甲醚。
气相法的工艺过程主要由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。
主要完成以下工作：
1）精馏用到的二甲醚分离塔和甲醇回收塔的塔高、塔径、塔板布置等的设计；
2）所需换热器、泵的计算及选型；
关键词：
二甲醚，甲醇，工艺设计。
Abstract:
AsLPGandoilalternativefuel,DMEhasdrawnattentionsatpresent.PhysicalpropertiesofDMEissimilarforLPG,anddon’tproducecombustiongastodamagetheenvironment,so,Itcanbeproducedlargely.Likemethane,DMEisexpectedtobecome21stcenturyenergyresources.,DMEispreparedbymethanoldehydration,namely,syntheticmethanolfirstandthenmethanoldehydrationtodimethyletherbymethanoldehydration.MethanoldehydrationtoDMEisdividedintotwokindsofliquidphaseandgas-phaseprocess.Thisdesignusesaprocessgasofdimethyletherpreparedbydimethyl.Heatingmethanoltoevaporation,methanolvaporthroughtheγ-AL2O3catalystbed,vapormethanoldehydrationtodimethyletherby.
Thisprocessismadeofmethanolprocessheating,evaporation,dehydrationofmethanol,dimethylethercondensationanddistillationetc.Completedforthefollowingwork:
1）Distillationtowerusedinseparationofdimethyletherandmethanolrecovery,columnheightoftower,diameter,arrangementofcolumnplateetc;
2）Thecalculationandselectionofheatexchanger,pump;
Keywords:
dimethylether,methanol,processdesign
前言
前言
二甲醚又称甲醚、木醚氧、二甲，是最简单的脂肪醚重要的甲醇下游产品之一。
二甲醚的理化性质比较独特，热植高，无毒、无害，具有潜在的广泛用途，除作为有机化工原料广泛用于制药、染料、农药等，还用于替代氟里昂用作汽溶胶喷射剂和制冷剂，由于其良好的燃料性能，具有实用、通用、环保、安全、质优价廉的优点，最近作为民用代用燃料和柴油代用燃料，二甲醚受到人民的日益重视。
20世纪70年代，二甲醚开始被用作气雾剂，以取代破坏臭氧层的氟里昂。
近几年来，在各国寻求清洁燃料的过程中，二甲醚的良好燃烧性能和低污染排放的特性使其日益受到重视。
二甲醚作为清洁燃料具备如下特征：
（1）资源量丰富，来源广；
（2）环境友好，其排放物对环境的影响很小；
（3）技术可行、成熟，可在大范围内使用；
（4）经济可行，其成本有竞争力；
（5）易于实现，其运行所需要的基础设施和现有基础设施基本相容，不需要另装一套装置。
本设计流程简洁明畅，工艺条件温和，操作简易方便。
而且设备台数较少，设备制作立足于国内现状，均能在国内制造而不需进口，可大大降低项目投资。
按国家现行基本建设政策和市场价格对本项目进行了财务评价计算。
工程总投资估算值14300万元，项目的内部收益率所得税前为13.82%，高于基准收益率12%。
其它各项效益指标及盈亏平衡分析结果均表明本项目具有很强的抗风险能力。
上述各方面问题的研究结果表明，10万吨/年二甲醚项目符合国家产业政策和未来能源市场发展方向，市场预测乐观，工艺方案合理，工艺技术成熟可靠，投资估算和财务评价结果也表明项目经济效益明显。
本设计包括设计说明书和图纸两部分。
说明书主要包括工艺流程的确定，物料衡算，热量衡算，工艺设备的设计及选型，厂房平面布置，还有进行初步的经济分析等。
图纸包括工艺流程图，主设备图，车间布置平面等。
设计者：
武晓佩
2012年11月25日
1文献综述
1.1二甲醚概述
1.1.1二甲醚的发展现状
自20世纪70年代，二甲醚开始被用作气雾剂，以取代破坏臭氧的氟利昂。
近几年来，在各国寻求清洁车用替代燃料的过程中，二甲醚的良好燃烧性能和低污染排放特性使其日益受到重视。
二甲醚（DME）常温常压下是一种无色低毒的可燃性气体，性能与液化石油气相似，燃烧时不析碳，无残液，燃烧废气无毒，是一种理想的清洁燃料。
DME还是一种新型的、理想的、可替代车用燃料的“21世纪的绿色燃料”。
随着环境污染的日益严重及石油资源的日益匮乏，对二甲醚的需求量迅速增加，因此二甲醚的合成研究已成为各国科技人员的研究焦点。
二甲醚是21世纪的超清洁燃料，无论是作为民用燃料、或替代柴油、汽油作为汽车燃料、或是用于发电，其制备、储运等都比较容易解决，并能促进新一代汽车、电力等工业的发展。
目前，二甲醚发展的关键问题在于配套措施不完善、市场发展不成熟、二甲醚使用观念有待更新。
1.1.2二甲醚的传统领域的应用及其拓展
（1）传统领域的应用
第一，做气雾剂、制冷剂和发泡剂。
DME作为停止使用的氯氟烃的替代物，在气雾剂制品中显示出良好的性能，如：
①不污染环境，对臭氧破坏系数为零；
②DME在水中溶解度为34%，若加6%的乙醇，则可与水混溶，它与各种树脂也有极高的溶解能力；
③毒性很微弱，用在化妆品上观察不到有什么问题；
④可用水或氟制剂作阻燃剂；
⑤使喷雾产品不易致潮，加之与其他气雾剂相比，其成本低、价格便宜从而被认为是新一代理想的气雾推进剂。
在西欧各国已经成为民用气溶胶制品的氯氟烃的替代品。
目前DME在世界喷射剂的用量中居第二位，仅次于碳氢化合物，其次，由于DME容易液化的特性，许多国家正在开发以DME代替氯氟烃做制冷剂的技术。
Bohnenn报道了用DME与氟里昂混合制成特种制冷剂，通过大量实验后，认为随着DME含量的增加，制冷能力增加，能耗降低并且在冷冻食品时可免除异味和臭味。
另外Kohl等人报道了以DME、丙烷、丁烷制无氟制冷剂的方法。
第二，DME作为化学中间体，主要用于制造硫酸二甲酯。
DME同发烟硫酸反应可以生成硫酸二甲酯；
同苯胺反应生成高纯N，N-二甲基苯胺，脱水成乙烯，羰基化可以制取醋酸甲酯；
与硫化氢反应生成二甲基硫醚，进而可生成二甲基亚砜。
除此之外DME还是重要的化工原料,可用于许多精细化学品的合成,同时在轻化、制药、燃料、农药等工业中有许多独特的用途。
（2）新近拓展的应用领域
作为新型高效清洁燃料是DME应用领域的一个崭新的拓展应用领域。
DME作为民用燃料比液化气具有更优良的物理化学性能（如表1，表2所示）。
由于DME的分子结构与烃类不同，只有C-H与C-O键，没有C-C键，所以燃烧时无黑烟，CO与NOx排放量很低，符合洁净燃料的要求；
而且燃烧性能良好，燃烧废气无毒，完全符合卫生标准；
单一组成，无残液；
在室温下可压缩成液体，用现有的液化石油气罐盛装，燃具与LPG基本通用，是优良的民用洁净燃料。
当温度在37．8℃时，二甲醚的蒸汽压低于1378kPa，符合液化石油气的要求（如表1-1）所示。
表1DME液化气与液化石油气性质比较
项目
分子量
压力Mpa
（60℃）
燃烧温度
℃
爆炸下限
%
理论空气量
预混气热值
KJ/m3
LPG
DME
56.6
46.07
1.92
1.35
2055
2250
1.7
3.45
11.32
6.96
3903
4219
表2DME与0＃柴油的比较
对比项目
0＃柴油
190～220
沸点（℃）
-24.9
180～360
十六烷值
55～60
40～50
低热值（kJ/kg）
28840
42500
理论空燃比
9
14.6
氧含量（%）
34.8
—
硫化物
有
1.2国内二甲醚市场简况
1.2.1现状
中国DME生产起步较晚，但发展加快。
1994年广东中山化工厂建成2500吨/年DME生产装置。
此前，只有江苏昆山化工厂有少量生产。
近几年，国内陆续又有一些厂家投产DME，其中生产规模较
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