二甲醚分离装置中的精馏工段工艺设计doc.docx

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二甲醚分离装置中的精馏工段工艺设计doc

摘要

本设计主要针对分离中的精馏工段进行工艺设计，分离二甲醚、甲醇和水三元体系。

查阅相关资料充分了解二甲醚的性质、用途及其现有的分离工艺。

结合实际情况提出分离工艺。

通过基础数据的查找、处理得到相应条件下的基础数据。

精馏塔采用浮阀塔，本设计较为突出的特点有以下几点：

（1）塔顶采用液氨冷凝，用来准确控制回流比。

（2）塔板结构设计中精馏段采用单溢流，提馏段则采用双溢流。

塔底采用水蒸汽加热，以提供足够的热量。

再通过计算得出理论板数为7.76块，塔效率为0.292，实际板数为27块，进料位置为提馏段向上第十六块，在浮阀塔主要工艺尺寸的设计计算中得出精馏段塔径为1.6m，提馏段塔径为2.1m。

有效塔高15.5m。

通过浮阀的流体力学验算，用AutoCAD绘制负荷性能图证明各指标数据均符合标准。

以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。

关键词：

二甲醚；甲醇；水；三元体系；分离

Abstract

Thedesignconductsprocessprogrammingtoseparateternarysystemofdimethyl,methanolandwatermainlybasedondistillationprocessesinseparation.understandingthenature,applicationandexistingseparationprocessofdimethylthroughsearchingrelevantinformation.proposingseparationprocesswithactualsituation.

Basicdataofcorrespondingconditionswasobtainedbysearchingandhandlingbasicdata.thefloatvalvetowerwasconsideredastheprimarydeviceofdistillationoperation,thereareseveralpointsfortheinnovationcharacteristicofthedesign:

（1）liquidammoniacondensateinthetopofthetower,itWasusedtocontrolrefluxratioaccurately.

（2）therectifyingsectionutilizessingleoverflowandthestrippingsectionutilizesdoubleoverflowindesignoftraysstructure.

Watervaporprovideenoughheatintowerbottom.Theoreticalplatenumberof7.76,towerefficiencyof0.292,Theactualnumberoftraysof27,Feedlocationlocatesinsixteenthtraysabovethestrippingsectionbycalculation,Columndiameteroftherectifyingsectionof1.6meters,columndiameterofthestrippingsectionof2.1metersandeffectivetowerheightof15.5metersinthemainprocesssizedesigncalculationsoffloatvalvetower.eachindexdataareinlinewithstandardsInordertoensurethesmoothprogressoftherectificationprocessandimproveefficiencyasmuchaspossiblebycheckinghydrodynamicsoffloatvalvetowerwhichdrawedloadperformancewithAutoCAD.

Keywords:

DME;Methanol;Water;Ternarysystem;Separation

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本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

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图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

3）其它

1绪论

1.1概述

1.1.1设计依据

跟据宁夏理工学院下达的设计任务书，模拟现有一步法二甲醚合成产业化技术，对二甲醚分离装置中的精馏工段进行工艺设计。

1.1.2设计规模及设计要求

设计规模：

年产10万吨二甲醚分离装置（合成气一步法），设计该分离装置中精馏工段工艺，精馏装置采用浮阀塔。

产品要求：

二甲醚≥99％（摩尔含量）

1.1.3产品规格、性质及用途

（一）产品规格：

二甲醚≥99％（摩尔含量）

（二）二甲醚性质

二甲醚亦称甲醚（DME），化学分子式（CH3OCH3），分子量为46.07，是重要的甲醇衍生物，沸点-24℃，凝固点-140℃。

二甲醚是一种含氧有机化合物，易溶于水，在大气中可以降解，属于环境友好型物质。

二甲醚在常温下是一种无色气体，具有轻微的醚香味。

在空气中长期暴露不会形成过氧化物，燃烧时火焰略带光亮[1]。

二甲醚为易燃气体，在助燃物的存在下，接触热、火星、火焰易燃烧爆炸。

接触空气或在光照条件下可生成具有潜在爆炸危险的过氧化物。

二甲醚比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。

若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。

二甲醚为弱麻醉剂，对呼吸道有轻微的刺激作用，长期接触使皮肤发红、水肿、生疱。

浓度为7.5%（体积）时，吸入12分钟后仅自感不适。

浓度到8.2%（体积）时，21分钟后产生视觉障碍，30分钟后轻度麻醉，血液流向头部，浓度为14%（体积）时，只需23分钟即麻醉，经26分钟失去知觉，皮肤接触甲醚时易冻伤。

空气中允许浓度为400ppm[1]。

二甲醚的物理性质见表1.1[2]。

表1.1二甲醚的物理性质

项目

数值

项目

数值

沸点（101.3kPa）/℃

-24.9

蒸气压（20℃）/MPa

0.53

熔点/℃

-141.4

燃烧值/kJ·mol-1

1455

闪点/℃

-41.5

生成热/kJ·mol-1

-185.5

密度（20℃）/g·mL-1

0.661

熔融热/kJ·mol-1

107.3

临界压力/MPa

5.32

蒸发热/kJ·mol-1

467.4

临界温度/℃

128.8

生成自由能/kJ·mol-1

-114.3

临界密度/g·mL-1

0.2174

25℃熵/J/（mol·K）

266.8

自燃温度/℃

350

蒸气密度/kg/m3

1.91836~1.9173

（三）二甲醚的用途

（1）用作燃料

二甲醚可替代液化石油气（LPG）作为燃料。

二甲醚在常温常压下为无色气体，在一定压力下为液体，其液化气与LPG性能相似，贮存于液化气钢瓶中的压力1.35MPa，小于LPG压力（1.92MPa）。

二甲醚液化气作为民用燃料有一系列优点：

二甲醚自身含氧，碳链短，燃烧性能良好，燃烧过程中无黑烟，燃烧尾气符合国家标准，其热值比柴油和液化天然气低，但比甲醇高。

与LPG灶基本通用，使用方便，不需预热，随用随开。

二甲醚可按一定比例掺入液化气中和液化气一起燃烧，可使液化气燃烧更加完全，降低析碳量，并降低尾气中的一氧化碳和碳氢化合物含量；二甲醚还可掺入城市煤气或天然气管道系统中作为民用燃料混烧，不仅可解决城市煤气高峰时气量不足的问题，而且还可以改善煤气质量。

总之，二甲醚在储存、运输、使用等方面比LPG更安全。

因此二甲醚代替LPG作为优良的民用洁净燃料，具有广阔的前景。

二甲醚液化后还可以直接用作汽车燃料，是柴油发动机的理想替代燃料。

因为二甲醚燃料具有高的十六烷值（50～55），比甲醇燃料具有更好的燃烧效果，而且没有甲醇的低温启动性差和加速性能差的缺点。

具有高效率和低污染优点，可实现无烟燃烧[3]。

（2）用作氟氯烃的替代品

二甲醚作为氟氯烃的替代物在气雾剂制品中显示出其良好性能如：

不污染环境，与各种树脂和溶剂具有良好的相溶性，毒性很微弱等。

二甲醚还具有使喷雾产品不易受潮的特点，加之生产成本低、建设投资少、制造技术简单，是一种新一代理想气雾剂。

而且二甲醚对金属无腐蚀、易液化，特别是水溶性和醇溶性较好，作为气雾剂具有双重功能：

推进剂和溶剂，还可降低气雾剂中乙醇及其它有机挥发物的含量，减少对环境的污染。

目前在国外，二甲醚在民用气溶胶制品中已是必不可少的氟氯烃替代物。

国内气雾剂产品有一半用二甲醚作抛射剂。

（3）用作化工原料

二甲醚是一种重要的化工原料，可用来合成许多种化工产品或参与许多种化工产品的合成。

二甲醚作烷基化剂，可以用来合成N,N-二甲基苯胺、硫酸二甲酯、烷基卤以及二甲基硫醚等。

作为偶联剂，二甲醚可用于合成有机硅化合物、制作高纯度氮化铝二氧化铝二氧化硅陶瓷涂料。

二甲醚与水、一氧化碳在适当条件下反应可生成乙酸，羰基化后可制得乙酸甲酯，同系化后生成乙酸乙酯，另外还可用于醋酐的合成。

二甲醚还可合成氢氰酸、甲醛等重要化学品。

二甲醚与环氧乙烷反应，在卤素金属化合物和H3BO3的催化作用下，在50℃～