3万吨每年二甲醚毕业设计.doc
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分类号编号
烟台大学
毕业论文
年产3万吨二甲醚的初步工艺设计（三）
PrimaryfortheManufacturingProcessofDimethlether30Kt/a（Ⅲ）
申请学位：
工学学士
院系：
化学化工学院
专业：
化学工程与工艺
班级：
化081-3
学生姓名：
孙晓辉
学号：
200821504329
指导老师：
李天文孙烈刚
2012年06月05日
烟台大学化学化工学院
年产3万吨二甲醚的初步工业设计（三）
姓名：
孙晓辉
导师：
李天文孙烈刚
2012年06月05日
烟台大学化学化工学院
烟台大学毕业论文（设计）任务书
院（系）：
化学化工学院
姓名
孙晓辉
学号
200821504329
毕业届别
2012
专业
化学工程与工艺
毕业论文（设计）题目
年产3万吨二甲醚的初步工业设计
指导教师
李天文
学历
博士
职称
教授
所学专业
化学工程
具体要求（主要内容、基本要求、主要参考资料等）：
确定以甲醇脱水法作为本设计的工艺生产方法,通过物料衡算和热量衡算来确定设备工艺参数和消耗工艺指标,同时对DME生产过程中的安全注意事项及“三废”治理作了相关说明，对整个装置进行了简单初步评价。
进度安排：
1-3周：
查阅文献资料，写出开题报告。
4-5周：
进行初步的设计计算及选型。
6-14周：
应用Cad画图，做出PID、PFD图。
15-16周：
整理完成设计。
指导教师（签字）：
年月日
院（系）意见：
教学院长（主任）（签字）：
年月日
备注：
[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。
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。
设计结果达到了设计课题的要求，完成了二甲醚的生产工工艺的初步设计，完成了物料、热量、设备等的相关计算。
[关键词]二甲醚；甲醇；工艺设计
[Abstract]AsLPGandoilalternativefuel,DMEhasbeendrawnattentionsatpresent.PhysicalpropertiesofDMEissimilarforLPG,anddon’tproducecombustiongastodamagetheenvironment,so,Itcanbeproducedlargely.Likemethane,DMEisexpectedtobecome21stcenturyenergysources.,DMEispreparedbymethanoldehydration,namely,syntheticmethanolfirstandthenmethanoldehydrationtodimethyletherbymethanoldehydration.MethanoldehydrationtoDMEisdividedintotwokindsofliquidphaseandgas-phaseprocess.Thisprocessismadeofmethanolprocessheating,evaporation,dehydrationofmethanol,dimethylethercondensationanddistillationetc.Thedesignresultreachedtherequirementsofthedesignissues,completedtheDMEproductionprocessdesign,finishedmaterials,thermal,etc-relatedcalculations.
[Keywords]dimethylether；methanol；processdesign
目录
前言 1
1文献综述 2
1.1二甲醚概述 2
1.2原料说明 3
1.3二甲醚的性质 3
2DME产品方案及工艺流程介绍 4
2.1产品品种、规格、质量指标及拟建规模 4
2.2生产方法简述 4
2.3工艺流程说明 4
2.4生产工艺特点 5
2.5主要工艺指标 5
3主要塔设备计算及选型 7
3.1汽化塔及其附属设备的计算选型 7
3.2合成塔及其附属设备的计算选型 15
3.3初馏塔及其附属设备的计算选型 19
3.4精馏塔及其附属设备的计算选型 25
3.5回收塔及其附属设备的计算选型 31
4环境保护及三废处理 39
4.1主要污染源及主要污染物 39
4.2设计中采取的环保措施及其简要处理工艺流程 39
4.3装置危险性物料主要物性 40
总结 41
致谢 42
参考文献 43
烟台大学毕业设计
前言
二甲醚又称甲醚、木醚氧,是重要的甲醇下游产品。
二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，毒性极低；能溶解各种化学物质；由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。
二甲醚作为一种基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。
如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂，减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。
由于其良好的水溶性、油溶性，使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。
代替甲醇用作甲醛生产的新原料，可以明显降低甲醛生产成本，在大型甲醛装置中更显示出其优越性。
作为民用燃料气其储运、燃烧安全性，预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气，可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。
也是柴油发动机的理想燃料，与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题。
它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。
由于石油资源短缺、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视，成为近年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。
作为LPG和石油类的替代燃料，二甲醚是具有与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。
总之，二甲醚特有的理化性能奠定了其在国际、国内市场上的基础产业地位，可广泛应用于工业、农业、医疗、日常生活等领域。
二甲醚未来主要用于替代汽车燃油、石油液化气、城市煤气等，市场前景极为广阔，是目前国际、国内优先发展的产业。
本设计流程简洁，操作简易，工艺条件温和，而且设备台数较少，设备制作立足于国内现状，可大大降低项目投资。
本次设计共分3部分，设计人主要负责图纸的绘制，设备的选型以及工艺计算有其他两名同学合作共同完成，设计图纸主要包括PID、PFD图。
1文献综述
1.1二甲醚概述
1.1.1二甲醚的发展现状
20世纪70年代，二甲醚取代了氟里昂作为气雾剂使用，减少了臭氧层的破坏。
近几年来，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，作为清洁能源使用。
二甲醚（DME）常温常压下是一种无色低毒的可燃性气体，与液化石油气的性能相似，燃烧废气无毒，可作为清洁燃料使用。
随着石油资源的紧缺及价格上涨，清洁环保理念的深入，作为柴油替代资源的清洁燃料——二甲醚得到大力推广，并逐渐进入了民用燃料市场和汽车燃料市场，二甲醚的合成研究已成为各国科技人员的研究焦点。
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。
第二，DME作为化学中间体，主要用于制造硫酸二甲酯。
第三，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
DME可作为新型高效清洁燃料使用。
它作为民用燃料比液化气具有更优良的物理化学性能（如表1.1，表1.2所示）。
①DME的分子结构中没有C-C键，所以燃烧时不产生黑烟，CO与NOx排放量很低，符合洁净燃料的要求；②燃烧性能良好，燃烧废气无毒，完全符合卫生标准；③单一组成，无残液；④在室温下可压缩成液体，可用现有的液化石油气罐盛装，是优良的民用洁净燃料。
表1.1DME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
DME
LPG
46.07
56.6
1.35
1.92
2250
2055
3.45
1.7
6.96
11.32
4219
3903
表1.2DME与0＃柴油的比较
对比项目
DME
0＃柴油
分子量
46.07
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原料说明
原料名称：
甲醇
分子式CH3OH，相对分子质量32.04。
本设计采用的甲醇原料浓度为90%（质量分数）。
（1）物理性质
常温常压下纯甲醇是无色透明，易挥发、可燃，略带醇香味的有毒液体，甲醇密度0.791g/cm3，沸点63.8℃，自燃点385℃～20℃，蒸汽压96.3mmHg。
甲醇不能与脂肪烃类化合物相互溶，但可以和水以及乙醇等许多有机液体互溶。
甲醇蒸汽和空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.0%～36.5%（体积）。
（2）化学性质
甲醇可进行氧化、酯化、羰基化、胺化、脱水等化学反应。
1.3二甲醚的性质
二甲醚的性质：
二甲醚上一种无色、具有轻微醚香味的气体，具有惰性、无腐蚀性、无致癌性、几乎无毒。
还具有优良的混溶性，能同大多数极性和非极性有机溶剂混溶。
在100ml水中可溶解3.700ml二甲醚气体，且二甲醚易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和
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