年产40万吨二甲醚工艺设计
年产40万吨二甲醚工艺设计
（陕西理工学院化学学院化工专业06级1班，陕西汉中723000）
指导教师：
[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。
The design of dimehyl ether process annual
output 400,000 tons
Ma Peng-jun
(Grade06,Class 1, Major Chemical Engineering and Technology ,School of Chemical and environmental sciences,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,Shaanxi)
Tutor: LI Zhi-zhou
Abstract: As LPG and oil alternative fuel, DME has drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar for LPG, and don’t produce combustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like met hane, DME is expected to become 21st century energy sources., DME is prepared by methanol dehydration, namely, synthetic methanol first and then methanol dehydration to dimethyl etherby methanol dehydration. Methanol dehydration to DME is divided into two kinds of liquid phase and gas-phase process. This design uses a process gas of dimethyl ether prepared by dimethyl. Heating methanol to evaporation, methanol vapor through the γ-AL 2O3 catalyst bed, vapor methanol dehydration to dimethyl etherby. This process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. Completed for the following work:
1) Distillation tower used in separation of dimethyl ether and methanol recovery , column height of tower ,diameter, arrangement of column plate etc;
2) The calculation and selection of heat exchanger, pump;
Key words: dimethyl ether, methanol, process design.
目录
1概述 (1)
1.1二甲醚的用途 (1)
1.2设计依据 (1)
1.3技术来源 (1)
1.3.1 液相甲醇脱水法制二甲醚 (1)
1.3.2 气相甲醇脱水法制二甲醚 (1)
1.3.3 合成气一步法生产二甲醚 (2)
1.3.4 二氧化碳加氢直接合成二甲醚 (2)
1.3.5 催化蒸馏法制二甲醚 (2)
1.3.6 本设计采用的方法 (3)
1.4原料及产品规格 (3)
1.5设计规模和设计要求 (3)
2 技术分析 (4)
2.1反应原理 (4)
2.2反应条件 (4)
2.3反应选择性和转化率 (4)
2.4催化剂的选择 (4)
3 反应器的结构计算 (5)
3.1物料衡算 (5)
3.2计算催化剂床层体积 (5)
3.3反应器管数 (5)
3.4热量衡算 (5)
4 甲醚精馏塔结构计算 (8)
4.1甲醚精馏塔的物料衡算及理论板数 (8)
4.2实际板层数的求取 (9)
4.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)
4.3.1 操作压力的计算 (10)
4.3.2 操作温度计算 (10)
4.3.3 平均摩尔质量计算 (11)
4.3.4 平均密度计算 (11)
4.3.5 液体平均表面张力的计算 (13)
4.3.6 液体平均粘度 (13)
4.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)
4.4.2 提馏段塔径的计算 (15)
4.4.3 精馏塔有效高度的计算 (16)
4.5塔板主要工艺尺寸的计算 (16)
4.5.1 溢流装置计算 (16)
4.5.2 塔板布置 (17)
4.6塔板的流体力学验算 (18)
4.6.1 塔板压降 (18)
4.6.4 漏液 (19)
4.6.5 液泛 (19)
4.7塔板负荷性能图 (19)
4.7.1 漏液线 (19)
4.7.2 液沫夹带线 (20)
4.7.3 液相负荷下限线 (20)
4.7.4 液相负荷上限线 (21)
4.7.5 液泛线 (21)
4.8精馏塔接管尺寸计算 (22)
4.8.1 塔顶蒸气出口管的直径 (22)
4.8.2 回流管的直径 (22)
4.8.3 进料管的直径 (22)
4.8.4 塔底出料管的直径 (23)
5 甲醇精馏塔结构计算 (24)
5.1设计方案的确定 (24)
5.2精馏塔的物料衡算 (24)
5.2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (24)
5.2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (24)
5.2.3 物料衡算 (24)
5.3塔板数的确定 (24)
5.3.1理论板层数的求取 (24)
5.3.2 实际板层数的求取 (26)
5.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (26)
5.4.1 操作压力的计算 (26)
5.4.2 操作温度计算 (27)
5.4.3 平均摩尔质量计算 (27)
5.4.4 平均密度计算 (27)
5.4.5 液体平均表面张力的计算 (28)
5.4.6 液体平均粘度 (28)
5.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (29)
5.5.1 塔径的计算 (29)
5.5.2 精馏塔有效高度的计算 (30)
5.6塔板主要工艺尺寸的计算 (30)
5.6.1 溢流装置计算 (30)
5.6.2 塔板布置 (31)
5.7塔板的流体力学验算 (32)
5.7.1 塔板压降 (32)
5.7.2 液面落差 (33)
5.7.3 液沫夹带 (33)
5.7.4 漏液 (33)
5.7.5 液泛 (33)
5.8塔板负荷性能图 (34)
5.8.1 漏液线 (34)
5.8.2 液沫夹带线 (34)
5.8.3 液相负荷下限线 (35)
5.9精馏塔接管尺寸计算 (37)
5.9.1 塔顶蒸气出口管的直径 (37)
5.9.2 回流管的直径 (37)
5.9.3 进料管的直径 (37)
5.9.4 塔底出料管的直径 (38)
6 甲醇精馏塔塔内件机械强度设计及校核 (39)
6.1精馏塔筒体和裙座壁厚计算 (39)
6.2精馏塔塔的质量载荷计算 (39)
6.2.1 塔壳和裙座的质量 (39)
6.2.2 封头质量 (39)
6.2.3 裙座质量 (39)
6.2.4 塔内构件质量 (39)
6.2.5 人孔、法兰、接管与附属物质量 (40)
6.2.6 保温材料质量 (40)
6.2.7 平台、扶梯质量 (40)
6.2.8 操作时塔内物料质量 (40)
6.2.9 充水质量 (40)
6.3地震载荷计算 (41)
6.3.1 计算危险截面的地震弯矩 (41)
6.4风载荷计算 (41)
6.4.1 风力计算 (41)
6.4.2 风弯矩计算 (42)
6.5各种载荷引起的轴向应力 (43)
6.5.1 计算压力引起的轴向应力 (43)
6.5.2 操作质量引起的轴向压应力 (43)
6.5.3 最大弯矩引起的轴向应力 (44)
6.6筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核 (44)
6.6.1 筒体的强度与稳定性校核 (44)
6.6.2 裙座的稳定性校核 (45)
6.7裙座和筒体水压试验应力校核 (45)
6.7.1 筒体水压试验应力校核 (45)
6.7.2 裙座水压试验应力校核 (46)
6.8基础环设计 (46)
6.8.1 基础环尺寸 (46)
6.8.2 基础环尺寸的应力校核 (47)
6.8.3 基础环厚度 (47)
6.9地脚螺栓计算 (47)
6.9.1 地脚螺栓承受的最大拉应力 (47)
6.9.2 地脚螺栓直径 (48)
7 辅助设备设计 (49)
7.1储罐的选择 (49)
7.1.1 储罐的计算与选型 (49)
7.2泵的选择 (49)
7.3通风机的选择 (50)
7.4.1 确定换热器的类型 (50)
7.4.2 估算传热面积 (50)
8 全厂总平面布置 (53)
8.1全厂总平面布置的任务 (53)
8.2全厂总平面设计的原则 (53)
8.3全厂总平面布置内容 (53)
8.4全厂平面布置的特点 (53)
8.5全厂人员编制 (53)
9 总结讨论 (55)
9.1设计主要完成任务 (55)
9.2设计过程的评述和有关问题的讨论 (55)
参考文献 (56)
致谢 (57)
附录A (58)
1概述
二甲醚(Dimethyl Ether，简称DME)习惯上简称甲醚，为最简单的脂肪醚，分子式C2H6O，是乙醇的同分异构体，结构式CH3—O—CH3，分子量46.07，是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品。DME因其良好的理化性质而被广泛地应用于化工、日化、医药和制冷等行业，近几年更因其燃烧效果好和污染少而被称为“清洁燃料”，引起广泛关注。
1.1 二甲醚的用途
（1）替代氯氟烃作气雾剂[1]
随着世界各国的环保意识日益增强，以前作为气溶工业中气雾剂的氯氟烃正逐步被其他无害物质所代替。
（2）用作制冷剂和发泡剂
由于DME的沸点较低，汽化热大，汽化效果好，其冷凝和蒸发特性接近氟氯烃，因此DME作制冷剂非常有前途。国内外正在积极开发它在冰箱、空调、食品保鲜剂等方面的应用，以替代氟里昂。关于DME作发泡剂，国外已相继开发出利用DME作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑聚酯泡沫的发泡剂。发泡后的产品，孔的大小均匀，柔韧性、耐压性、抗裂性等性能都有所增强。
（3）用作燃料
由于DME具有液化石油气相似的蒸气压，在低压下DME变为液体，在常温、常压下为气态，易燃、毒性很低，并且DME的十六烷值(约55) 高，作为液化石油气和柴油汽车燃料的代用品条件已经成熟。由于它是一种优良的清洁能源，已日益受到国内外的广泛重视。在未来十年里，DME作为燃料的应用将有难以估量的潜在市场，其应用前景十分乐观。可广泛用于民用清洁燃料、汽车发动机燃料、醇醚燃料。
（4）用作化工原料
DME作为一种重要的化工原料,可合成多种化学品及参与多种化学反应：与SO3反应可制得硫酸二甲酯；与HCl反应可合成烷基卤化物；与苯胺反应可合成N , N - 二甲基苯胺；与CO反应可羰基合成乙酸甲酯、醋酐，水解后生成乙酸；与合成气在催化剂存在下反应生成乙酸乙烯；氧化羰化制碳酸二甲酯; 与H2S反应制备二甲基硫醚。此外，利用DME还可以合成低烯烃、甲醛和有机硅化合物。
目前，全球二甲醚总生产能力约为21万t/a，产量16万t/a左右，表1-1为世界二甲醚主要生产厂家及产量。我国二甲醚总生产能力约为1.2万t/a,产量约为0.8万t/a，表1-2为我国二甲醚主要生产厂家及产量。
据市场调查国内二甲醚需求量远远超过供给量，目前国内仅气雾剂一项需求量达到1.5~1.8 万吨/年，而高纯度的二甲醚还依赖进口。二甲醚市场应用前景广阔，因此对二甲醚的生产工艺进行研究很有必要。
1.2 设计依据
本项目基于教科书上的教学案例，通过研读大量的关于DME性质、用途、生产技术及市场情况分析的文献，对生产DME的工艺过程进行设计的。
1.3 技术来源
目前合成DME有以下几种方法：（1）液相甲醇脱水法（2）气相甲醇脱水法（3）合成气一步法（4）CO2加氢直接合成。（5）催化蒸馏法。其中前二种方法比较成熟，后三种方法正处于研究和工业放大阶段。本设计采用气相甲醇脱水法。下面对这几种方法作以介绍。
1.3.1 液相甲醇脱水法制二甲醚
甲醇脱水制DME 最早采用硫酸作催化剂，反应在液相中进行，因此叫做液相甲醇脱水法，也称硫酸法工艺。该工艺生产纯度99.6%的DME 产品, 用于一些对DME纯度要求不高的场合。其工艺具有反应条件温和(130～160) ℃、甲醇单程转化率高( >85%) 、可间歇也可连续生产等特点，但是存在设备腐蚀、环境污染严重、产品后处理困难等问题，国外已基本废除此法。中国仍有个别厂家使用该工艺生产DME，并在使用过程中对工艺有所改进。
1.3.2 气相甲醇脱水法制二甲醚
气相甲醇脱水法是甲醇蒸气通过分子筛催化剂催化脱水制得DME。该工艺特点是操作简单，自动化程度较高，少量废水废气排放，排放物低于国家规定的排放标准。该技术生产DME采用固体催化剂催化剂，反应温度200℃，甲醇转化率达到75%～85%，DME选择性大于98%，产品DME质
量分数≥99.9 %，甲醇制二甲醚的工艺生产过程包括甲醇加热、蒸发，甲醇脱水，甲醚冷却、冷凝及粗醚精馏，该法是目前国内外主要的生产方法。 1.3.3 合成气一步法生产二甲醚
合成气法制DME 是在合成甲醇技术的基础上发展起来的，由合成气经浆态床反应器一步合成DME ，采用具有甲醇合成和甲醇脱水组分的双功能催化剂。因此，甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化剂的比例对DME 生成速度和选择性有很大的影响，是其研究重点。其过程的主要反应为：
甲醇合成反应
23CO 2H CH OH 9014 kJ / mol ++＝ （1）
水煤气变换反应
222CO H O CO H 4019 kJ / mol +=++ （2）
甲醇脱水反应
33322CH OH CH OCH H O 2314 kJ / mol =++ （3）
在该反应体系中，由于甲醇合成反应和脱水反应同时进行，使得甲醇一经生成即被转化为DME ，从而打破了甲醇合成反应的热力学平衡限制，使CO 转化率比两步反应过程中单独甲醇合成反应有显著提高。
由合成气直接合成DME ，与甲醇气相脱水法相比，具有流程短、投资省、能耗低等优点，而且可获得较高的单程转化率。合成气法现多采用浆态床反应器，其结构简单，便于移出反应热，易实现恒温操作。它可直接利用CO 含量高的煤基合成气，还可在线卸载催化剂。因此, 浆态床合成气法制DME 具有诱人的前景，将是煤炭洁净利用的重要途径之一。合成气法所用的合成气可由煤、重油、渣油气化及天然气转化制得，原料经济易得，因而该工艺可用于化肥和甲醇装置适当改造后生产DME ，易形成较大规模生产；也可采用从化肥和甲醇生产装置侧线抽得合成气的方法，适当增加少量气化能力，或减少甲醇和氨的生产能力，用以生产DME 。
但是，目前合成气法制DME 的研究国内仍处于工业放大阶段，有上千吨级的成功的生产装置，如山西煤化所、清华大学、杭州大学催化剂研究所等都拥有这方面的技术。兰州化物所、大连化物所、湖北化学研究所的催化剂均已申请了专利。清华大学加大了对浆态床DME 合成技术的研究力度，正与企业合作进行工业中试研究，在工业中试成功的基础上，将建设万吨级工业示范装置。
1.3.4 二氧化碳加氢直接合成二甲醚
近年来，CO 2加氢制含氧化合物的研究越来越受到人们的重视，有效地利用CO 2，可减轻工业排放CO 2对大气的污染。CO 2加氢制甲醇因受平衡的限制，CO 2转化率低，而CO 2加氢制DME 却打破了CO 2加氢生成甲醇的热力学平衡限制。目前,世界上有不少国家正在开发CO 2 加氢制DME 的催化剂和工艺，但都处于探索阶段。日本Arokawa 报道了在甲醇合成催化剂(CuO - ZnO - Al 2O 3)与固体酸组成的复合型催化剂上, CO 2加氢制取甲醇和DME ，在240 ℃，310 MPa 的条件下, CO 2转化率可达到25 %，DME 选择性为55 %。大连化物所研制了一种新型催化剂，CO 2 转化率为31.7 % ,DME 选择性为50 %。天津大学化学工程系用甲醇合成催化剂Cu - Zn - Al 2O 3和HZSM-5制备了CO 2加氢制DME 的催化剂。兰州化物所在Cu-Zn-ZrO 2/ HZSM-5双功能催化剂上考察了CO 2加氢制甲醇反应的热力学平衡。结果表明CO 2加H 2制DME 不仅打破了CO 2加氢制甲醇反应的热力学平衡，明显提高了CO 2转化率，而且还抑制了水气逆转换反应的进行，提高了DME 选择性。 1.3.5 催化蒸馏法制二甲醚
到目前为止, 只有上海石化公司研究院从事过这方面的研究工作。他们是以甲醇为原料, 用H 2SO 4 作催化剂, 通过催化蒸馏法合成二甲醚的。由于H 2SO 4具有强腐蚀性, 而且甲醇与水等同处于液相中, 因此, 该法的工业化前景一般。催化蒸馏工艺本身是一种比较先进的合成工艺, 如果改用固体催化剂, 则其优越性能得到较好的发挥。用催化蒸馏工艺可以开发两种DME 生产技术：一种是甲醇脱水生产DME ，一种是合成气一步法生产DME 。从技术难度方面考虑, 第一种方法极易实现工业。
1.3.6 本设计采用的方法
作为纯粹的DME生产装置而言，表1-3列出了3种不同生产工艺的技术经济指标。由表1 可以看出，由合成气一步法制DME的生产成本远较硫酸法和甲醇脱水法为低，因而具有明显的竞争性。但相对其它两类方法，目前该方法正处于工业放大阶段，规模比较小，另外，它对催化剂、反应压力要求高，产品的分离纯度低，二甲醚选择性低，这都是需要研究解决的问题。
本设计采用汽相气相甲醇脱水法制DME，相对液相法，气相法具有操作简单, 自动化程度较高, 少量废水废气排放, 排放物低于国家规定的排放标准，DME选择性和产品质量高等优点。同时该法也是目前国内外生产DME的主要方法[2]。
表1.1 二甲醚各种生产方法技术经济比较
方法硫酸法气相转化法一步合成法
催化剂硫酸固体酸催化剂多功能催化剂反应温度/℃130-160 200-400 250-300
反应压力/MPa 常压0.1-1.5 3.5-6.0
转化率/％-90 75-85 90 二甲醚选择性/％>99 >99 >65
1000t/a投资/万元280-320 400-500 700-800
车间成本（元/吨）4500-4800 4600-4800 3400-3600 二甲醚纯度/％≤99.6≤99.9-990
1.4 原料及产品规格
原料：工业级甲醇；
甲醇含量≥99.5％水含量≤0.5％；
产品：DME含量≥99.95％，甲醇含量≤500ppm，水含量≤0.05ppm。
1.5 设计规模和设计要求
设计规模：400,000吨DME/年，按照8000小时开工计算，产品流量50,000kg/h，合1088.917kmol/h；
设计要求：产品DME：回收率为99.8％，纯度为99.95％；
甲醇：塔顶甲醇含量≥95％，塔底废水中甲醇含量≤3％。
2 技术分析
2.1 反应原理
反应方程式：()()3322R 2CH OH CH O H O H 25011770KJ /kmol →+?=-；℃ 2.2 反应条件
本过程采用连续操作，反应条件：温度T =250℃-370℃，反应压力832.4kPa P =，反应在绝热条件下进行。
2.3 反应选择性和转化率
选择性：该反应为催化脱水。在 400℃以下时，该反应过程为单一、不可逆、无副产品的反应，选择性为100%。
转化率：反应为气相反应，甲醇的转化率在80% 。 2.4 催化剂的选择
本设计采用催化剂γ-AL 2O 3，催化剂为球形颗粒，直径dp 为5mm ，床层空隙率ε为0.48。
3 反应器的结构计算
3.1 物料衡算
将原料及产品规格换算成摩尔分率，即 原料：甲醇含量≥99.11％，水含量≤0.89％
产品：DME≥99.87％,甲醇含量≤0.004％，水含量≤0.126％ 要求年产40万吨二甲醚，则每小时应生产二甲醚的量为：
400001000
5000/1086.957kmol/h
8000kg h ?==
又因产品二甲醚回收率为99.8％，则
x 1086.95799.870.998F η?==％
则反应器生成二甲醚量为：F x =1087.719kmo/h 反应器应加入甲醇量为：
1087.7192
2719.298kmol/h 80100?=?％％
甲醇原料进料量：
2719.298
2743.717kmol/h 0.9911
=
按化学计量关系计算反应器出口气体中各组分量
甲醇 2743.7171087.719568.279kmol /h -= 水含量 2743.7170.891087.7191112.1+= 计算结果列表如下
表3.1 物料衡算表
组分 进料 F 0/(koml/h)
进料 qm 0/(kg/h)
出料 F/(koml/h)
出料 qm/(kg/h) 二甲醚 0 0 1087.719 50035.074 甲醇 2743.717 87798.944 568.279 18184.928 水 24.419 439.542 1112.138
20018.484 合计
2768.136
88238.486
2768.136
88238.486
3.2 计算催化剂床层体积
进入反应器的气体总量Ft 0=2730.462koml/h ，给定空速S v =5000h -1，所以，催化剂床层体积V R 为： 3 22.4
2768.13612.40m 5000VN V q S =?= 3.3 反应器管数
反应器管数n 拟采用管径为Ф27×2.5mm ，故管内径d=0.022mm ，管长6m ，催化剂充填高度L 为5.7m ，所以：
2
2012.40
57260.785(0.022) 5.7
4
R V n d L =
=
=?? 采用正三角形排列，实际管数取5750根
3.4 热量衡算
基准温度取298K,由物性手册查的在280℃下二甲醚（1）、甲醇（2）、水（3）的比热容、粘度、热导率分别为:
Cp 1=2.495kJ/（kg/℃） CP 2=2.25 kJ/（kg/℃） CP 3=4.15 kJ/（kg/℃） μ1=1.75×10-5pa μ2=1.63×10-5pa μ3=1.8×10-5pa
λ1=0.03/(m2?k) λ2=0.05624 w/(m2?k) λ3=0.5741w/(m2?k) 则原料气带入热量
Q 1=(87798.944×2.495+438.542×4.15)×(533.15-298) =5.64×107kJ/h 反应后气体带走热量
Q 2=(50035.074×2.25+18184.928×2.459+20018.484×4.15)×(533.15-298) =6.15×107kJ/h 反应放出热量
Q R =1087.719×11770=1.28×107 kJ/h 传给换热物质的热量Q C
Q C =Q 1+Q R -Q 2=7.70×106 kJ/h
核算换热面积，床层对壁给热系数按式计算
0.73.5()exp( 4.6)f p p
t t f t
d G d a d d λμ=-
22
88238.48640390.12kg/(m h)
5750(0.022)4
G π
=
=??
?
555f 51.631039.291.751020.531.81040.181.722910pa s
μ----=??+??+??=??％％％
50.00540390.12
3307
1.7229103600p f
d G
μ-?=
=??
0.0562439.290.0320.530.574140.18f λ=?+?+?％％％
2
20.2589w /(m
k )0.9320k J /(m h k )
=?=??
所以
0.70.93200.0053.5(3307)exp( 4.6)
0.0220.022
t a =
???-?
215157.6 kJ /(m h k)=??
查得碳钢管的热导率λ=167.5kJ/(m ?h ?k)，较干净壁面污垢热阻Rst=4.78×10-5 (m ?h ?k)/ kJ ，代入
总传质系数K t 的计算式，得
00
5
1
1
2341.531 kJ /(m h k)
10.00250.0220.0221
4.781015157.6167.50.02450.0272717.0
t t t st t m K R a d d a δ-=
+?+?+=
=??+?+?+?
整个反应器床层可近似看成恒温，均为553.15K ，则传热推动力tm ? (553.15510)(553.15515) 40.65K 2
m t -+-?=
=
需要传热面积为：
627.7010 80.90m 2341.53140.65
=C t m Q A K t ?=??=需 实际传热面积
t 2==3.140.022 5.757502264.n 1m πLd A ???=实
A 实>A 需，能满足传热需求。
床层压力降计算：
11
Re ()3307()6359.61-10.48f s M d G m e ==?=-
因R EM >1000属湍流，则
220331-1-1.75 1.75f s s f r u e G p L L
d e d ερε?=?=?
23
40292.8()10.48
36001.75 5.70.005627.60.481872.36KPa
-=????=
4 甲醚精馏塔结构计算
4.1 甲醚精馏塔的物料衡算及理论板数
本课题涉及三组分精馏，且三组分为互溶体系，故采用清晰分割法，以甲醚为轻关键组分，甲醇为重关键组分，水为重非关键组分。由设计要求知，
塔顶液相组成
x D1=0.9987(均为摩尔分数) x D2=0.00004 x D3=0.00126
进料液相组成
x F1=0.3929 x F2=0.2053 x F3=0.4018
以2730.462kmol/h 进料为基准，对塔1做物料衡算，由年产40万吨二甲醚知，D 1=1085.305 F=D+W 1
Fx F1=Dx D1+Wx W1
解得W 1=1682.831 x w1=0.0023
同理可计算出其它组分的含量，汇总于下表：
表4.1 甲醚精馏塔的物料衡算
DME(1) 甲醇（2） 水（3） 塔顶y 0.9987 0.00004 0.00126 进料x F 0.3929 0.2053 0.4018 塔底x w
0.0022
0.3280
0.6698
查相关文献[3]得，二甲醚、甲醇、水在0.84MPa ，不同温度下的汽液平衡数据列于下表：
表4.2 汽液平衡数据
二甲醚
甲醇
水
汽相 液相 汽相 液相 汽相 液相 38℃ 0.9987 0.9042 0.00004 0.0008 0.00126 0.095 89℃ 0.8891 0.3929 0.0476 0.2053 0.0633 0.4018 145.8℃ 0.0190
0.0022
0.3610
0.3280
0.6200
0.6698
38℃下K 值 1.1 0.05 0.0132 89℃下K 值 2.3 0.23 0.16 145℃下K 值 8.6 1.1 0.93 38℃下a 值 22 1 0.26 89℃下a 值 10 1 0.70 145.8℃a 值
7.8 1 0.85 由恩特伍德公式得
i i,D m
m i (x )R 1-q α=+α∑ （1）
i 1,F
i x 1q α=-α
-θ
∑ （2） 进料状态为饱和液体，q=1，则
i 1,F i x 220.392910.20530.260.401802210.26α???==++α-θ
-θ-θ-θ∑
用试差法求出θ=1.595，带入（1）式
i i,D m m i (x )220.998710.000040.260.00126R 122 1.5951 1.5950.26 1.595
α???=+=++
α-θ---∑
故R min =1.08
为实现对两个关键组分之间规定的分离要求，回流比必须大于它们的最小值，根据Fair 和Bolles
的研究结果，R/R m 的最优值约为1.05，但在比值稍大的一定范围内接近最佳条件。根据经验，一般取R/R m =1.8。则回流比R ..0.=?=1818194
min R -R 1.94 1.08
0.29R 1 1.941
-==++
查吉利兰关联图可得 min
N -N 0.4N -1=
在全回流下的最少理论板数 D
w
1212min x ()x [
]x ()x N log log =
α
平均相对挥发度
1.8α=
=顶
1.9α==进
1.9α=
=底
所以全塔平均相对挥发度 1.9α=
D
w
min 0.9987
()0.00004[
]
0.0022()0.3280N 23.524=
=≈log log1.9
则
N 19
0.4N 1
-=- N 40.741=≈快
计算加料位置
精馏段最少理论板数
min 0.99870.3929log[]
0.000040.2053N 16.717log1.9?==≈精
4.2 实际板层数的求取
进料黏度：在t D =89℃，查手册[4]得
10.077Pa s m μ=? 20.255m P a s μ=? 30.315m P a s μ=? l g 0.3929l g (0.077)0.2053l g (0.255)0(0.315)
LF μ=++ 求得0.173LF mPa s μ=?
塔顶物料黏度：t D =38℃，查手册[4]得
10.133mPa s μ=? 20.444m P a s
μ=? 30.683m P a s μ=? lg 0.9987lg(0.133)0.00004lg(0.444)0.00126lg(0.683)LD μ=++ 求得0.133LD mPa s μ=? 塔釜物料黏度： 145.8W t C =?，
查手册得10.023mPa s μ=? 20.153m P a s μ=? 30.193m P a s
μ=?
l g 0.0022l g (0.023)
0.3280l g (0.153)0(0.193)
LW μ=++ 求得0.178mPa s LW μ=?
精馏段液相平均黏度：0.1330.1730.153mPa s 22LD LF μμμ++===?精
提馏段液相平均黏度：0.1780.1730.176mPa s 2
2
LW LF μμμ++===?提
全塔液相平均黏度： 0.153
0.176
0.165m P a s
2
2
m m m ++=
=
=?精提
提 全塔效率可用奥尔康公式：0.2450.49()T L E αμ-=计算
0.245
0.49(1.90.165)
0.65T E -=?= 则实际塔板数4163.1620.65
T T N N E ===≈实
实际进料位置17
=26.2230.65
T N N
E =
=≈进
4.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4.3.1 操作压力的计算
DME 在常压下的沸点是-24.9℃，所以如果选择系统压力在常压下，则塔顶冷凝器很难对该产品进行冷却。所以塔压力采用加压。另一方面随着操作压力增加,精馏操作所用的蒸汽、冷却水、动力消耗也增加。精馏高纯度DME 的操作压力适宜范围为0.6～0.8MPa 这里采用塔顶冷凝器压力为8.1bar ，塔顶压力为8.3bar ，塔底压力为8.5bar 对该系统进行模拟计算，这样塔顶温度为38℃，塔 底温度为145.8℃。这样塔顶、塔底的公用工程就可以分别用冷凝水和中压（10-15kgf/cm 2）蒸 汽来实现。
塔顶操作压力 P D =815.6kPa 每层塔板压降 P ?=0.7kPa
进料板压力 P F =815.6+0.7?24=832.4kPa 塔底压力 P w =815.6+0.7?62=859.0kPa 精馏段平均压力 P m =(815.6+827.5)/2=821.6kPa 全塔平均压力 P m =(815.6+859.0)/2=837.3kPa 4.3.2 操作温度计算
由汽液相平衡条件，有
^^V L i i f f = (i 1,2,C)=……，
若用逸度因子表示
)
^^^(-,exp[]s s
L i i V
V L
s
i
i i i
i i i i V p p f py j f x p j RT
γ== (1)
则 ^(-)exp[]
L s
s
s
V
i i i i
i
i Vi p pi x p j y pj RT
γ=
(2) 其中
00
000ln ln s E i B p A C T D T T
=+++ (3)
二甲醚、甲醇和水的物性数据由文献[4]
查的，饱和蒸汽压计算式（3）中的系数见文献[5]
采用状态方程-活度因子法，有PR 方程 计算气象个组分的逸度因子，各二元体系的二元相互作用参数k 12的值见表3；利用NRTL 方程计算液相活度因子，进行汽液平衡数据的热力学计算。在热力学计算
中，将NRTL 方程的模型参数ij τ整理成（α=0.3）
2ij ij
ij ij b c T T
τα=+
+ (4) 式（4）中个二元体系的数值见表4，表4-3和表4-4中二甲醚（1）-甲醇（2）、二甲醚（1）-水（2）、甲醇（1）-水（2）各二元体系的模型是利用文献数据整理得到的。
Table 4.3 Interaction parameterk12of PRequation for binary systems System k 12 DME(1)-CH 3OH(2) 0.0365 DME(1)-H 2O(2) 0.0400 CH 3OH(1)-H 2O(2)
0.0435
Table 4.4 Coefficients of model parameter ij τof NRTL equation for binary systems
System A 12 A 21 b 12 b 21 c 12 c 21 DME(1)-CH 3OH(2) 1.1352 -0.0652 -785.15 138.01 182686 1.7135 DME(1)-H 2O(2) 13.402 12.174 -6561.2 -6936.5 974420 1108017 CH 3OH(1)-H 2O(2)
-1.8713
3.3323
481.43
-689.48
7595.2
39.157
塔顶温度 38D t C =? 进料板温度 89F t C =? 塔底温度 145.8W t C =? 精馏段平均温度 1(3889)/263.5m t C =+=? 提馏段平均温度 2(89145.8)/2117.4m t C =+=? 4.3.3 平均摩尔质量计算
塔顶平均摩尔质量计算：
0.9987460.00004320.001261845.96kg /kmol VDm M =?+?+?=
0.9042460.0008320.0951843.33kg /kmol LDm M =?+?+?=
进料板平均摩尔质量计算：
0.3929460.2053320.40181831.88kg /kmol VFm M =?+?+?=
0.8891460.0476320.06331843.56kg /kmol LFm M =?+?+?= 塔底平均摩尔质量计算：
0.0190460.3610320.62001823.59kg /kmol VFm M =?+?+?=
0.0022460.3280320.66981822.65kg /kmol LFm M =?+?+?= 精馏段平均摩尔质量：
(45.9631.88)/238.92kg /kmol Vm M =+=
(43.3343.56)/243.45kg /kmol Lm M =+=
提馏段平均摩尔质量：
(31.8823.59)/227.74kg /kmol Vm M =+=
(43.5622.65)/233.11kg /kmol Lm M =+= 4.3.4 平均密度计算
4.3.4.1 气相平均密度计算
精馏段气相密度
3815.638.9211.34kg /m 8.314(63.5273.15)
m Vm
V1m P M ρ=
RT ?==?+ 提馏段气相密度
3827.527.747.07k g /m
8.314(117.4273.15)
2m V m V m P M ρ=RT ?==?+ 全塔气相平均密度
9205
2
V .ρ==3kg/m （11.34+7.07） 4.3.4.2 液相平均密度计算
平均密度依下式计算，即
1
i
i
Vm
a ρρ=∑
塔顶液相平均密度的计算 由t D =38℃，查手册[4]得
31630.69kg/m ρ= 3
2784.65k g /m ρ= 33992.9kg/m ρ=
塔顶液相质量分率
D1
0 .9995=α D20.0005α= D30.0495α=
31
630.8kg /m 0.9995/630.690.000005/784.650.000495/992.9
LDm ρ=
=++
进料板液相平均密度的计算 由t F =89℃，查手册[4]得 3
1527.75k g /m ρ= 32725.97kg/m ρ= 33965.31kg/m ρ=
进料板液相的质量分率
0.392946
0.56700.3929460.2053320.401818
F1a ?==?+?+?
0.205332
0.20610.3929460.2053320.401818
F2a ?==?+?+?
F3a =0.2269
31
627.6kg /m 0.5670/527.750.2061/725.970.2269/965.31
LFm ρ=
=++
精馏段液相平均密度为： 3
(630.8
627.6)/2
629.
2k g /m Lm ρ=+= 由t W =145.8℃，查手册[4]得
31295.183k g /m ρ= 32646.621k g /m ρ= 33920.822k g /m
ρ= 塔底液相的质量分率：
0.002246
0.00450.0022460.3280320.669818W1a ?==?+?+?
0.328032
0.46330.0022460.3280320.669818
W2a ?=
=?+?+?
0.5322W3a =
31
763.5kg /m 0.0045/295.1830.4633/646.6210.5322/920.822
LWm ρ=
=++
精馏段液相平均密度为：
3(630.8627.6)/2629.2kg /m Lm ρ=+=
提馏段液相平均密度为：
3(627.6763.5)/2695.05kg /m Lm ρ=+=
全塔液相平均密度为：
3(629.2695.05)/2662.13kg /m Lm ρ=+= 4.3.5 液体平均表面张力的计算
液相平均表面张力依下式计算，即 L m i
i
x σσ=∑ 塔顶液相平均表面张力的计算 由38D t C =?，查手册[4]得
19.815mN/m σ= 219.910m N /m σ= 369.940mN/m σ= L D m 0.99879.8150.0000419.9100.0012669.940
9.8
91m N /m σ=?+?+?= 进料板液相平均表面张力为
由89F t C =?，查手册[4]得
1 3.550m N /m σ= 214.032m N /m
σ= 360.715N/m m σ= 0.3929 3.5500.205314.0320.401860.71528.671mN /m LFm σ=?+?+?=
由145.8F t C =?，查手册[4]得
10.224m N /m σ= 27.949m N /m σ= 349.505mN/m σ=
0.00220.2240.32807.9490.669849.50535.766mN /m LWm σ=?+?+?=
精馏段液相平均表面张力为：
(9.89128.671)/219.281mN /m Lm σ=+=
提馏段液相平均表面张力为：
(35.76628.671)/232.219mN /m Lm σ=+=
全塔液相平均表面张力为：
(19.28132.219)/225.75mN /m Lm σ=+=
4.3.6 液体平均粘度
计算见3.4，精馏段液相平均黏度0.165LM μ= 4.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算
精馏段的汽液相负荷
1.941085.3052105.492koml/h L RD ==?=
(1) 2.941085.3053190.797koml/h V R D =+=?=
提馏段的汽液相负荷
'2105.4922768.1364873.628koml/h L L F =+=+=
'3190.797koml/h V V ==
精馏段的气、液相体积流率为：
33190.79738.92
3.04m /s 360011.34
Vm s Vm VM V =
3600ρ?==?
32105.49243.45
0.040m /s 3600629.2
Lm s Lm LM L =
3600ρ?==?
提馏段的气、液相体积流率为： 33190.79727.74
3.48m /s 36007.07'Vm s Vm VM V =3600ρ?==?
32105.49233.11
0.028m /s 3600695.05
'Lm s Lm LM L =
3600ρ?==?
采用双塔精馏进行甲醚分离，则该塔精馏段、提馏段汽液相体积流率为：
31.406m /s s s V V ==2 30.020m /s 2
s
s L L =
=
31.74m /s 2's s V V == 30.014m /s 2
's
s L L =
=
31.406 1.74
1.57m /s 2
s V +=
=
30.0140.020
0.017m /s 2
s L +=
=
由max u =式中的C 由式0.220()20
L C C σ=计算，其中20C 由史密斯关联图[8]查取，图的横坐标为：
1/2
0.020*******.20.101.406360012.271/2
h L h V L ρ=V ρ?????≈ ? ????
??
取板间距=0.40m T H ，板上液层高度=0.06m L h ，则 -=0.40-0.06=0.34m T L H h
二甲醚的生产工艺
二甲醚及生产工艺 摘要：综述了二甲醚的性质、用途、生产方法及使用二甲醚时候的注意事项。 关键词：二甲醚化工产品合成气一步法甲醇液相法甲醇气相法 一、产品说明 1、二甲醚的基本概况 二甲醚别名：甲醚 英文名称：methyl ether；dimethyl ether；DME CAS编号：115-10-6 分子式：C2H6O 结构式：CH3—O—CH3 二甲醚又称甲醚，简称DME。二甲醚在常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度（20℃）0.666，熔点-14 1.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。 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。 2 生产原理 2.1 生产方法简介 目前国外二甲醚生产方法主要有合成气一步法和甲醇法。甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相法。合成气一步法的工业化技术尚未成熟,理由是: ①现有的技术未经装置检验; ②即使按现有技术,其生产成本也高于甲醇气相法 2.2 反应方程式 合成气一步法以合成气(CO + H2 )为原料,合 成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成, 同时伴随CO的变换反应。其反应式如下。 2CO + 4H2 = 2CH3OH CO +H2O =CO2 +H2 2CH3OH =CH3OCH3 +H2O 总反应: 3CO + 3H2 =H3COCH3 +CO2 甲醇液相法： 甲醇脱水反应在液相、常压或微正压、130 ～130 ℃下进行。其化学反应式如下: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O 甲醇气相法：
年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计
太原理工大学化学化工学院 《化工设计》课程设计讲明书 年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计
学生学号：2009002273 学生姓名：武晓佩 专业班级：化工工艺0904 指导教师：郑家军 起止日期： 2012.11.26～2012.12.21
化工设计课程设计任务书
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，在燃烧时可不能产生破坏环境的气体，能廉价而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。目前生产的二甲醚差不多上由甲醇脱水制得，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，本设计采纳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。气相法的工艺过程要紧由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。要紧完成以下工作： 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: As LPG and oil alternative fuel, DME has drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar for LPG, and don’t produce combustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to become 21st century energy resources., DME is prepared by methanol dehydration, namely, synthetic methanol first and then methanol dehydration to dimethyl etherby methanol dehydration. Methanol dehydration to DME is divided into two kinds of liquid phase and gas-phase process. This design uses a process gas of dimethyl ether prepared by dimethyl. Heating methanol to evaporation, methanol vapor through the γ-AL2O3catalyst bed, vapor methanol dehydration to dimethyl etherby. This process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. Completed for the following work: 1) Distillation tower used in separation of dimethyl ether and methanol recovery , column height of tower ,diameter, arrangement of column plate etc; 2) The calculation and selection of heat exchanger, pump;
电弧炉炼钢车间的设计方案
1电弧炉炼钢车间的设计方案 1.1电炉车间生产能力计算 1.1.1电炉容量和座数的确定 在进行电炉炉型设计之前首先要确定电弧炉的容量和座数，它主要与车间的生产规模，冶炼周期，作业率有关。 在同一车间，所选电炉容量的类型一般认为不超过两种为宜。座数也不宜过多，一般设置一座或两座电炉。为了确定电炉的容量和座数，首先要估算每次出岗量q ： y G q a ητ8760= 式中 G a —车间产品方案中确定的年产量，80万t ； τ—冶炼周期，55min=0.917h ； η—作业率，年日历天数 年作业天数=η×100% 本设计取90%； Y —良坯收得率，连铸一般95%~98%,本设计取98%； 带入数据计算得 q=95.0t 。 根据估算出的每次出钢量选取HX 2-100系列一座，以下是主要技术性能： 1.1.2电炉车间生产技术指标 （1）产量指标 年产量80万t ； 小时出钢量： （2）质量指标 钢坯合格率 98%; (3) 作业率指标
作业率：90% (4)材料消耗指标 a金属材料消耗 一般为废钢、返回废钢、合金料于脱氧合金。 b炼钢扶住材料消耗 石灰、以及其他造渣材料和脱氧粉剂。 c耐火材料消耗 主要用于炉衬的各种耐火砖以及钢包的耐火材料。 d其它原材料消耗 电极和工具材料。 e动力热力消耗指标 主要为电能和各种气体和燃油等。车间设计产品大纲见下表： （5）连铸生产技术指标 连铸比 铸坯成坯率 连铸收得率 （6）生产的钢种：主要生产Q215，年产量80万吨，连铸坯尺寸选取200×200mm方坯； 1.2 电炉车间设计方案 1.2.1电炉炼钢车间设计与建设的基础材料 （1）建厂条件 1）各种原料的供应条件，特别是钢铁材料来源； 2）产品销售对象及其对产品质量的要求； 3）水电资源情况，所在地区的产品加工，配件制作的协作条件； 4）交通运输条件，水路运输及地区公铁路的现状与发展计划； 5）当地气象，地质条件； 6）环境保护的要求； 在上述各项主要建厂条件之中，原材料条件对于工艺设计的关系尤为密切重要。 （2）工艺制度 确定工艺制度是整个工艺设计的基本方案，是设备选择，工艺布置等一系列问题的设计基础。确定工艺制度的主要依据是产品大纲所规定的钢种，生产规模，原材料条件以及后步工序的设计方案。 1）冶炼方法：利用超高功率电弧炉进行单渣冶炼，然后进行炉外精炼； 2）浇注方法：采用全连铸； 3）连铸坯的冷却处理与精整：铸坯在冷床上冷却并精整； 4）在技术或产量方面应留有一定的余地。 1.2.2电炉炼钢车间的组成
二甲醚生产流程
二甲醚的生产方法最早是由高压甲醇生产中的副产品 精馏后制得，随着低压合成甲醇技术的广泛应用，副反应大大减少，二甲醚的工业生产技术很快发展到甲醇脱水或合成气直接合成工艺。甲醇脱水法包括液相甲醇法和气相甲醇法，前者的反应在液相中进行，甲醇经浓硫酸脱水而制得，但因该法存在装置规模小、设备易腐蚀、环境污染、操作条件恶劣等问题，逐步被淘汰。近年来，二甲醚的需求量增长较大，各国又相继开发投资省、操作条件好、无污染的新工艺，主要包括二步法和一步法。 二步法先由合成气制取甲醇，然后将甲醇在催化剂下脱水制取二甲醚。以前主要采用硫酸作催化剂，现在大多采用由γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛作催化剂，性能优良，选择性好，故能制备出高纯的二甲醚，还能避免污染。 一步法由合成气直接制取二甲醚，包括合成气进入反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应和水-煤气变换反应，产物为甲醇与二甲醚的混合物，混合物经蒸馏分离得二甲醚，未反应的甲醇返回反应器。一步法多采用双功能催化剂，一般由两类催化剂混合而成，其中一类为合成甲醇催化剂，另一类为甲醇脱水催化剂。合成甲醇催化剂包括Cu-Zn-Al (O)基催化剂，如BASF、S3-85和I-CI-512等。甲醇脱水催化剂有氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。一步法根据反应器类型分为固定床和浆
态床两种。 一步法制二甲醚的反应可分为以下几步： CO+H2—>CH3OH -ΔH=90.7kJ/mol (1) 2CH3OH—>CH3OCH3+H2O -ΔH=23.5kJ/mol (2) CO+H2O—>CO2+H2 -ΔH=41.2kJ/mol (3) 总反应式：3CO+3H2—>CH3OCH3+CO2 -ΔH=246.1kJ/mo l (4) 一步法与二步法相比较，各有优势。一步法中CO的转化率远高于二步法，但在一步法中，由于三个反应必须同时发生，且三个反应均为放热反应，这就要求所用的催化剂有很好的耐热性，在高温下具有高选择性。一步法生产的二甲醚一般用作醇醚燃料，若想生产高纯度，还需进一步分离提纯。二步法的转化率虽然不如一步法高，但是它具有生产工艺成熟，装置适应性广，后处理简单等特点，既可直接建在甲醇生产厂，也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。与一步法相比，二步法合成流程稍长，但两类催化剂装在不同反应器，互不干扰。从目前的技术发展趋势来看，一步法具有流程短、设备效率高、操作压力低和CO单程转化率高等特点，使得设备投资费用和操作费用大大减少，合成二甲醚的生产成本较两步法大幅度降低。因此，一步法经济上更加合理，市场上更具竞争力，总体上来说更具技术优势。 根据反应过程的相态和工艺特点来分，合成气一步法制二甲
中油石化有限公司年产万吨二甲醚生产装置项目环境影响报告书
中油石化有限公司年产10万吨二甲醚生产装置项目环境影响报告书（简本） 浙江中油石化有限公司 10万t/a二甲醚生产线项目 环境影响报告书 （简? 本） 浙江大学环境影响评价研究室 Institute of Environmental Impact Assessment Zhejiang University 国环评证：甲字第2002号 二OO六年十月 目??? 录 附? 图 1? 项目概况 公司概况和项目由来 浙江中油石化有限公司系上海中油能源控股有限公司、江苏中油长江石化有限公司、上海华油有限公司等单位共同投资，公司主要经营石化产品的生产、储运和销售。公司拟在平湖独山港建设浙江中油石化有限公司10万t/a二甲醚生产线项目，以甲醇为原料气相制备二甲醚，生产规模10万t/a。平湖市经济贸易局以平经贸投资备[2006]244号《平湖市企业投资项目备案通知书（技术改造）》予以备案。 项目名称和性质 （1）项目名称：浙江中油石化有限公司10万t/a二甲醚生产线建设项目。 （2）项目性质：新建。 立项情况 平湖市经济贸易局以平经贸投资备[2006]244号《平湖市企业投资项目备案通知书（技术改造）》 建设规模 项目总用地面积19096.5m2，装置占地面积9567m2，建筑面积1788 m2，主要建设主装置区、甲醇储罐区、锅炉房、分析控制室、循环水站和空压站等。预计在2008年初可建成投产。 项目建设地点 浙江中油石化有限公司“综合型石化产品储运加工基地”位于平湖市独山港区临港工业发展区块内，基地的东侧为上海金山石化库区（属浙江境内），南侧为杭州湾海域，西侧为闲置工业用地，北侧为金桥村。 本项目位于“综合型石化产品储运加工基地”的东北侧，项目北侧为金桥村，其中金桥村居民距离本项目厂界最近距离为100m；东侧是上海金山石化库区；南侧是中油石化化学品库区（属于石化储运加工同期建设项目）；西侧是中油石化液态烃库区（属于石化储运加工同期建设项目）。据现场踏勘，目前，项目所在地现状为陆地、水塘（废弃蟹塘）和滩涂，无任何建构筑物，自然地势为北高南低。 2? 工程内容及污染因素分析 公用工程内容 供水。本项目总用水量约301449m3/a，其中职工生活用水1449m3/a，冷却水总用量100万m3/a，采用冷却塔降温后循环使用，其中冷却补充水300000 m3/a（37.5 m3/h），由平湖自来水公司供给。 供电。本项目年用电量300万kWh，由平湖市供电局供给。 供热。本项目近期临时设有1400万大卡燃煤导热油锅炉1台，以工艺废气和煤为燃料，用于各设备装置加热。远期待荣成纸业正式投产运行后由该企业统一集中供热。 排水。雨污分流，雨水排入厂区南侧杭州湾独山港，生产废水经厂内污水预处理后和生活污水一起纳入平湖市东片污水处理厂。 消防。包括火灾消防系统和水消防系统 生产工艺流程
二甲醚市场分析
二甲醚DME（Dimethyl Ether），简称甲醚。分子式：CH3OCH3，分子量46.07。二甲醚与液化石油气（LPG）的物理性质很相似，是一种无色气体，具有轻微的醚香味，无腐蚀性、无致癌性，室温下蒸汽压力约为0.5 MPa，常压下致冷到-25℃或在常温下加压到0.5～0.6MPa，即被液化。沸点为-24℃，凝固点为-140℃。100mL水中可溶解3700mL二甲醚气体，二甲醚也易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多种有机溶剂。常温下二甲醚难以活化。 传统的二甲醚生产工艺称为两步法。该工艺先将合成气（CO和H2）转化为甲醇，采用的催化剂为铜基催化剂，分离提纯后的甲醇再在酸催化剂的作用下脱水生成二甲醚。近年来提出和开发的一步法工艺是指将上述两步反应集中在一个反应器中进行，此时，第一步反应生成的甲醇等产物不经过分离，直接原位转化为二甲醚。与两步法相比，一步法工艺流程简单，运行成本低，但缺点是初次投入高，且会产生大量的CO2废气，因此工业应用受到限制。目前二甲醚的工业生产绝大部分采用传统的两步法。 合成气一步法制二甲醚工艺近年来逐渐兴起，该技术合并两步反应为一步，缩短了生产工序，减少了设备，因而使二甲醚生产成本大为降低。目前拥有该项技术的企业主要有丹麦Topsoe、美国空气产品公司、日本NKK、中国清华大学等。 目前国内二甲醚的主要用途是替代LPG，用作民用燃气，其次是地台柴油用作汽车燃料。此外，二甲醚还可应用于气雾剂、制冷剂、发泡剂；或者用于化工原料，生产硫酸二甲酯、碳酸二甲酯、烷基卤化物等。 据统计，2007年我国一共有二甲醚生产企业30家，产能合计261万吨/年，产量约130吨。其中需外购甲醇的工23家，产能合计170.5万吨/年；自配甲醇装置的工7家，产能合计90.5万吨/年。2008年我国新增二甲醚产能147.5万吨/年，总产能达到408.5万吨/年。其中自配甲醇装置的项目有2个，产能合计16万吨/吨；需要外购甲醇的项目有6个，产能合计131.5万吨/年。 2009-2010年，我国计划投产的二甲醚项目工14个，产能合计395万吨/年。预计2010年我国二甲醚产能将达到803.5万吨/年，其中需要外购甲醇的产能为572.0万吨/年。若开工率按90%计算，则这部分二甲醚的产量为514.9万吨，至少需要从市场采购甲醇772.4万吨。 二甲醚在我国民用燃气领域和替代燃料领域都潜在着巨大的市场需求。2007年，我国LPG 表观消费量为2300万吨，柴油表观消费量为1.25亿吨，随着国民经济的持续发展，国内市场对于LPG和柴油的需求量都将保持稳定增长。预计到2010年，国内LPG和柴油的市场需求量将分别达到2600万吨和1.4亿吨。如果按照LPG替代10%、柴油替代3%计算，2010年二甲醚的市场需求量将达到680万吨。 然而市场的培育需要一定的过程，需求量不会在断气内骤然放大。虽然二甲醚作为民用燃气的标准已经颁布，但是国内相关的配套设施仍不完善，给而加密的应用带来一定的困难。此外，二甲醚如果不能保持一定的价格优势，就将在与LPG的竞争中落于下风，导致二甲醚市场需求的萎缩。 在替代柴油用作汽车燃料方面，由于相关标准上位出台，二甲醚尚没有替代燃料的合法身份，二甲醚公交车在未来一段时间内也只能处于试运行阶段。二甲醚汽车从研发到试运行，再到大范围推广必然经过一个比较漫长而且曲折的过程。 目前，国内二甲醚企业的扩能积极性很高，部分煤炭企业的甲醇企业则做好了进入该领域的准备。但是，在配套条件尚不晚上、下游需求增长缓慢的情况下，急于上马二甲醚项目是不明智的。盲目的扩张不但会行业产能过剩，而且也会导致企业间的恶性竞争加剧，而企业带来无法弥补的损失。
转炉炼钢设计-开题报告(终极版)
湖南工业大学 本科毕业设计（论文）开题报告 （2012届） 2011年12月19日
顶底复吹技术，工艺成熟，脱磷效果好，在后续的生产中采用多种精炼方法，其中LF、RH 、CAS—OB、VOD、VAD的应用可以很好的控制钢水的成分和温度，生产纯净钢，不锈钢等，连铸工艺能够实现连续浇铸，提高产量，降低成本，同时随着连铸技术的发展，近终型连铸，高效连铸等多种连铸技术得到应用，大大的提高了铸钢的质量，一定范围内降低了企业的成本。经现代技术和工艺生产出来的如板材，管线钢，不锈钢等的质量得到了很大的保障，市场的信誉度高，市场需求量大。 故设计建造年产310万t合格铸坯炼钢厂是可行的，也是必要的。 2.2 主要研究内容 研究内容包括设计说明书和图纸两个部分。 2.2.1 设计说明书 （1）中英文摘要、关键词 （2）绪论 （3）厂址的选择 （4）产品方案设计 （5）工艺流程设计 （6）转炉容量和座数的确定 （7）氧气转炉物料平衡和热平衡计算 （8）转炉炼钢厂主体设备设计计算（包括转炉炉型、供气及氧枪设计、精炼方法及设备、连铸设备） （9）转炉炼钢厂辅助设备设计计算（包括铁水供应系统、废钢供应系统、出钢出渣设备、烟气净化回收系统） （10）生产规模的确定及转炉车间主厂房的工艺布置和尺寸选择（包括车间主厂房的加料跨、炉子跨、精炼跨、浇注跨的布置形式及主要尺寸的设计确定）（11）劳动定员和成本核算 （12）应用专题研究 （13）结论、参考文献 2.2.2 设计图纸 （1）转炉炉型图 （2）转炉炼钢厂平面布置图 （3）转炉车间主厂房纵向剖面图 2.3 研究思路及方案 （1）根据设计内容，书写中英文摘要、关键词。 （2）查阅专业文献，结合毕业实习，收集当前转炉炼钢工艺技术、车间设
二甲醚的生产方法有多种
二甲醚的生产方法有多种，工业装置以甲醇法为主。甲醇法分为气相催化脱水法和液相催化脱水法。其代表分别为西南院和山东久泰。合成气一步法直接合成二甲醚的生产技术尚不完善。 最近有两套10万吨/年二甲醚装置刚刚投产，分别是湖北天茂和河北中捷石化，设计单位分别是西南院和东华工程公司（大连化物所技术），都是甲醇气相法。 总体来讲，甲醇气相脱水法是用的比较广的一项技术。 二甲醚的生产方法主要有硫酸法、甲醇气相催化脱水法、合成气一步法直接合成二甲醚法。硫酸法虽然反应条件温和，甲醇单程转化率高（>85%），可间歇或连续生产，但设备腐蚀严重，残液及废水对环境污染严重，操作条件苛刻，产品难以脱除微量杂质，有异味，产品质量差，属淘汰工艺；而以合成气（H2+CO）直接法合成二甲醚的生产技术目前尚不成熟。二甲醚国内外现有大型工业生产装置主要采用成熟的甲醇气相催化脱水法。 表4-6 二甲醚生产工艺技术比较 对比项目甲醇气相催化脱水法合成气一步成法甲醇液相催化脱水法备注 [wiki]催化剂[/wiki] 固体酸催化剂(γ-Al2O3) 多功能催化剂以硫酸为主的复合催化剂（含磷酸） 原料精甲醇、粗甲醇富CO的合成气， 理想合成气组份H2/CO=1 精甲 醇气相法以粗甲醇为原料，成本大幅降低 技术成熟程度成熟技术有待完善成熟 流程长短流程略长，二甲醚的分离和精馏简单流程略短，二甲醚的分离和精馏较复杂流程长 甲醇单程转化率 78~88% 88~95% 反应温度,℃ 230~360 250~300 160~200 反应压力，MPa 0.1~0.5 2.5~6.0 0.04~0.15 反应系统材质碳钢或普通不锈钢石墨等耐酸腐蚀材料 甲醇消耗 1.40~1.43/tDME 1.41~1.45/tDME 电力消耗≤10kw.h≥100kw.h液相法电耗太高 水蒸汽 消耗 1.45t/tDME 1.44 t/tDME 投资比较低,投资系数100%(基准) 软件费及专利设备费高，总体投资较高/105%(按现有资料估算）高,投资系数/30~300% 液相投资高 产品质量≥99.9 ~99 ~99 工程放大简单,反应系统单系列在缺乏足够试验数据情况下，建设大规模装置，工程风险很大难度大,反应器需多套并联 毒性除甲醇外无其他有毒介质甲醇、一氧化碳等磷酸、磷酸盐毒性大、中间产物硫酸氢甲酯为极度危害介质 废酸处理无废酸处理问题无废酸处理问题需处理硫酸、磷酸等废酸 环境保护无“三废”有废水处理投资、能耗高
二甲醚工厂的设计
二甲醚工厂的设计 前言 近年来，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。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。
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。2002年我国LPG的表观消费量为1620万吨，同时中国自1990年开始大量进口LPG，2002年LPG进口量为626万吨。如果二甲醚的价格合适，假设二甲醚替代进口的LPG，以目前的进口量计算，需要燃料级二甲醚约1000万吨。 对开发二甲醚作为新型清洁能源，国家给予很大的政策鼓励。2007年7月1日，财政部和国家税务总局发布《关于二甲醚增值税适用税率问题的通知》，宣布自2008年7月1日起，我国将二甲醚增值税税率由17%下调为13%。此次二甲醚增值税税率下调，使二甲醚与液化气之间的价差进一步增大，从而有利于提升下游的购买热情。 我国的能源结构现状是“富煤、贫油、少气”，因此以煤制二甲醚发展替代能源优势明显。根据行业专家的测算，以目前的煤炭成本，制作二甲醚系列产品具有极大的成本优势，因而二甲醚将作为一种新能源逐渐走向前台。 综上所述，二甲醚是一个具有发展前景的新兴产业，它对国民经济的发展，能源结构调整，环境保护都具有十分重要意义。建立以二甲醚为中心的能源系统，当前面临的最大挑战是开发高效低廉的二甲醚生产技术，积极吸收与开发新技术，降低成本，同时加大宣传与推广力度，将其纳入发展绿色能源、解决能源安全问题的重要课题，并给于政策支持，为我国加快可持续发展的能源战略实施提供新途径，使这一新的清洁能源尽快产业化。本设计利用了目前最有工业应用前景的合成气一步法合成二甲醚，原料由位于无锡市的联合化工总厂供应。本设计的生产规模定位在年产10万吨，主要是为了从该规模的生产中合成气一步法制备二甲醚的优势，并从中探索出合成气一步法大规模工业化的技术 目录 一、设计背景 1.1 产品概述 1.2 生产能力分析 1.3 国内外发展概况 1.4 产品市场预测及发展前景分析 二、厂址选择（选做）
国内外二甲醚场和生产工艺分析
国内外二甲醚市场和生产工艺分析 国内外二甲醚市场和生产工艺分析 目前二甲醚
年产330万吨转炉炼钢车间设计
年产330万吨全连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计 专业：冶金工程 姓名：朱江江 指导老师：折媛 摘要 本设计的主要任务是设计一座年产330万吨方坯的转炉炼钢车间。本设计从基础的物料平衡和热平衡计算开始，主要包括以下几部分：转炉炉型设计、氧枪设计、转炉车间设计、连铸设备的选型及计算、以及炼钢操作制度和工艺制度，其中，转炉炼钢车间设计是本设计的重点与核心。 本设计设有转炉两座，转炉大小均为150t，平均吹氧时间为38min，纯吹氧时间为 18min，转炉作业率为80%，转炉的原料主要有铁水、废钢以及其它一些辅助原料。连铸坯的 收得率为98%，另外本车间炉外精炼主要采用了喂丝以及真空脱气手段。本车间的浇注方式为全连铸。车间的最终产品为方坯。 此次的设计任务更加巩固了我所学的专业知识，与此同时也更加了解了转炉炼钢车间的各道工艺流程，为以后的工作打下了良好的基础。 关键词：顶底复吹转炉炼钢车间精炼连铸 Abstact The main task of this design is designing a plant wich perduce 3.3 million tons of steel per year. It is become the foundation of the material and thermal calculation, mainly include the following parts: the bof model designing, oxygen lance designing, equipment selection and calculation of continuous caster ,besides,also including operating and process system of steelmaking ,the core of the design is ing This design has two 150t converter for steelmaking, the average time of oxygen applying is 38min ,pure oxygen applying time is 18min, the efficient of the bof is 80% , scrap metal and other auxiliary materials. The rate of casting billet is 98%, in addition , refining mainly adopts wire feeding and vacuum deairing, The final product is billet. The design more strengthened my major knowledge, at the same time also understand more about the converter steelmaking of each process , laiding a good foundation for the work of future. Keywords: converter steelmaking refining casting
国内二甲醚发展现状及市场前景
国内二甲醚发展现状及市场前景 摘要：文章重点介绍了近年来国内二甲醚产业发展状况，分析了二甲醚在我国发展存在的优势和问题，对其市场发展前景进行了展望。 关键词：二甲醚发展现状市场前景 二甲醚是一种新兴的煤化工产品，具有燃烧热值高、污染小等优点。在国际原油价格高企的背景下，二甲醚部分替代石油产品具有一定的经济优势，国内市场对于二甲醚的认同程度也渐渐提高。目前，国内二甲醚的主要用途是按一定比例（10%左右）添加到液化石油气中，作为民用燃气；其次，还可以替代柴油，作为汽车燃料。另外，二甲醚在医药、农药、金属焊接等领域也有一定的应用。近年来，由于国际原油价格持续上涨，液化气生产成本增加。二甲醚以其独特的优势逐步开始在市场上推广。 1国内二甲醚生产现状 1．1 2007年国内二甲醚生产情况 据统计，2007年我国共有二甲醚生产企业30家，产能合计261.15万吨/年，产量约130万吨。其中，外购甲醇生产二甲醚的企业共23家，产能合计170.65万吨/年；自配甲醇装置的企业7家，产能合计90.5万吨/年。我国主要二甲醚生产企业情况见表1 1．2 2008年产能扩张情况 2008年我国有8个二甲醚项目投产，产能合计147.5万吨/吨。其中自配甲醇装置的项目有2个，产能合计16万吨/年。需要外购甲醇的项目共6个，产能合计131.5万吨/年。我国二甲醚总产能达到408.65万吨/年，其中自配甲醇的产能为106.5万吨/年，外购甲醇的产能为302.15万吨/年。2008年投产的部分二甲醚项目统计见表2。
1．3 2009~2010年产能扩张情况 2009年~2010年投产的二甲醚项目共14个，产能合计395万吨/年（见表2）。其中，自配甲醇的项目共7个，产能合计125万吨/年，需要外购甲醇厚的项目也有7个，产能合计270万吨/年。预计到2010年底，国内二甲醚产能将至少达到803.65万吨/年，其中需要外购甲醇的生产能力为572.15万吨/年，若开工率按90%计算，则这部分二甲醚产量为514.9万吨，至少需要市场采购甲醇772.4万吨。 2 我国发展二甲醚产业的优势 2．1 资源优势 我国煤炭资源丰富，发展以煤为原料的化工产品原料充足，有利于保障行业的可持续发展，也符合我国“缺油富煤”的资源结构。国内拥有煤炭资源的企业发展二甲醚产业在保障原料来源的同时，也可以降低生产成本，提高产品竞争力，因此优势更加明显。从经济性考虑，建立在煤矿附近的甲醇生产企业可能有效降低甲醇生产成本，进而可以将二甲醚的生产成本相应控制在一定范围。 2.2市场优势 在两大应用领域——替代液化石油气领域和替代柴油领域，二甲醚都有广阔的市场前景。2007年我国液化石油气表现消费量为2300万吨，柴油表现消费量为1.25亿吨。随着国内经济的持续发展，市场对于液化气石油气和柴油的需求量都将保持稳定增长。预计到2010年，国内液化气石油气和柴油的市场需求量将分别达到2600万吨和1.4亿吨。但是，由于我国石油资源匮乏，原油和液化石油气的对外依存度不断上升。因此，发展替代产品有利于缓解我国石油供需矛盾，降低石油对外依存度。如果按照液化石油气替代10%，柴油替代3%计算，2010年二甲醚的市场需求量将会达到680万吨甚至更多。由此可见，只要二甲醚推广工作进展顺利、配套设施能够尽快完善，二甲醚的市场前景将会非常乐观。 2．3 政策优势 2007年8月，建设部发布了《城镇燃气用二甲醚》标准。该标准的实施表明，二甲醚作为液化气石油气的替代燃料已具有合法身份，可以正式进入城镇作为替代燃料。同时，该标准的实施也为二甲醚的大范围推广铺平了道路。除了在政策上给予支持，我国政府在二甲醚技术开发上也加大了投入。2006年12月，久泰化工获得了国家发改委总额730万元的财政扶持资金。此外，政府还直接推动中央企业参与二甲醚生产。由中煤、中石化等5家企业联合组建的中天合创420万吨/年甲醇、300万吨/年二甲醚项目已经在内蒙古鄂尔多斯签约，
大型电炉炼钢毕业设计论文
摘要 摘要 当前电弧炉正朝着大型电弧炉、超高功率供电技术、采用各种炉外精炼、发展直接还原法炼钢、逐步扩大机械化自动化及用电子计算机进行过程控制等的发展，所以我们进行了电炉炼钢的设计，以适应潮流的发展。电炉的主要产品是钢材，而钢的质量取决于电炉冶炼技术和工艺，目前我国钢铁产业大量整合趋向于集中，整合资源优化升级。本设计根据指导老师的课题范围，查阅相关资料，结合重庆地区实际条件，优化设计年产为100万吨的电炉间。 本次设计查阅国内大型电炉车间设计的相关内容和文献资料，明确本次设计的目的、方法，并向老师请教可行性方案。结合《炼钢设备及车间设计.》、《炼钢厂设计原理》、《炉外处理》等资料进行设计提纲的书写。对电炉进行配料计算，计算出电炉炼钢的原料配比。对电炉电气设备、炉外精炼、连铸系统、车间烟气净化系统、炼钢车间布局，结合国内大型电炉进行设定并向田老师探讨可行的方法和数据。绘制电弧炉平面图和电炉炼钢车间平面布置图。 关键字：电弧炉车间设计连铸炉外精炼
ABSTRACT ABSTRACT The current is moving large electric arc furnace electric arc furnace, high-power power supply technology, using a variety of refining, the development of direct reduction steel making, and gradually expand the use of mechanization and automation and process control computer for the development, so we were EAF designed to fit the trend of development. The main products are steel furnace, and the quality of steel depends on the electric furnace smelting technology and techniques, present a large number of integrated steel industry in China tend to focus on integrating resources for optimization and upgrading. The design of the subject areas under the guidance of teachers, access to relevant information, combined with the actual conditions in Chongqing, optimal design capacity of 100 tons of furnace plant. The design of access to large domestic electric furnace workshop content and related design documents, specifically designed for this purpose, methods, feasibility of the program to the teacher for help. With "steel-making equipment and plant design.", "Steel design principles", " outside the furnace processing ", etc. to design the outline of the writing. Calculated on the EAF ingredients to calculate the ratio of electric steelmaking raw materials. Electrical equipment on the furnace, secondary refining, continuous casting system, the plant flue gas purification systems, steel plant layout, combined with the large EAF set to Tian to explore feasible approaches and data. Electric arc furnace steel-making plans and drawing workshop floor plan. Keyword：electric arc furnace, plant design, casting, refinin
甲醚生产工艺
二甲醚及生产工艺 1、二甲醚的基本概况 二甲醚别名：甲醚 英文名称：methyl ether；dimethyl ether；DME CAS编号：115-10-6 分子式：C2H6O 结构式：CH3—O—CH3 二甲醚又称甲醚，简称DME。二甲醚在常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度（20℃）0.666，熔点 -141.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。 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。 2 生产原理 生产方法简介
目前国内外二甲醚生产方法主要有合成气一步法和甲醇法。甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相法。合成气一步法的工业化技术尚未成熟,理由是: ①现有的技术未经装置检验; ②即使按现有技术,其生产成本也高于甲醇气相法 反应方程式 合成气一步法以合成气(CO + H2 )为原料,合 成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成, 同时伴随CO的变换反应。其反应式如下。 2CO + 4H2 = 2CH3OH CO +H2O =CO2 +H2 2CH3OH =CH3OCH3 +H2O 总反应: 3CO + 3H2 =H3COCH3 +CO2 甲醇液相法： 甲醇脱水反应在液相、常压或微正压、130 ～130 ℃下进行。其化学反应式如下: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O 甲醇气相法： 催化剂为ZSM分子筛、磷酸铝或γ2Al2O3。 甲醇脱水反应的化学反应式如下。 主反应: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O
二甲醚工艺流程计算
第二章二甲醚分离塔的工艺计算 一、二甲醚分离塔的物料衡算 （一）已知所给数据得出物料衡算简图如下： 图2-1物料衡算简图 （二）选定衡算基准为kmol/h。 已知条件所给数据为kg/h,根据公式ai/M i÷∑a i/M i （1） 进行质量分数与摩尔分数的换算。 已知：M DME=46.07kg/kmol M CH3OH=32.04 kg/kmol M H2O=18.02 kg/kmol 其中a i—质量分数；M i—摩尔质量 得出下表所示数据： 1、进料组分 表2-1 进料各组分所占比例 2、塔顶组分 表2-2 塔顶各组分所占比例
3、塔釜组分 表2-3 塔釜各组分所占比例 （三）清晰分割 以二甲醚为轻关键组分，甲醇为重关键组分，水为非关键组分。 （四）物料衡算 已知：生产速率P =3×107÷8000=3.750×103（kg/h）=82.40 kmol/h D=81.40/0.9993=81.46 kmol/h X W，DME= 3.194×10-5X D，CH3OH=0.0007000 X W，DME，X D，CH3OH分别为塔釜二甲醚的摩尔分数和塔顶甲醇的摩尔分数。 表2-4 清晰分割法计算过程 组分进料馏出液釜液 DME 0.7080F 0.7080F-3.194×10-5W 3.194×10-5W CH3OH 0.008640F 0.0007000D 0.008640F-0.0007000D H2O 0.2834F 0 0.2834F ∑ F D W 列出物料衡算式： 3.194×10-5W+0.008640F-0.0007000D+0.2834F=W (2) F=D+W (3) 联立式（2），（3）得： F=242.93kmol/h=7747 kg/h W=160.07 kg/h=2902 kg/h D=82.46 kmol/h=3796 kg/h。 M F=31.89kg/kmol M W=18.13 kg/kmol M D=46.03 kg/kmol M F、M W、M D分别为进料、塔釜、塔顶的平均相对分子质量。
年产10万吨二甲醚项目设计说明书_化工设计竞赛 精品
2008“三井化学”杯大学生化工设计竞赛 广广西西大大学学 f f o o r r w w a a r r d d 团团队队
2008三井化学杯 大学生化工设计竞赛项目设计说明书 项目名称：以蔗渣（蔗髓）为原料年产10万吨二甲醚项目 参赛学校： 设计时间：2008.08-2008.09
目录 第一章总论 (1) 1.1 项目名称 (1) 1.2 企业和建设性质 (1) 1.3 编制依据 (1) 1.4 编制原则 (1) 1.5 项目背景 (1) 1.6 项目投资的必要性和经济意义 (2) 1.7 工程项目研究概述 (3) 1.8 本项目的特色与创新点 (4) 第二章市场预测分析 (5) 2.1 二甲醚特性 (5) 2.2 二甲醚产品用途 (5) 2.3 市场情况及预测 (7) 2.3.1 国内市场 (7) 2.3.2 国际市场 (8) 2.3.3 市场预测 (10) 2.3.4 二甲醚产品价格预测 (11) 第三章产品方案及生产规模 (12) 3.1 产品方案 (12) 3.1.1 产品方案构成 (12) 3.1.2 产品规格及质量指标 (12) 3.2 生产规模 (12) 第四章工艺技术方案 (13) 4.1 工艺技术方案的选择及技术来源 (13) 4.2 二甲醚合成工艺路线的现状及选择 (13) 4.2.1 二甲醚生产工艺对比 (13) 4.2.2 国内工艺发展路线 (17) 4.2.3 二甲醚合成工艺方案的确定 (18) 4.3 生物质超临界水气化氧化技术 (18) 4.3.1 生物质超临界水气化技术的选择及意义 (18) 4.3.2 超临界水中生物质气化原理及工艺选择 (19) 4.3.3 超临界水氧化技术的运用 (22) 4.4 合成二甲醚工艺条件的选取 (23)
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