【正文】 ................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 填料層高度的計(jì)算 ....................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 附屬設(shè)備的選型計(jì)算 .................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 回收塔及其附屬設(shè)備的計(jì)算選型 ....................................................................................... 17 物料衡算 ..................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 熱量衡算 ..................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 理論塔板數(shù)的計(jì)算 ....................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 回收塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 填料層高度的計(jì)算 ....................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 附屬設(shè)備的選型計(jì)算 .................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 致謝 .............................................................................................................................................. 19 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 20 附錄 .................................................................................................................. 21 前 言 二甲醚為易燃 氣體 。與空氣混合能形成爆炸性混合物。接觸熱、火星、 火焰 或氧化劑易燃燒爆炸。接觸空氣或在光照條件下可生成具有潛在爆炸危險(xiǎn)性的過(guò)氧化物，密度比 空氣 大，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)。 二甲醚的理化性質(zhì)比較獨(dú)特，熱植高，無(wú)毒、無(wú)害， 具有潛在的廣泛用途，除作為有機(jī)化工原料廣泛用于制藥、染料、農(nóng)藥等，還用于替代氟里昂用作汽溶膠噴射劑和制冷劑，由于其良好的燃料性能，具有實(shí)用、通用、環(huán)保、安全、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)，最近作為民用代用燃料和柴油代用燃料，二甲醚受到人民的日益重視。 20 世紀(jì) 70 年代，二甲醚開(kāi)始被用作氣霧劑，以取代破壞臭氧層的氟里昂。近幾年來(lái)，在各國(guó)尋求清潔燃料的過(guò)程中，二甲醚的良好燃燒性能和低污染排放的特性使其日益受到重視。二甲醚作為清潔燃料具備如下特征：（ 1）資源量豐富，來(lái)源廣；（ 2）環(huán)境友好，其排放物對(duì)環(huán)境的影響很小；（ 3）技術(shù)可 行、成熟，可在大范圍內(nèi)使用；（ 4）經(jīng)濟(jì)可行，其成本有競(jìng)爭(zhēng)力；（ 5）易于實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)行所需要的基礎(chǔ)設(shè)施和現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施基本相容，不需要另裝一套裝置。 本設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)潔明暢，工藝條件溫和，操作簡(jiǎn)易方便。而且設(shè)備臺(tái)數(shù)較少，設(shè)備制作立足于國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀，均能在國(guó)內(nèi)制造而不需進(jìn)口，可大大降低項(xiàng)目投資。按國(guó)家現(xiàn)行基本建設(shè)政策和市場(chǎng)價(jià)格對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行了財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)計(jì)算。工程總投資估算值 萬(wàn)元，項(xiàng)目的內(nèi)部收益率所得稅前為 ，高于基準(zhǔn)收益率 12%。其它各項(xiàng)效益指標(biāo)及盈虧平衡分析結(jié)果均表明本項(xiàng)目具有很強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。上述各方面問(wèn) 題的研究結(jié)果表明， 4 萬(wàn)噸 /年二甲醚項(xiàng)目符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和未來(lái)能源市場(chǎng)發(fā)展方向，市場(chǎng)預(yù)測(cè)樂(lè)觀，工藝方案合理，工藝技術(shù)成熟可靠，投資估算和財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)結(jié)果也表明項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益明顯。 本設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和圖紙兩部分。說(shuō)明書(shū)主要包括工藝流程的確定，物料衡算，熱量衡算，工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型，廠房平面布置 ， 還有進(jìn)行 初步的 經(jīng)濟(jì)分析等。圖紙包括工藝流程圖，主設(shè)備圖，車間布置平面 等 。 1 1 文獻(xiàn)綜述 二甲醚 概述 二甲醚的發(fā)展現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 70 年代，二甲醚開(kāi)始被用作氣霧劑，以取代破壞臭氧的氟利 昂。近幾年來(lái)，在各國(guó)尋求清潔車用替代燃料的過(guò)程中，二甲醚的良好燃燒性能和低污染排放特性使其日益受到重視。 二甲醚（ DME）常溫常壓下是一種無(wú)色低毒的可燃性氣體，性能與液化石油氣相似，燃燒時(shí)不析碳，無(wú)殘液，燃燒廢氣無(wú)毒，是一種理想的清潔燃料。 DME 還是一種新型的 、 理想的 、 可替代車用燃料的“ 21 世紀(jì)的綠色燃料”。隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重及石油資源的日益匱乏，對(duì)二甲醚的需求量迅速增加，因此二甲醚的合成研究已成為各國(guó)科技人員的研究焦點(diǎn)。 二甲醚是 21 世紀(jì)的超清潔燃料，無(wú)論是作為民用燃料 、 或替代柴油 、 汽油作為汽車燃料 、 或是用于發(fā)電，其制備 、 儲(chǔ)運(yùn)等都比較容易解決，并能促進(jìn)新一代汽車 、 電力等工業(yè)的發(fā)展。 目前，二甲醚發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題在于配套措施不完善 、 市場(chǎng)發(fā)展不成熟 、 二甲醚使用觀念有待更新。 二甲醚的傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用及其拓展 （ 1）傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用 第一， 做氣霧劑、制冷劑和發(fā)泡劑 。 DME 作為 停止使用的 氯氟烴的替代物，在氣霧劑制品中顯示出良好的性能，如： ① 不污染環(huán)境，對(duì)臭氧破壞系數(shù)為零； ② DME 在水中溶解度為 34%，若加 6%的乙醇，則可與水混溶，它與各種樹(shù)脂也有極高的溶解能力； ③ 毒性很微弱，用在化妝品上觀察不到有什么問(wèn) 題； ④ 可用水或氟制劑作阻燃劑； ⑤ 使噴霧產(chǎn)品不易致潮， 加之與其他氣霧劑相比， 其成本低、價(jià)格便宜從而被認(rèn)為是新一代理想的氣霧推進(jìn)劑。在西歐各國(guó)已經(jīng)成為民用氣溶膠制品的氯氟烴的替代品。目前 DME 在世界噴射劑的用量中居第二位，僅次于碳?xì)浠衔铮?其次，由于 DME 容易液化的特性，許多國(guó)家正在開(kāi)發(fā)以 DME代替氯氟烴做制冷劑的技術(shù) 。 Bohnenn 報(bào)道了用 DME 與氟里昂混合制成特種制冷劑，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)后，認(rèn)為隨著 DME 含量的增加，制冷能力增加，能耗降低 并且在冷凍食品時(shí)可免除異味和臭味 。另外 Kohl 等人報(bào)道了以 DME、丙烷、丁 烷制無(wú)氟制冷劑的方法。 第二， DME 作為化學(xué)中間體，主要用于制造硫酸二甲酯。 DME 同發(fā)煙硫酸反應(yīng)可以生成硫酸二甲酯；同苯胺反應(yīng)生成高純 N， N二甲基苯胺，脫水成乙烯，羰基化可以制取醋酸甲酯；與硫化氫反應(yīng)生成二甲基硫醚，進(jìn)而可生成二甲基亞砜。 除此之外 DME 還是重要的化工原料 ,可用于許多精細(xì)化學(xué)品的合成 ,同時(shí)在輕化、制藥、燃料、農(nóng)藥等工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途。 （ 2）新近拓展的應(yīng)用領(lǐng)域 作為新型高效清潔燃料是 DME 應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)嶄新的拓展應(yīng)用領(lǐng)域 。 DME 作為民用燃料比液化氣具有更優(yōu)良的物理化學(xué)性能（如表 1， 表 2 所示）。由于 DME 的分子結(jié)構(gòu)與烴類不同，只有 CH與 CO 鍵，沒(méi)有 CC 鍵，所以燃燒時(shí)無(wú)黑煙， CO 與 NOx 排放量很低，符合潔凈燃料的要求；而且 2 燃燒性能良好，燃燒廢氣無(wú)毒，完全符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；單一組成，無(wú)殘液；在室溫下可壓縮成液體，用現(xiàn)有的液化石油氣罐盛裝，燃具與 LPG 基本通用，是優(yōu)良的民用潔凈燃料。當(dāng)溫度在 37． 8℃時(shí)，二甲醚的蒸汽壓低于 1378kPa，符合液化石油氣的要求（如表 11）所示。 表 1 DME 液化氣與液化石油氣性質(zhì)比較 項(xiàng)目 分子量 壓力 Mpa (60℃ ) 燃燒溫度 ℃ 爆炸下限 % 理論 空氣量 預(yù)混氣熱值 KJ/ m3 LPG DME 2055 2250 3903 4219 表 2 DME 與 0＃柴油的比較 對(duì)比項(xiàng)目 DME 0＃柴油 分子量 190～ 220 沸點(diǎn)（℃） 180～ 360 十六烷值 55～ 60 40～ 50 低熱值（ kJ/kg） 28840 42500 理論空燃比 9 氧含量（ %） — 硫化物 — 有 國(guó)內(nèi)二甲醚市場(chǎng)簡(jiǎn)況 現(xiàn)狀 中國(guó) DME 生產(chǎn)起步較晚，但發(fā)展加快。 1994 年廣東中山化工廠建成 2500 噸 /年 DME 生產(chǎn)裝置。此前，只有江蘇昆山化工廠有少量生產(chǎn)。近幾年，國(guó)內(nèi)陸續(xù)又有一些廠家投產(chǎn) DME，其中生產(chǎn)規(guī)模較大的有山東臨沂魯明化工有限公司、廣東中山精細(xì)化工實(shí)業(yè)有限公司、江蘇吳縣合成化工廠、江蘇昆山化工原料廠、 湖南雪納新能源有限公司﹑ 山東久泰科技股份有限公司 及 瀘天化公司等企業(yè)，年總產(chǎn)量已超過(guò) 50 萬(wàn)噸。 近年來(lái)，我國(guó) DME 的生產(chǎn)發(fā)展迅速。 2020 年全國(guó) DME 總生產(chǎn)能力僅有 萬(wàn)噸 /年，產(chǎn)量約為2 萬(wàn)噸 /年，開(kāi)工率處于 63％ 的較低水平。到 2020 年，發(fā)展到 30 多家生產(chǎn)企業(yè)，年生產(chǎn)能力約 48 萬(wàn)噸，產(chǎn)量約 32 萬(wàn)噸，開(kāi)工率 67%。 4 年間能力和產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，起年均增長(zhǎng)率分別為 79%和 96%。 寧夏銀川正在籌劃 的 年產(chǎn) 83 萬(wàn)噸 DME 項(xiàng)目， 計(jì)劃今年年底投產(chǎn)， 初步?jīng)Q定采用美國(guó)空氣產(chǎn)品與化學(xué)品公司技術(shù)。計(jì)劃投資 億元。寧夏石化集團(tuán)公司、中煤四達(dá)礦業(yè)公司、西安交通大學(xué)、原化工部第二設(shè)計(jì)院、中國(guó)成達(dá)化學(xué)工程公司等參與合作。該項(xiàng)目將由煤炭為起始原料生產(chǎn) DME。項(xiàng)目建設(shè)將分二個(gè)階段，第一階段生產(chǎn) 21 萬(wàn)噸 /年，第二階段再擴(kuò)增 62 萬(wàn)噸 /年。由美國(guó) 貿(mào)易發(fā)展署出資援助招標(biāo)、美國(guó)福陸公司中標(biāo)所作的寧夏煤基 DME（一期） 83 萬(wàn)噸／年項(xiàng)目報(bào)告已于 2020 年 4月完成， 后因資金技術(shù)問(wèn)題 項(xiàng)目 尚未 啟動(dòng)。寧夏煤炭資源豐富，但因?yàn)榈靥幬鞑?，且鄰省陜西、?nèi)蒙古、甘肅等均為富煤省份，煤炭外運(yùn)十分困難。寧夏決定大力發(fā)展電力和煤化工等產(chǎn)業(yè)，建設(shè)大型DME 廠是其中一項(xiàng)。美國(guó)政府出資 萬(wàn)美元對(duì)該項(xiàng)目給予援助。 3 近幾年 DME 生產(chǎn)規(guī)模較大的有山東臨沂魯明化工有限公司、廣東中山精細(xì)化工實(shí)業(yè)有限公司、江蘇吳縣合成化工廠、江蘇昆山化工原料廠、湖南雪納新能源有限公司、山東久泰科技股份有限 公司等企業(yè)，年總產(chǎn)量已超過(guò) 10 萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)上述大部分企業(yè)生產(chǎn)的 DME 產(chǎn)品主要面向氣霧劑市場(chǎng)， 2020年總生產(chǎn) 3500 萬(wàn) t/a 左右。 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)預(yù)測(cè) 第一， DME 作為柴油替代燃料或摻燒汽油市場(chǎng)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)柴油和汽油的需求量每年增長(zhǎng)的幅度不斷加大。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前柴油的需求量每年的速度增長(zhǎng)為 7%，預(yù)計(jì)到 2020年我國(guó)對(duì)進(jìn)口石油的依存度將超過(guò) 50%。尤其是我國(guó)環(huán)保能源特別是潔凈車用燃料一直十分緊缺，因此發(fā)展清潔車用燃料成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。 DME 作為柴油替代能源在性能上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而作為汽油添加劑進(jìn)行摻燒在理論上證明可以提升汽油的品質(zhì)，且技術(shù)方面不存在難以克服的問(wèn)題，因此這是一個(gè)普遍看好的市場(chǎng)。 第二， DME 混烴燃料市場(chǎng)。目前我國(guó)液化氣年消費(fèi)量在 3500 萬(wàn)～ 4000 萬(wàn)噸，每年約需進(jìn)口 2020萬(wàn)噸。 DME 作為超潔凈能源，與液化氣相比在性能上具有顯著的優(yōu)勢(shì)。如果用 DME 替代進(jìn)口液化氣，將至少形成約 2020 萬(wàn)噸／年的 DME 需求。 第三， DME 作為 日用化工原料及化工中間體 市場(chǎng)。 DME 除作為燃料以外，主要用于制氣霧劑、制冷劑和發(fā)泡劑。 DME 進(jìn)入這一市場(chǎng)的特點(diǎn)是附加值高，因而利潤(rùn)空間 極大。 我國(guó)早期二甲醚的生產(chǎn)能力很低，只有江蘇吳縣合成化上廠、武漢硫酸廠等少數(shù)幾個(gè)廠家生產(chǎn)，總產(chǎn)量約為 3000 噸 /年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，高純度二甲醚 (%)全部依賴進(jìn)口。近年來(lái)，我國(guó)在二甲醚液化氣、醇醚燃料等方面取得了突破性進(jìn)展。其中中科院山西煤化所研制的甲醇制二甲醚催化劑，催化與分離精制工藝，可用于生產(chǎn)燃料級(jí)（ 95%一 98%)與化工級(jí) (99%)二甲醚，特別適合于已有甲醇的中小氮肥廠建立中小規(guī)模 (100 住一 3000 噸 /年 )的生產(chǎn)裝置。上海石油化工研究院開(kāi)發(fā)成功的二甲醚反應(yīng)蒸餾新技術(shù)，具有 過(guò)程簡(jiǎn)單