【正文】 ................................................. 42 填料塔液體分布裝置 ................................................................................................. 43 填料塔壁厚的計(jì)算 ...................................................................................................... 44 結(jié) 論 .............................................................................................................45 致 謝 ................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................47 附 錄 .............................................................................................................48 I 年產(chǎn) 15萬(wàn)噸甲醇合成二甲醚工藝設(shè)計(jì) 摘要 ： 作為 LPG 和石油類的替代燃料，目前二甲醚 (DME)倍受注目。 DME 是具有與 LPG 的物理性質(zhì)相類似的化學(xué)品，在燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生破壞環(huán)境的氣體，能便宜 而大量地生產(chǎn)。與甲烷一樣，被期望成為 21 世紀(jì)的能源之一。目前生產(chǎn)的二甲醚基本上由甲醇脫水制得，即先合成甲醇，然后經(jīng)甲醇脫水制成二甲醚。甲醇脫水制二甲醚分為液相法和氣相法兩種工藝，本設(shè)計(jì)采用氣相法制備二甲醚工藝。將甲醇加熱蒸發(fā)，甲醇蒸氣通過(guò) γ A12O3催化劑床層 ,氣相甲醇脫水制得二甲醚。 通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算得到二甲醚精餾塔的填料層總高是 米，精餾段的填料層高度為 米，提留段的填料層高度為 米。填料塔的塔徑為 米，塔高為： 米。 經(jīng)過(guò)精餾 得到最終 含量 為 %的二甲醚 ，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。 關(guān) 鍵詞： 二甲醚 ； 甲醇 ； 工藝設(shè)計(jì) ； 精餾 II The process design of 150kt/a dimethyl ether prepared by methanol 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 bustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to bee 21st century energy resources. DME is prepared by methanol dehydration, namely, synthetic methanol first and then methanol dehydration to dimethyl ether by methanol dehydration. Methanol dehydration to DME is divided into two kinds of liquid phase and gasphase process. This design uses a process gas of dimethyl ether prepared by dimethyl. Heating methanol to evaporation, methanol vapor through the γA12O3 catalyst bed, vapor methanol dehydration to dimethyl ether by. Dimethyl ether is obtained by design calculation of rectification tower packing layer is meters high,always rectifying packing layer height is meters,the stripping section of packing layer height is packed tower diameter is . The packed tower height is meters. Finally by the distillation of dimethyl ether content reached %,achieved the desired goal. Key words: dimethyl ether。 methanol。 process design。 rectification 1 引 言 二甲醚又稱甲醚、木醚、氧二甲， (Dimethyl Ether，簡(jiǎn)稱 DME)是最簡(jiǎn)單的脂肪醚重要的甲醇下游產(chǎn)品之一， 分子式 C2H6O，是乙醇的同分異構(gòu)體，結(jié)構(gòu)式 CH3— O— CH3，分子量 ，是一種無(wú)色、無(wú)毒、無(wú)致癌性、腐蝕性小的產(chǎn)品。 DME 因 二甲醚的理化性質(zhì)比較獨(dú)特，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)， 因其燃燒效果好和污染少而被稱為 “ 清潔燃料 ” ，最近作為民用代用燃料和柴油代用 燃料，引起廣泛關(guān)注。 （ 1）替代氯氟烴作氣霧劑 [23]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。（ 2） 用作制冷劑和發(fā)泡劑，由于 DME 的沸點(diǎn)較低，汽化熱大，汽化效果好，其冷凝和蒸發(fā)特性接近氟氯烴，因此 DME 作制冷劑非常有前途。國(guó)內(nèi)外正在積極開(kāi)發(fā)它在冰箱、空調(diào)、食品保鮮劑等方面的應(yīng)用，以替代氟里昂。關(guān)于 DME 作發(fā)泡劑，國(guó)外已相繼開(kāi)發(fā)出利用 DME 作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、熱塑聚酯泡沫的發(fā)泡劑。發(fā)泡后的產(chǎn)品，孔的大小均勻，柔韌性、耐壓性、抗裂性等性能都有所增強(qiáng)。（ 3）用作化工原料 ， DME 作為一種重要的化工原料 ,可合成多種化學(xué)品及參與多種化學(xué)反應(yīng)：與 SO3反應(yīng)可制得硫酸二甲酯；與 HCl 反應(yīng)可合成烷基鹵化物；與苯胺反應(yīng)可合成 N , N 二甲基苯胺；與 CO 反應(yīng)可羰基合成乙酸甲酯、醋酐，水解后生成乙酸；與合成氣在催化劑存在下反應(yīng)生成乙酸乙烯；氧化羰化制碳酸二甲酯 。 與 H2S 反應(yīng)制備二甲基硫醚。此外，利用 DME 還可以合成低烯烴、甲醛和有機(jī)硅化合物。（ 4）用作燃料， 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 14300 萬(wàn)元，2 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，15 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)明書和圖紙兩部分。說(shuō)明書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)及選型等。圖紙包括工藝流程圖，主設(shè)備圖等。 3 第 一 章 文獻(xiàn)綜述 二甲醚概況 二甲醚的發(fā)展?fàn)顩r 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?，其次，由?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。 4 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。 (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 ，表 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；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 ）所示。 表 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 ( 3/KJm ) LPG DME 2055 2250 3903 4219 5 表 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。 20xx 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 20xx 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