【正文】 年產(chǎn)15萬噸甲醇合成二甲醚工藝設(shè)計 The Process Design of 150kt/a Dimethyl Ether Prepared by Methanol 目 錄摘要 IAbstract II引 言 1第一章 文獻綜述 3 二甲醚概況 3 二甲醚的發(fā)展?fàn)顩r 3 二甲醚的傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用及其拓展 4 國內(nèi)二甲醚市場簡況 5 現(xiàn)狀 5 國內(nèi)市場預(yù)測 7 國外二甲醚市場簡況 8 現(xiàn)狀 8 國外市場預(yù)測 10 原料說明 11 物理性質(zhì) 11 化學(xué)性質(zhì) 12 二甲醚的性質(zhì) 12 化學(xué)性質(zhì) 12 物理性質(zhì) 13 DME的毒性 13第二章 工藝流程介紹 14 14 甲醇脫水制二甲醚 14 合成氣直接合成二甲醚 15 工藝流程說明 17 原料甲醇 18 反應(yīng) 18 合成氣冷卻 18 二甲醚精餾 18 甲醇塔和二甲醚精餾塔 18 19 19 二甲醚產(chǎn)品指標(biāo) 19 催化劑的使用 20第三章 塔設(shè)備計算及選型 21 汽化塔及其附屬設(shè)備的計算選型 21 物料衡算 21 熱量衡算 23 理論板數(shù)、塔徑、填料選擇及填料層高度的計算 27 汽化塔附屬設(shè)備的選型計算 32 合成塔物料衡算 33 精餾塔及其附屬設(shè)備的計算選型 33 物料衡算 34 熱量衡算 35 附屬設(shè)備的選型計算 37 理論塔板數(shù)的計算 38 精餾塔主要尺寸的設(shè)計計算 38 塔徑設(shè)計計算 40 填料層高度的計算 42 填料塔液體分布裝置 43 44結(jié) 論 45致 謝 46參考文獻 47附 錄 48年產(chǎn)15萬噸甲醇合成二甲醚工藝設(shè)計摘要：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，在燃燒時不會產(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γA12O3催化劑床層,氣相甲醇脫水制得二甲醚。，塔高為：。%的二甲醚，達到了預(yù)期的目標(biāo)。關(guān)鍵詞：二甲醚；甲醇；工藝設(shè)計；精餾 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。 rectificationII引 言二甲醚又稱甲醚、木醚、氧二甲，(Dimethyl Ether，簡稱 DME)是最簡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，是一種無色、無毒、無致癌性、腐蝕性小的產(chǎn)品。DME因二甲醚的理化性質(zhì)比較獨特，除作為有機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，具有實用、通用、環(huán)保、安全、質(zhì)優(yōu)價廉的優(yōu)點，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70年代，二甲醚開始被用作氣霧劑，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。國內(nèi)外正在積極開發(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，國外已相繼開發(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。（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、甲醛和有機硅化合物。（4）用作燃料，近幾年來，在各國尋求清潔燃料的過程中，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，來源廣；（2）環(huán)境友好，其排放物對環(huán)境的影響很?。唬?）技術(shù)可行、成熟，可在大范圍內(nèi)使用；（4）經(jīng)濟可行，其成本有競爭力；（5）易于實現(xiàn)，其運行所需要的基礎(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)計流程簡潔明暢，工藝條件溫和，操作簡易方便。而且設(shè)備臺數(shù)較少，設(shè)備制作立足于國內(nèi)現(xiàn)狀，均能在國內(nèi)制造而不需進口，可大大降低項目投資。按國家現(xiàn)行基本建設(shè)政策和市場價格對本項目進行了財務(wù)評價計算。工程總投資估算值14300萬元，%，高于基準收益率12%。其它各項效益指標(biāo)及盈虧平衡分析結(jié)果均表明本項目具有很強的抗風(fēng)險能力。上述各方面問題的研究結(jié)果表明，15 萬噸/年二甲醚項目符合國家產(chǎn)業(yè)政策和未來能源市場發(fā)展方向，市場預(yù)測樂觀，工藝方案合理，工藝技術(shù)成熟可靠，投資估算和財務(wù)評價結(jié)果也表明項目經(jīng)濟效益明顯。本設(shè)計包括設(shè)計說明書和圖紙兩部分。說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)計及選型等。圖紙包括工藝流程圖，主設(shè)備圖等。第一章 文獻綜述 二甲醚概況 二甲醚的發(fā)展?fàn)顩r自20世紀70年代，二甲醚開始被用作氣霧劑，以取代破壞臭氧的氟利昂。近幾年來，在各國尋求清潔車用替代燃料的過程中，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色低毒的可燃性氣體，性能與液化石油氣相似，燃燒時不析碳，無殘液，燃燒廢氣無毒，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世紀的綠色燃料”。隨著環(huán)境污染的日益嚴重及石油資源的日益匱乏，對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科技人員的研究焦點。二甲醚是21世紀的超清潔燃料，無論是作為民用燃料、或替代柴油、汽油作為汽車燃料、或是用于發(fā)電，其制備、儲運等都比較容易解決，并能促進新一代汽車、電力等工業(yè)的發(fā)展。目前，二甲醚發(fā)展的關(guān)鍵問題在于配套措施不完善、市場發(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，對臭氧破壞系數(shù)為零；②DME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、價格便宜從而被認為是新一代理想的氣霧推進劑。在西歐各國已經(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，僅次于碳氫化合物，其次，由于DME容易液化的特性，許多國家正在開發(fā)以DME代替氯氟烴做制冷劑的技術(shù)。Bohnenn報道了用DME與氟里昂混合制成特種制冷劑，通過大量實驗后，認為隨著DME含量的增加，制冷能力增加，能耗降低并且在冷凍食品時可免除異味和臭味。另外Kohl等人報道了以DME、丙烷、丁烷制無氟制冷劑的方法。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（，）。由于DME的分子結(jié)構(gòu)與烴類不同，只有CH與CO鍵，沒有CC鍵，所以燃燒時無黑煙，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，燃燒廢氣無毒，完全符合衛(wèi)生標(biāo)準；單一組成，無殘液；當(dāng)溫度在37．8℃時，二甲醚的蒸汽壓低于1378kPa，符合液化石油氣的要求（）所示。 DME液化氣與液化石油氣性質(zhì)比較項目分子量壓力Mpa(60℃)燃燒溫度(℃)爆炸下限(%)理論空氣量預(yù)混氣熱值()LPGDME2055225039034219 DME與0＃柴油的比較對比項目DME0＃柴油分子量190～220沸點（℃）180～360十六烷值55～6040～50低熱值（kJ/kg）2884042500理論空燃比9氧含量（%）—硫化物—有 國內(nèi)二甲醚市場簡況 現(xiàn)狀中國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、廣東中山精細化工實業(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50萬噸。近年來，我國DME的生產(chǎn)發(fā)展迅速。，產(chǎn)量約為2萬噸/年，開工率處于63％的較低水平。到2006年，發(fā)展到30多家生產(chǎn)企業(yè)，年生產(chǎn)能力約48萬噸，產(chǎn)量約32萬噸，開工率67%。4年間能力和產(chǎn)量迅速增長，起年均增長率分