【正文】 . 2 5 ) 2 4 . 5 3p WFC t t? ? ? ? ? ? ? 水 )(1)(2 ??????? FLDp ttC )(1)(2 ??????? FWp ttC )() 2 ()]1([ ??????????????? txCxCdtC DpDpp )()9 9 0 8 ()]1([ ?????????????????? txCxCdtC WpWpp 則有 65. 0168. 25 ( ) ppQ D C dt D C t? ? ? ? ? ? ? ? ??kcal/h 3 6 2 7 5 ????????? ? tCWdtCWQ ppWkcal/h 對全塔進行熱量衡算 CWDSF Q ???? 為了簡化計算，以進料焓，即 ℃時的焓值為基準做熱量衡算 FCWDS Q ???? k m o lk c a lQ FCWDS / 7??????????? 塔釜熱損失為 10%，則 η=，則 hk c a l SS / 1006 77 ?????? ? 式中 SQ—— 加熱器理想熱負荷； SQ?—— 加熱器實際熱負荷； DQ—— 塔頂餾出液帶出熱量； WQ—— 塔底帶出熱量。本設計選用 20℃ 的冷卻水，選升溫 10℃ ，即冷卻水的出口溫度為 35℃ 。燃料燃燒所排放的煙道氣 溫度可達 1001000℃ ，適用于高溫加熱，缺點是煙道氣的比熱容及傳熱膜系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。結合甲醇脫水反應式可得下式： OHOCHCHOHCH 23332 ?? ? ?330 00 0 10 99 .9% 32 .04( 2 ) / 80 % 90 % 80 41 .29 58 / h 30 0 24 46 .07?? ? ? ? ?? kg 汽化塔及其附屬設備的計算選型 物料衡算 已知 F′=， xF′=90%， xD′=99%,xW′=%（以上均為質(zhì)量百分數(shù)）， k m o lkgMk m o lkgMk m o lkgM O C HCHOHOHCH /,/,/3323 ??? 摩爾分率： %???Fx %???Dx %???Wx 進料平均相對分子質(zhì)量 M 平均 =% +% =則進料摩爾流量為： ‘平 均 k / m o l hM?? 蘭州交通大學 畢業(yè)設計 7 總物料 WDF ?? ； 易揮發(fā)組分 WDF WxDxFx ?? 帶入數(shù)據(jù)解得： D=塔頂產(chǎn)品平均相對分子質(zhì)量 為 M=%+(%)=塔頂產(chǎn)品質(zhì)量流量 為 D==塔釜產(chǎn)品平均相對分子質(zhì)量 為 M=%+(%)=塔釜產(chǎn)品質(zhì)量流量 為 W==表 物料衡算結果表 單位 進料 F 塔頂 D 塔釜 W 物料 kg/h kmol/h 組成 質(zhì)量分率 摩爾分率 90% % 99% % % % 表 甲醇 水平衡時的 t、 x、 y 數(shù)據(jù) 平衡 溫度 t 100 85 78 液相 甲醇 x 0 氣相 甲醇 y 0 平衡 溫度 t 70 68 液相 甲醇 x 100 氣相 甲醇 y 100 根據(jù)汽液平衡表（即 xyt 表），利用內(nèi)插法求 解 塔頂溫度 tLD、 tVD 6 6 . 99 8 . 2 4 8 7 . 4 1 6 5 . 0 11 0 0 8 7 . 4 1 6 4 . 7 6 6 . 9LD LDt tC?? ? ? ? ??? 塔釜溫度 tW 1001 0 0 9 2 . 9 9 9 . 6 20 5 . 3 1 0 . 2 8 1 8 0W Wt tC?? ? ? ? ??? 進料液溫度 tF 6 8 . 06 8 . 7 0 7 0 . 0 6 8 . 2 58 5 . 6 2 6 8 . 4 9 8 3 . 5 0 8 5 . 6 2F Ft tC?? ? ? ? ??? 蘭州交通大學 畢業(yè)設計 8 回流比的確定：由表 的數(shù)據(jù) 繪制 xy圖 T xy f o r C H 4 O / H 2 OL i q u i d / Va p o r M o l e f ra c C H 4 OTemperature C0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 070.075.080.085.090.095.0100.0105.0T x 0 . 1 M PaT y 0 . 1 M Pa 由圖可知進料平衡曲線為不正常平衡曲線，為減小誤差，用作圖法求最小回流比 minR ,由點 a（ XD,XD）向平衡線作切線，交軸于 b（ 0， ），即精餾操作線截距9 8 .2 4 / ( 1) 2 1 .3R ??，所以 m in9 8 .2 4 / ( 1) 2 1 .3R ??，所以 min ? 。該型催化劑在制備過程添加少量稀土元素，無有毒重金屬組份。 DME 合成塔中發(fā)生的化學反應為放熱反應。在塔頂回流罐中的液體一部分成為精餾塔回流液，而另一部分成為 DME 產(chǎn)品，產(chǎn)品被送出界區(qū)貯存。 氣相甲醇 釜殘液 釜殘液 釜殘液 回收甲醇 產(chǎn)品 DME（≥ %） 圖 二甲醚生產(chǎn)工藝流程方框圖 原料甲醇 甲醇汽化 合成塔 （甲醇氣相脫水） 冷凝、 氣液分離 初餾塔 回收塔 DME 精餾塔 蘭州交通大學 畢業(yè)設計 5 (2)反應 在 DME 合成反應器中產(chǎn)生的反應如下所示 : OHOCHCHOHCH 23332 ?? ，該反應為放熱反應。 （二） 合成氣直接合成二甲醚 傳統(tǒng)的 DME 生產(chǎn)方法，一直采用兩個截然不同的步驟。 X, k4 D! _! o9 { 蘭州交通大學 畢業(yè)設計 4 2 DME 產(chǎn)品方案及工藝流程介紹 產(chǎn)品品種、規(guī)格、質(zhì)量指標及擬建規(guī)模 產(chǎn)品品種： 二甲醚 擬建規(guī)模： 3萬噸 /年 年操作日： 300 天 （ 7200h） 生產(chǎn)方法簡述 二甲醚的生產(chǎn)方法主要有一步法和二步法兩種。還具有優(yōu)良的混溶性，能同大多數(shù)極性和非極性有機溶劑混溶。甲醇不能與脂肪烴類化合物相互溶，但可以和水以及乙醇等許多有機液體互溶。① DME 的分子結構中沒有 CC 鍵，所以燃燒時不產(chǎn) 生黑煙， CO 與 NOx排放量很低，符合潔凈燃料的要求；②燃燒性能良好，燃燒廢氣無毒，完全符合衛(wèi)生標準；③單一組成，無殘液；④在室溫下可壓縮成液體，可用現(xiàn)有的液化石油氣罐盛裝，是優(yōu)良的民用潔凈燃料。 第二， DME 作為化學中間體，主要用于制造硫酸二甲酯。 二甲醚（ DME）常溫常壓下是一種無色低毒的可燃性氣體，與液化石油氣的性能相似，燃燒廢氣無毒，可作為清潔燃料使用。 本設計流程簡潔，操作簡易，工藝條件溫和 ，而且設備臺數(shù)較少，設備制作立足于國內(nèi)現(xiàn)狀，可大大降低項目投資 。也是柴油發(fā)動機的理想燃料，與甲醇燃料 汽車相比，不存在 汽車冷啟動 問題。如高純度的二甲醚可代替氟里昂用作氣溶膠噴射劑和致冷劑，減少對大氣環(huán)境的污染和 臭氧層 的破壞。 設計結果達到了設計課題的要求，完成了二甲醚的生產(chǎn)工工藝的初步設計，完成了物料、熱量、設備等的相關計算。與甲烷一樣，被期望成為 21 世紀的能源之一。 614 周：應用 Cad 畫圖，做出 PID、 PFD 圖。 分類號 編號 蘭 州 交 通 大 學 畢 業(yè) 論 文 年產(chǎn) 3 萬噸二甲醚的初步工藝設計 Primary for the Manufacturing Process of Dimethyl ether 30Kt/a 蘭州交通大學 畢業(yè)論文（設計）任務書 院（系）：化學化工學院 姓名 學號 20xx07042 畢業(yè)屆別 20xx 專業(yè) 化學工程與工藝 畢業(yè)論文（設計）題目 年產(chǎn) 3萬噸二甲醚的初步工 業(yè)設計 指導教師 學歷 博士 職稱 教授 所學專業(yè) 化學工程 具體要求 (主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等 )： 確定以甲醇脫水法作為本設計的工藝生產(chǎn)方法 ,通過物料衡算和熱量衡算來確定設備工藝參數(shù)和消耗工藝指標 ,同時對 DME 生產(chǎn)過程中的安全注意事項及“三廢”治理作了相關說明，對整個裝置進行了簡單初步評價。 1516周：整理完成設計。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。 [關鍵詞 ]二甲醚 ；甲醇 ；工藝設計 [Abstract]As LPG and oil alternative fuel, DME has been 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 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 gasphase process. This process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. The design result reached the requirements of the design issues, pleted the DME production process design, finished materials, thermal, etcrelated calculations. [Keywords]dimethyl ether； methanol； process design 目錄 前言 ................................................................................... 1 1 文獻綜述 ............................................................................. 2 二甲醚概述 ......................................................................... 2 原料說明 ........................................................................... 3 二甲醚的性質(zhì) ....................................................................... 3 2 DME 產(chǎn)