【正文】 氯甲酸甲酯，進(jìn)一步反應(yīng)生成碳酸二甲酯；（5） 裂解反應(yīng)在銅催化劑上，甲醇可裂解生成CO和H2，（1）化學(xué)性質(zhì)二甲醚在輻射或加熱條件下會(huì)分解成甲烷、乙烷、甲醛、二氧化碳及一氧化碳（產(chǎn)物取決于反應(yīng)條件及催化劑）。此外，二甲醚可與三氟化硼形成絡(luò)合物，其分子式（CH3）2OBF3，此絡(luò)合物在空氣中發(fā)煙，而在水或醇中則可分解。在常溫，常壓下為氣態(tài)，在壓力儲(chǔ)罐內(nèi)為液體。 30min 輕度麻醉人 吸入 、有窒息感 二甲醚的主要技術(shù)指標(biāo)高純度二甲醚的生產(chǎn)以甲醇為主要原材料，經(jīng)過催化轉(zhuǎn)化制成燃料級(jí)二甲醚，再經(jīng)精餾分離后制得高純度二甲醚氣體產(chǎn)品。表6 A級(jí)、B1級(jí)、B2級(jí)二甲醚氣體產(chǎn)品符合下表規(guī)定的技術(shù)要求項(xiàng)目指 標(biāo)A級(jí)B1級(jí)B2級(jí)感觀二甲醚含量m/m %≥水份m/m 106 ≤甲醇m/m 106 ≤其它雜質(zhì)m/m ％≤無色、無異味，常溫下為壓縮液體，略呈醇香952000000200000020010010050 （1）抽樣：Q/OCLX0022000，抽樣以一罐裝容器為一批（或以一中間計(jì)量貯藏罐為一批）抽樣方法 將鋼瓶取樣器稱重，打開采樣閥門，沖洗管線及接頭，立即將取樣器的截止閥與采樣點(diǎn)緊密連接，依次打開采樣點(diǎn)的閥門，取樣器截止閥和球閥，讓試樣沖洗取樣器，30秒后依次關(guān)閉取樣球閥，截止閥和采樣點(diǎn)閥門，從連接管線上取下鋼瓶，采樣工作結(jié)束。裝置： 氣相色譜儀（帶熱導(dǎo)池檢測器，氣體進(jìn)樣器及色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)） 微量注射器：5ml 鋼瓶取樣器：可用25mm內(nèi)徑的不銹鋼管與截止閥，球閥焊制而成 色譜柱用25%PEG1500涂于Porapak Q+GDX502=1+1裝填在Ф3mm，長4m的不銹鋼鋼柱中，要求緊密均勻。 m2 H2O、CH3OH標(biāo)準(zhǔn)樣中蒸餾水的質(zhì)量，g； m3H2O、CH3OH標(biāo)準(zhǔn)樣中無水甲醇的質(zhì)量，g；46—乙醇的分子量；18—水的分子量；32—甲醇的分子量。 C、二甲醚含量的測定①、在a條相同條件下，以絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線法使用色譜數(shù)據(jù)Q/OCLX0022000處理機(jī)得到NCHCOC2HC2HC3H6組份的體積百分含量（%） ②、在b條相同條件下，以絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線法使用色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)得到H2O、CH3OH組份的體積極百分含量（%）③、二甲醚體積百分（VDME）含量按下式計(jì)算： VDME(%)=100％(N2%+CH4%+CO2%+C2H4%+C2H6%+C3H6%+H2O%+CH3OH%)④、把體積百分含量換算成質(zhì)量百分含量 X(%)=N2%28+ CH4%16+ CO2%44+ C2H4%28+ C2H6%30+ C3H6%42+ H2O %18+ CH3OH %32+DME%46⑤、二甲醚（WDME）質(zhì)量百分含量按下式計(jì)算： WDME（%）=(VDME%46)/X% 水（W H2O）質(zhì)量百分含量按下式計(jì)算： M H2O（%）=（V H2O %18）/X% 甲醇（W CH3OH）質(zhì)量百分含量按下式計(jì)算： M CH3OH（%）=（V CH3OH %32）/X%2 DME產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 產(chǎn)品品種、規(guī)格、質(zhì)量指標(biāo)及擬建規(guī)模產(chǎn)品品種： 二甲醚擬建規(guī)模： 10萬噸/年年操作日： 300天 產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量指標(biāo)氣霧級(jí)(工業(yè)級(jí))二甲醚、燃料級(jí)二甲醚(1)氣霧級(jí)二甲醚質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))由于目前國內(nèi)尚無氣霧級(jí)二甲醚產(chǎn)品的國標(biāo)，參照國內(nèi)行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，氣霧級(jí)二甲醚產(chǎn)品應(yīng)符合下述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))項(xiàng)目 期望值二甲醚wt%≥ 甲醇wt% ≤ 水份wt%≤ (2)燃料級(jí)二甲醚質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))對(duì)燃料級(jí)二甲醚產(chǎn)品，目前也沒有相應(yīng)的國標(biāo)，參照國內(nèi)行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，燃料級(jí)二甲醚產(chǎn)品應(yīng)符合下述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn))項(xiàng)目 期望值二甲醚wt%≥ 93甲醇Wt% ≤ 3水份wt%≤ 1 產(chǎn)品方案分析及生產(chǎn)規(guī)模分析二甲醚是一種用途廣泛的化工產(chǎn)品，主要用作冷凍劑、溶劑、萃取劑、氣霧劑和燃料等。如果以二甲醚的熱值和目前廣泛使用的液化石油氣相比較，二甲醚的成本不能超過3000元。根據(jù)湖南、湖北、江西、廣東等地區(qū)的消費(fèi)情況，以及二甲醚技術(shù)的研發(fā)情況，當(dāng)前二甲醚作為資源尚處于推廣應(yīng)用階段，設(shè)計(jì)定為10萬噸/年，隨著市場的進(jìn)一步培育和開拓，屆時(shí)可再建更大規(guī)模的二甲醚裝置。（一）甲醇脫水制二甲醚二甲醚可由甲醇脫水制得。1965年，美國Mobil公司與意大利ESSO公司都曾利用結(jié)晶硅酸鹽催化劑進(jìn)行氣相脫水制備DME，其中Mobil公司使用了硅酸鋁比較高的ZSM一5型分子篩，其甲醇轉(zhuǎn)化率為70%，DME選擇性90%。我國化工部西南化工研究院也曾進(jìn)行過甲醇脫水制二甲醚的研究，考察了13x分子篩、氧化鋁及ZSM一5催化劑的性能，當(dāng)采用ZSM一5在200℃時(shí)，甲醇的轉(zhuǎn)化率可達(dá)75%一85%，選擇性大于98%。甲醇單程轉(zhuǎn)化率可達(dá)85%，選擇性幾乎100%，使用周期大于1000h。即甲醇的合成與甲醇脫水。國外自80年代后對(duì)此研究較多，較為典型的是丹麥托普索公司TIGAS工藝、日本三菱重工和COSMO石油公司聯(lián)合開發(fā)的AMSTG工藝。日本NKK公司的淤漿床反應(yīng)器方法，于1999年建成一套5噸/天的中試裝置。清華大學(xué)進(jìn)行的是三相淤漿床一步法合成反應(yīng)器的研究，己完成小試，正籌備中試。h)、H2/CO=CO2=l%一2%的條件下，合成氣中CO轉(zhuǎn)化率可達(dá)75%，DME選擇性84%。中國科學(xué)院大連化物所、清華大學(xué)等對(duì)此也進(jìn)行了一定的研究，前者制備了CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%，DME在有機(jī)產(chǎn)物中選擇性大于90%催化劑，后者就制備方法及反應(yīng)條件進(jìn)行了研究。與氣相一步法或多步法合成DME的工藝相比，該方法尤其適合于CO含量較高的煤基合成氣。據(jù)Topsoe稱，CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%一70%，催化劑以銅為基礎(chǔ)，同時(shí)也可生產(chǎn)甲醇和二甲醚。在反應(yīng)器中約80%的甲醇被轉(zhuǎn)化為二甲醚，%，二甲醚反應(yīng)為放熱反應(yīng)。含有DME的頂部氣體在二甲醚冷凝器中被大部分冷凝下來，然后送入二甲醚塔回流罐中，在二甲醚冷凝器中未冷凝的氣相作為燃料被放掉。頂部甲醇蒸汽在甲醇冷凝器(Ell0)的冷卻水冷凝，然后通過甲醇回流泵返回二甲醚合成系統(tǒng)，部分甲醇則回流到甲醇蒸餾塔，未冷凝氣體則作為尾氣放空。再經(jīng)計(jì)量后由工藝管道輸送至往復(fù)泵進(jìn)口循環(huán)使用，%，經(jīng)冷卻稀釋后直接輸送鍋爐房作為脫硫除塵補(bǔ)充循環(huán)水。DME合成塔中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)。再生周期≥300日。4主要塔設(shè)備計(jì)算及選型原料甲醇流量的估算：年產(chǎn)DME10萬噸，合成轉(zhuǎn)化率為80%（出去各步損失，按78%粗略估算），選擇性按100%計(jì)算，%。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá)1001000℃，適用于高溫加熱，缺點(diǎn)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。本設(shè)計(jì)選用20℃的冷卻水，選升溫10℃，即冷卻水的出口溫度為35℃。kmol1)Tc/K甲醇水10084309729由沃森公式計(jì)算塔頂溫度下的潛熱 ℃時(shí)，對(duì)甲醇： 蒸發(fā)潛熱 kcal/kmol對(duì)水，同理得 Tr2=，Tr1=蒸發(fā)潛熱 kcal/kmol對(duì)于全凝器作熱量衡算（忽略熱損失），選擇泡點(diǎn)回流，因?yàn)樗敿状己亢芨?，與露點(diǎn)相接近，所以 代入數(shù)據(jù)得 kcal/kmol kcal/h36冷卻劑的消耗量 kg/h（3）加熱器的熱負(fù)荷及全塔熱量衡算(℃)飽和水蒸氣為加熱介質(zhì)表11 甲醇、水在不同溫度下混合的比熱容[單位：kcal/(kg.℃)]甲醇水甲醇 水 則有 kcal/h kcal/h對(duì)全塔進(jìn)行熱量衡算 為了簡化計(jì)算，以進(jìn)料焓，℃時(shí)的焓值為基準(zhǔn)做熱量衡算 =++0=107 kcal/h塔釜熱損失為10%，則η=，則 kcal/h式中 ——加熱器理想熱負(fù)荷； ——加熱器實(shí)際熱負(fù)荷；——塔頂餾出液帶出熱量； ——塔底帶出熱量。目前，填料的開發(fā)與應(yīng)用仍是沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個(gè)方面進(jìn)行。（公式來源于《常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)》李功樣等編P109，數(shù)據(jù)來源于化學(xué)工程師手冊(cè)[4]P917和湖南科大化工原理課程設(shè)計(jì)P127）精餾段：=，= kg/m3 ，=，=250 ，= mPaHETP=4=2m 提餾段總壓降 全塔填料層總壓降 填料總高度 表19 填料層高度和壓強(qiáng)降計(jì)算匯總表參數(shù)精餾段提餾段全塔壓降總壓降/Pa填料層高度/m751336211115 汽化塔附屬設(shè)備的選型計(jì)算（1）甲醇回流冷凝器選用管殼式冷凝器，被冷凝氣體走管間，以便于及時(shí)排出冷凝液，采用逆流換熱?！??！?，則交換熱量為換熱器面積 查文獻(xiàn)選取換熱器型號(hào)為：Φ4503000，換熱面積F=（3）第二熱交換器的計(jì)算選型：原料液溫度由常溫25℃℃，第一熱交換器出來的熱流體由260℃降至170℃，傳熱系數(shù)取K=200 W/(m2逆流： T 170℃→100℃ t 35℃← 20℃℃進(jìn)入第一冷凝器的熱量：表21 沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表沸點(diǎn)/℃蒸發(fā)潛熱/(kj/mol)/K二甲醚甲醇水100由沃森公式計(jì)算平均溫度135℃下的潛熱 135℃時(shí)，對(duì)二甲醚：=/=(+135)/=，=/=()/=可以看出不能用沃森公式推算，結(jié)合化工工藝手冊(cè)乙醚在140℃下的蒸發(fā)潛熱，可估算二甲醚在此溫度下的蒸發(fā)潛熱為=135℃時(shí)，對(duì)水： =/=(+135)/=，=/=(+100)/=則， 對(duì)甲醇，同理得 = ，=則，于是混合液的汽化潛熱可由下式計(jì)算，取該條件下混合液體的比熱容=(kg℃)，則交換熱量為換熱系數(shù)取K=800 W/(m2二甲醚的比熱容采用摩爾定壓方程計(jì)算得出（數(shù)據(jù)來自于化學(xué)工程師手冊(cè)[4]P59），甲醇的比熱容查自于化工工藝手冊(cè)上冊(cè)[3]2702溫度下： kcal/(kmolK)溫度下： kcal/(kmolK)溫度下： ， 注：查于化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[3]2819塔頂 （2）塔頂以0℃為基準(zhǔn)，0℃時(shí)塔頂上升氣體的焓值為 （3）回流液的焓 kcal/(kmolK) （4）餾出液的焓 。K) 所以 （7）塔底殘液焓 。表26 查文獻(xiàn)[4]計(jì)算得二甲醚、甲醇的特殊點(diǎn)的粘度/cP溫度/℃===二甲醚甲醇已知： =，=，=，=500,L=，V= kg/h，A=。取K=700W/(m2表28 二甲醚甲醇平衡時(shí)的t、x、y數(shù)據(jù)平衡溫度/℃4050607080液相DME x/mol %氣相DME y/mol %平衡溫度/℃90100110120液相DME x/mol %氣相DME y/mol %00 物料衡算已知：進(jìn)料，根據(jù)物料衡算方程解得 采用泡點(diǎn)進(jìn)料q=1，由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法求得進(jìn)料溫度為 ℃此溫度下， 表29 物料衡算結(jié)果表物料流量（kmol/h）組成物料物流（kmol/h）進(jìn)料塔頂產(chǎn)品D塔底殘液W精餾段上升蒸汽量提餾段上升蒸汽量精餾段下降液體量提餾段下降液體量 熱量衡算（1）由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法可求塔頂溫度、塔底溫度、泡點(diǎn)溫度=℃ =℃ =℃注：下標(biāo)1為DME,下標(biāo)2為甲醇。℃)= kJ/(kmol℃)= kJ/(kmol℃)=(kmolK)]熱量Q（kj/h） 理論塔板數(shù)的計(jì)算塔頂溫度下， 塔底溫度下， 則全塔平均相對(duì)揮發(fā)度： 查天大化工原理下冊(cè)[10]P37吉利蘭圖得，解得N=（含釜）進(jìn)料液的相對(duì)揮發(fā)度為塔頂與進(jìn)料的相對(duì)揮發(fā)度： 同上可得，N=取整數(shù)，精餾段理論板數(shù)為31塊，加料板位置為從塔頂數(shù)第32塊理論板，整塔理論板數(shù)為41塊 初餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算表31 二甲醚和甲醇在不同溫度下的密度(查自于化學(xué)工程師手冊(cè)[4]和化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[3])溫度/℃二甲醚密度/(g/ml)甲醇密度/(g/ml)（1）塔頂條件下的流量和物性參數(shù)，由 （2）塔底條件下的流量和物性參數(shù) ，