【正文】 在此，我向恩師致以深深的敬意和衷心的感謝!同時(shí)，作者在這里也要感謝安徽建筑大學(xué)對我大學(xué)四年的栽培之恩，是安徽建筑大學(xué)給我營造了一個(gè)溫馨美麗的學(xué)習(xí)和生活氛圍，是安徽建筑大學(xué)教育我化工專業(yè)的各種知識，是安徽建筑大學(xué)給我大學(xué)畢業(yè)后的首份工作，是安徽建筑大學(xué)……還有那些曾經(jīng)教育過我的老師，有陳廣美主任、王亞琴老師、李菲菲老師……這些老師將永遠(yuǎn)留在我心中，他們給我上課時(shí)的一舉一動、一顰一笑，都是我終身難忘的美麗風(fēng)景。(3) 采用先進(jìn)塔器內(nèi)件和分離工藝, 回收效果好, 流程簡化, 醇耗低。特別是產(chǎn)生的震動，對各種設(shè)備都具有一定的影響。倉庫區(qū)：應(yīng)靠近主干道以便于運(yùn)輸。 全廠平面設(shè)計(jì)的原則全廠總平面設(shè)計(jì)的基本原則為（1）建筑物之間相互配置應(yīng)符合生產(chǎn)程序的要求，并能保證合理生產(chǎn)作業(yè)線；（2）原材料、半成品、成品的生產(chǎn)作業(yè)線應(yīng)銜接協(xié)調(diào)，流程疏通，避免交叉和往返；（3）廠內(nèi)一切運(yùn)輸系統(tǒng)布置應(yīng)適合貨物運(yùn)轉(zhuǎn)的特征，盡可能使貨運(yùn)路線和人員路線不交叉；（4）適當(dāng)劃分廠區(qū)，建筑物之間的距離盡量縮小，但必須符合防火和衛(wèi)生技術(shù)條件的要求；（5）在保證安全生產(chǎn)的前提下力求縮小廠房戰(zhàn)地面積，廠房布置盡量緊湊，根據(jù)生產(chǎn)的特點(diǎn)和設(shè) 計(jì)擬建的工廠為中小型企業(yè)的情況，將工廠劃分為幾個(gè)區(qū)域，并按照區(qū)域進(jìn)行布置，以保證各區(qū)域之間位置的協(xié)調(diào)配合，并符合衛(wèi)生防疫和環(huán)境美化。 操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量 充水質(zhì)量 全塔操作質(zhì)量塔設(shè)備最小質(zhì)量塔設(shè)備最大質(zhì)量mmax塔自振周期計(jì)算 地震載荷計(jì)算由表查得： amax=（設(shè)計(jì)地震烈度8級），Tg=（2類場地土，近震）。的鋼管組成。其尺寸為：直徑、中心高。本設(shè)計(jì)中裙座與筒體連接采用對接接頭，上端內(nèi)直徑與標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭內(nèi)直徑相等，故裙座筒體上端面至塔釜封頭切線距離。一般多采用圓筒形，裙座較其他支座（如支腳）的結(jié)構(gòu)性能好，連接處產(chǎn)生的局部應(yīng)力也小，所以它是塔設(shè)備的主要支座形式。人孔伸入塔內(nèi)部應(yīng)與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨圓，人孔法蘭的密封面及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同，本設(shè)計(jì)也是如此。由式得取E=1，則 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線 液相負(fù)荷上限線以 =4s 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由 得 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線 液泛線令 由聯(lián)立得忽略，將與，與，與的關(guān)系式代入上式，并整理得式中 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得 故 在操作范圍內(nèi)， 液泛線Ls，m3/s0 Vs，m3/s 由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即作出操作線，由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為液漏控制，由上圖查得 故操作彈性為 篩板塔的負(fù)荷性能圖 篩板塔的主要結(jié)果匯總序號項(xiàng)目數(shù)值1平均溫度tm，℃2平均壓力Pm，kPa9353氣相流量Vs， (m3/s)4液相流量Ls，(m3/s)5實(shí)際塔板數(shù)206有效段高度Z，m137塔徑，m28板間距，m9溢流形式單溢流10降液管形式弓形11堰長，m12堰高，m13板上液層高度，m1415堰上液層高度，m降液管管底隙高度，m續(xù)表序號項(xiàng)目數(shù)值16安定區(qū)寬度，m17邊緣區(qū)寬度，m18開孔區(qū)面積，m219篩孔直徑，m20篩孔數(shù)目1027221孔中心距，m22開孔率，%23空塔氣速，m/s24篩孔氣速，m/s25穩(wěn)定系數(shù)26每層塔板壓降，Pa35027負(fù)荷上限液泛控制28負(fù)荷下限液漏控制29液沫夾帶eV，（kg液/kg氣）30液相負(fù)荷上限，m3/s31液相負(fù)荷下限， m3/s32操作彈性第5章 輔助設(shè)備計(jì)算 塔頂蒸氣出口管的直徑操作壓力不大時(shí)，蒸氣導(dǎo)管中常用流速為12~20 m/s，蒸氣管的直徑為 ，其中塔頂蒸氣導(dǎo)管內(nèi)徑m 塔板布置 塔板的分塊因，故塔板采用分塊板。 甲醇緩沖罐中的物料組成組分甲醇回收后的進(jìn)料新鮮進(jìn)料出料F1（kmol/h)摩爾分?jǐn)?shù)%F1（kmol/h)摩爾分?jǐn)?shù)%F1（kmol/h)摩爾分?jǐn)?shù)%H2OCH4O總計(jì)111第4章 二甲醚精餾塔結(jié)構(gòu)計(jì)算：1. 壓力 塔頂操作壓力：PD=9 bar =900 KPa 塔底操作壓力：PW= bar =970 KPa 進(jìn)料板壓力：PF=11 bar =1100 KPa 平均每層塔板壓降：ΔP=(970—900)/2 = KPa 精餾段平均壓力：Pm =(900+933)/2 = KPa 提餾段平均壓力：Pn = (936+970)/2 = 953 KPa 全塔平均壓力：P = (900+970)/2 = 935 KPa2. 溫度 塔頂溫度：tD = ℃ 進(jìn)料板溫度：tF = ℃ 塔底溫度：tW = ℃ 精餾段溫度：tm = (+)/2 = ℃ 提餾段溫度：tn =(+)/2 = ℃3. 平均摩爾質(zhì)量 塔頂平均摩爾質(zhì)量： 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量： 塔底平均摩爾質(zhì)量： 精餾段平均摩爾質(zhì)量： 提餾段平均摩爾質(zhì)量： 4. 平均密度計(jì)算1） 氣相平均密度的計(jì)算 精餾段平均密度： 提餾段平均密度： 全塔平均密度： 2） 液相平均密度的計(jì)算 平均密度依下式計(jì)算，即 塔頂平均密度：經(jīng)過ASPENPLUS模擬后得到的結(jié)果知，由于水與甲醚的含量很低，其質(zhì)量分率更無限趨近于0，故而塔頂液相平均密度就等于二甲醚的液相密度。： 二甲醚精餾的ASPENPLUS模擬利用ASPENPLUS中的DSTWU模塊對二甲醚精餾工段進(jìn)行初步模擬，輸入數(shù)據(jù)：進(jìn)料溫度：℃ 進(jìn)料壓力：11bar 進(jìn)料物量：物料組成：H2O: DME: CH4O: 回流比設(shè)定為R/Rmin =（摩爾分?jǐn)?shù)），塔頂甲醇的含量為：得到如下圖所示的結(jié)果： DSTWU的模擬結(jié)果由上表33知：最小回流率為Rmin=； 實(shí)際的回流比：R=；最少理論塔板數(shù)為10塊，實(shí)際塔板數(shù)為20塊，第11塊板進(jìn)料，提餾段從第10塊板開始。在 400℃以下時(shí)，該反應(yīng)過程為單一、不可逆、無副產(chǎn)品的反應(yīng)，選擇性為100%。利用甲醇?xì)庀喾ㄖ迫《酌训臏囟葢?yīng)控制在300℃—320℃范圍內(nèi)，可以使得甲醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大。yi,j = Ki,jxi,j ( i= 1 C, j = 1 N ) (24)( 3) 歸一化方程( S 方程組) 。在進(jìn)料流量及回流比一定的操作條件下，維持塔的穩(wěn)定運(yùn)行，隨著進(jìn)料中二甲醚含量的增加，塔頂產(chǎn)品二甲醚的濃度逐漸升高，進(jìn)料中二甲醚的摩爾分?jǐn)?shù)大于7% ，塔頂產(chǎn)品二甲醚的含量就可達(dá)到99% 以上。壓力升高，則氣相中的重組分減少，相應(yīng)地提高了氣相中的輕組分的濃度，不過這是以增加塔釜能耗為代價(jià)的。為此， 減壓的壓力雖然越低越好，但在低壓下，低沸點(diǎn)氣夾帶的二甲醚量增大， MPa的壓力為宜。綜上所述，隨著溫度升高，甲醇轉(zhuǎn)化率先升高后下降，在溫度為320℃—340℃范圍達(dá)到最大值；由于甲醇脫水反應(yīng)為等摩爾反應(yīng)，壓力對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響并不明顯；隨著空速的增加，甲醇轉(zhuǎn)化率降低，但是當(dāng)反應(yīng)溫度大于320℃時(shí)，隨空速的增加，甲醇轉(zhuǎn)化率下降并不明顯。4. 冪函數(shù)型宏觀動力學(xué)方程參數(shù)估值冪函數(shù)型動力學(xué)方程表示為： （14）式(14)中，k0，E，b，c 為動力學(xué)方程參數(shù)，各組分的逸度f 用SHBWR狀態(tài)方程計(jì)算。這表明水的存在有利于反應(yīng)溫升的控制，從而可避免放熱反應(yīng)中熱點(diǎn)的形成。（3） 進(jìn)料中含水量對反應(yīng)絕熱溫升的影響 在工業(yè)中絕熱反應(yīng)條件下，放熱反應(yīng)將使反應(yīng)器的出口溫度升高，化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)也隨之變化。實(shí)際生產(chǎn)中綜合考慮所采用的催化劑起活溫度、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率以及DME選擇性等因素，通常將反應(yīng)溫度控制在493 一623 K，最佳溫度一般為573—593 K[11,12]。根據(jù)公式，計(jì)算不同溫度下的平衡常數(shù)( KPT) ，（molK ) 。列原子矩陣,并經(jīng)初等變換，計(jì)算得矩陣的秩為3，而反應(yīng)組分?jǐn)?shù)為9，因此獨(dú)立反應(yīng)數(shù)為6。這些工廠可將甲醇裝置適當(dāng)改造用于生產(chǎn)二甲醚，形成規(guī)模生產(chǎn)。(3) 采用先進(jìn)塔器內(nèi)件和分離工藝，回收效果好，流程簡化，醇耗低。2 甲醇?xì)庀喾状細(xì)庀啻呋撍悄壳皣鴥?nèi)外使用最多的二甲醚工業(yè)生產(chǎn)方法。（2） 催化劑使用壽命短，迄今未發(fā)現(xiàn)對兩個(gè)反應(yīng)均有較好催化作用且穩(wěn)定性較好的催化劑。針對部分地區(qū)出現(xiàn)的盲目重復(fù)建設(shè)的苗頭, 國家發(fā)改委在2006年7月7日發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)煤化工項(xiàng)目建設(shè)管理促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》, 其中要求一般不應(yīng)批準(zhǔn)規(guī)模在100萬t/a以下的二甲醚項(xiàng)目, 這對規(guī)范二甲醚項(xiàng)目的建設(shè)起了一定作用, 也促進(jìn)了二甲醚行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展。該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施表明, 二甲醚作為液化氣的替代燃料已具合法身份, 將正式作為替代燃料推廣。二甲醚在常溫常壓下是一種無色氣體或壓縮液體，具有輕微醚香味。將甲醇加熱蒸發(fā)，甲醇蒸氣通過γAL2O3催化劑床層,氣相甲醇脫水制得二甲醚。與甲烷一樣，被期望成為21世紀(jì)的能源之一。2) The distillation system is simulated through the study of ASPENPLUS3) Calculation and selection of design DME distillation column。 甲醚的市場分析 二甲醚( DME )是一種含氧燃料(% ),無毒性,常溫下為氣態(tài)[1],可在5個(gè)大氣壓下液化, 液化后方便儲存和運(yùn)輸。目前的研究進(jìn)度還達(dá)不到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的程度。國外開發(fā)合成氣一步法代表性的公司有丹麥托普索(氣相法)、美國空氣產(chǎn)品分司(漿態(tài)床)和日本NKK 公司(漿態(tài)床)；但都處于中試階段， 未見過工業(yè)化大型生產(chǎn)報(bào)道。經(jīng)過兩年多生產(chǎn)實(shí)踐證明，該技術(shù)成熟可靠。 西南化工研究設(shè)計(jì)院是我國最早研究開發(fā)二甲醚生產(chǎn)技術(shù)的研究單位之一，上世紀(jì)90年代開始研究開發(fā)二甲醚裝置技術(shù)，與國內(nèi)外現(xiàn)有甲醇?xì)庀啻呋撍ū容^，其技術(shù)有較大的改進(jìn)和創(chuàng)新，處于領(lǐng)先水平。但該方法要經(jīng)過甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工藝，流程較長，因而設(shè)備投資大，產(chǎn)品成本高，受甲醇市場波動的影響也比較大。經(jīng)氣相色譜分析，反應(yīng)產(chǎn)物主要為DME和水，此外還含有少量CO、CO2，低碳烴類及未反應(yīng)甲醇。K )；A、B、C、D 和E為系數(shù)。隨著反應(yīng)溫度的升高，反應(yīng)(1) 的|△GT| 逐漸減小，表明溫度過高不利于DME生成，而有利于DME裂解制烷烴、烯烴以及甲醇分解等反應(yīng)。 根據(jù)不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)，得到相應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。針對這兩種粗甲醇進(jìn)料，考察水醇比對反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的影響?？偰芰科胶庖娛?13) 。在320℃—360℃溫度范圍內(nèi)，甲醇轉(zhuǎn)化率較高，接近平衡轉(zhuǎn)化率。 （19）ρ2 是決定性指標(biāo) （20） %相應(yīng)自由度下的F值，可查表獲得。高占笙[14]指出了傳統(tǒng)兩塔精餾的缺點(diǎn)，該流程第一蒸餾塔加壓蒸餾會使二甲醚中溶有較多的低沸點(diǎn)氣體( CH4等) ，使產(chǎn)品的純度和沸點(diǎn)下降。（2） 進(jìn)料溫度對二甲醚分離的影響隨著進(jìn)料溫度的增加，進(jìn)料中的輕組分直接上升進(jìn)入塔的精餾段,增大了冷凝器的負(fù)荷，造成塔頂二甲醚的濃度逐漸降低，當(dāng)進(jìn)料溫度超過一定的溫度以后，造成產(chǎn)品中重組分的含量增加，二甲醚的濃度有較大幅度的下降。組分變輕，則塔頂餾分增加，釜液排出量減少。描述精餾過程的數(shù)學(xué)模型是被稱為MESH 方程，由于變量的選擇和物料、能量衡算方程寫法不同，有不同形式的MESH方程表達(dá)形式。 結(jié)語二甲醚作為一種新型能源，具有廣闊的市場前景。得到的二甲醚利用篩板塔進(jìn)行精餾提純，得到精二甲醚，而粗甲醇通過利用精餾塔進(jìn)行精餾提純后，再次循環(huán)利用。反應(yīng)器應(yīng)加入甲醇量為：原料進(jìn)料量：水的量為： kmol/h按化學(xué)計(jì)量關(guān)系計(jì)算反應(yīng)器出口氣體中各組分量：進(jìn)入反應(yīng)器的氣體總量Ft0=，給定空速Sv=5000h1，所以，催化劑床層體積VR為： 反應(yīng)器階段的物料組成組分進(jìn)料 F0/(koml/h)進(jìn)料摩爾分?jǐn)?shù) %進(jìn)料 qm0/(kg/h)出料 F/(koml/h)出料摩爾分?jǐn)?shù) %出料 qm/(kg/h)二甲醚000