【正文】 主要物理化學性質(zhì) 分子式 CH3OCH3 蒸汽壓（ 20℃ ） 摩爾質(zhì)量 氣體燃燒熱 熔點 ℃ 蒸發(fā)熱（ ℃ ） 沸點 ℃ 自燃溫度 350℃ 臨界溫度 ℃ 爆炸極限（空氣中） ～％ 臨界壓力 5370Pa 在汽油中的溶解度 64%（ 40℃ ） 對水的相對密度 對空氣的相對密度 液體密度（ 20℃ ） ℃ 蒸汽密度（ 10℃ 1atm） （ 3） DME 的毒性 DME 的毒性很低，氣體有刺激及麻醉作用的特性，通過吸入或皮膚吸收過量的此物品，會引起麻醉，失去知覺和呼吸器官損傷。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。由于DME 的分子結構與烴 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)生標準；單一組成，無殘液；在室溫下可壓縮成液體，用現(xiàn)有的液化石油氣罐盛裝，燃具與 LPG 基本通用，是優(yōu)良的民用潔凈燃料。 對于二甲醚而言，基本不存在市場需求問題，關鍵在于成本的控制。 (3)合成氣冷卻 反應器出口氣中含有 DME，它在進出氣換熱器中通過工藝氣體冷卻，接著在甲醇蒸餾塔底部通過蒸餾塔換熱器的工藝液體冷卻，然后在二甲醚初餾塔冷卻器中用冷卻水冷卻，最后出口氣在冷凝器中大部分冷凝后被送至二甲醚精餾塔。 常溫含水粗甲醇作為本工藝流程的原料，由往復泵定量輸送至合成工序的汽化塔進行汽化提純，并由液態(tài)轉化成飽和氣態(tài)，再進入電加熱爐過熱至 250℃ 以上溫度，過熱后的甲醇原料蒸汽以逆流方式進入固定床合成塔，在氧化鋁型固定床中進行縮水反應生成氣態(tài)二甲醚和水（反應溫度控制在 280℃ 450℃ 之間，一次轉化率不小于 75%），反應產(chǎn)物中包括有二甲醚、水以及未反應的甲醇蒸汽。 表 22 二甲醚 甲醇平衡時的 t、 x、 y 數(shù)據(jù) 平衡溫度 /℃ 40 50 60 70 80 液相 DME 太原理工大學化學化工學院《化工設計》課程設計說明書 20 x/mol % 氣相 DME y/mol % 平衡溫度 /℃ 90 100 110 120 液相 DME x/mol % 氣相 DME y/mol % 0 0 已知：進料 F=， hkmolF /?? 4 6 . 0 7 / , 3 2 . 0 4 /D M EM k g k m o l M k g k m o l?? 甲 醇 二甲醚的摩爾流量為 ，甲醇的摩爾流量為 二甲醚的摩爾分率為 ?? ，甲醇的摩爾分率為 6 0 9 9 0 ??? %, ?? ?? F 95 / 7 / 7 5 / 4Dx ???， 0. 5 / 46 .0 7 0. 00 34 830. 5 / 46 .0 7 99 .5 / 32 .0 4Wx ??? 根據(jù)物料衡算方程解得 hk m o lWhk m o lD /,/ ?? 采用泡點進料 q=1，由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法求得進料溫度為 607 0 6 03 5 .3 4 6 .8 3 9 .0 6 4 6 .8Ft ?? ???? Ct OF ? 此溫度下， ??ABBA xyxy? ； hk m o lDRVVFqLLhk m o lDRLRRXXRFDFD/)1(/1)1(11m i nm i n??????????????????????????????????????? 表 23 物料衡算結果表 物料 流量（ kmol/h） 組成 物料 物流（ kmol/h） 太原理工大學化學化工學院《化工設計》課程設計說明書 21 進料 塔頂產(chǎn)品 D 塔底殘液 W 精餾段上升蒸汽量V 提餾段上升蒸汽量V? 精餾段下降液體量L 提餾段下降液體量L? 精餾塔 操作壓力為 ，二甲醚 甲醇的汽液平衡數(shù)據(jù)可依據(jù) Antoine 方程（ 0lg / ( )AP A B t C? ? ?）計算，所得二甲醚 甲醇的 txy 數(shù)據(jù)如下表，其中二甲醚、甲醇的 Antoine 方程常數(shù)查自化學工程師手冊 [4]P5 P55。受當?shù)貧鉁叵拗疲鋮s水一般為 1025℃ 。——240℃ 時甲醇的比熱容； 出塔混合液的熱量：損失的熱量取反應熱的 10% 則 hkj riO /29409334%)101( 3 ????????? 損 根據(jù)經(jīng)驗值取混合液體的比熱容 pc =(kgK)， 2pC? kcal/(kmol Ft 溫度下： 1 7 1 .7 1 / ( )pC k j k m o l K??， 2 ? kcal/(kmol℃ )= kJ/(kmol℃ )=(kmolK) )/()()1(21 kk mo lKJxCxCC DPDPPD ????????????Wt 溫度下： 1pC? kJ/(kmol 精餾段操作線方程為 11DxRyxRR???? 截距 0 . 9 8 2 40 . 1 7 8 31 4 . 5 1 1DxR ???? 連接 ? ? ,1, , (0 )DDD xRxx ?與 q 線交于 d 點，連接 ? ?,WWxx 與 d 點，得提餾段操作線，然后由平衡線與操作線可得精餾塔理論板數(shù)為 30 塊，提餾段 4 塊，精餾段 26塊。K) )/()()1(21 kk mo lKJxCxCC DPDPP ???????????? hkjtCLQ DPR / 6 0 2 9 ???????? （ 4）餾出液的焓 DQ 因為餾出口與回流口組成一樣，所以 )/( kkmo lKJC P ?? hkjtCDQ DPD / ??????? （ 5）冷凝器消耗 CQ hkj DRVC / 5 3 0 9 8 4 7 2 6 0 2 9 9 8 1 1 6 ??????? （ 6）進料口的焓 FQ Ft 溫度下： 1pC = kJ/(kmolK)] 熱量 Q（ kj/h） 再生塔 （ 1）由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法可求塔頂溫度 Dt 、塔底溫度 Wt 、泡點溫度 Dt? Dt =℃ Wt =℃ Dt? =℃ 太原理工大學化學化工學院《化工設計》課程設計說明書 31 注：下標 1 為甲醇 ,下標 2 為水?！?)= kJ/(kmolK)] 熱量 Q（ kJ/h） 精餾塔 （ 1）由汽液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法可求塔頂溫度 Dt 、塔底溫度 Wt 、泡點溫度 Dt? Dt =℃ Wt =℃ Dt? =℃ 注：下標 1 為 DME,下標 2 為甲醇。K) 2 ? kcal/(kmolK)， 2pC? (kmol 表 10 沸點下蒸發(fā)潛熱列表 太原理工大學化學化工學院《化工設計》課程設計說明書 25 沸點 /℃ 蒸發(fā)潛熱 rH? /(kcal飽和水蒸氣是一種應用最廣的加熱劑，由于飽和水蒸氣冷凝時的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽的壓力準確地控制加熱溫度。 計算依據(jù) 原料：甲醇（ 90%） 產(chǎn)品品種： 二甲醚 擬建規(guī)模： 20 萬噸 /年 年操作日： 365 天 操作溫度： 300 攝氏度 操作壓力： 標準大氣壓 汽化塔：原料甲醇純度 90%（質(zhì)量分數(shù)，下同），塔頂甲醇氣體純度 ≥99%，釜液甲醇含量 ≤%； 合成塔：轉化率 ≥80%，選擇性 ≥%； 初餾塔：塔頂二甲醚純度 ≥95%，釜液二甲醚含量 ≤%； 精餾塔：塔頂二甲醚純度 ≥%，釜液二甲醚含量 ≤%； 回收塔：塔頂回收甲醇純度 ≥98%，廢水中甲醇含量 ≤% 物料衡算 ： 原料甲醇流量的估算：年產(chǎn) DME20 萬噸，合成轉化率為 80%（出去各步損失，按 78%粗略估算），選擇性按 100%計算，二甲醚產(chǎn)品純度為 %。在二甲醚回流罐中分離的液體被二甲醚回流泵加壓，并被分成精餾塔回流液和 DME 產(chǎn)品，產(chǎn)品二甲醚被送出界區(qū)貯存。本設計可以充分利用湖南及周圍省份的便利資源并以甲醇為原料發(fā)展市場前景廣闊的清潔燃料級二甲醚，對發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟及解決能源問題注重環(huán)保方面都有著重要的作用且前景廣闊。 生 產(chǎn) 過程 的主 要副 反 應： ⑴ CH3OH→CO+2H 2O ⑵ 2CH3OH→C 2H4+2H2O ⑶ 2CH3OH→CH 4+2 H2O +C ⑷ CH3OCH3→CH 4+CO+ H2 ⑸ CO+H2O→CO 2+ H2 車間組成及生產(chǎn)制度 該車間主要由五個車間組成，分別是：汽化車間，合成車間，初餾車間，精餾車間以及再生車間。 DME 同發(fā)煙硫酸反應可以生成硫酸二甲酯；同苯胺反應生成高純 N， N二項目 指 標 A 級 B1 級 B2 級 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 95 2020000 2020000 200 100 100 50 太原理工大學化學化工學院《化工設計》課程設計說明書 12 甲基苯胺，脫水成乙烯，羰基化可以制取醋酸甲酯；與硫化氫反應生成二甲基硫醚，進而可生成二甲基亞砜。 類別：二甲醚氣體產(chǎn)品按有效組份含量的不同劃分為： A 類 燃料級 DME產(chǎn)品； B1 類 溶劑、原料級 DME 產(chǎn)品； B2 類 —制冷劑、推進劑級 DME 產(chǎn)品（表 11）。 DME 還可選擇性氯化為各種氯化衍生物。 （ 1）物理性質(zhì) 甲醇是最簡單的飽和脂肪醇，密度 ，沸點 ℃ ，自燃點太原理工大學化學化工學院《化工設計》課程設計說明書 9 385℃ (20℃ )，蒸汽壓 ，常溫常壓下純甲醇是無色透明，易揮發(fā)、可燃，略帶醇香味的有毒液體。擴大試驗于 1992年 3 月通過鑒定。此工藝在山東臨沂新建的 30000 噸 /年二甲醚生產(chǎn)裝置上采用。 本設計包括設計說明書和圖紙兩部分。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。太原理工大學化學化工學院《化工設計》課程設計說明書 1 太原理工大學化學化工學院 《化工設計》課程設計說明 設計題目：年產(chǎn) 20 萬噸甲醇制二甲醚的工藝初步設計 學生學號： 2020202023 學生姓名： 袁婷婷 專業(yè)班級： 化工工藝 0902 指導教師： 鄭家軍 起止日期： ～ 太原理工大學化學化工學院《化工設計》課程設計說明書 2 《化工設計》課程設計任務書 一、化工課程設計題目 年產(chǎn) 20萬噸甲醇制二甲醚的工藝初步設計 二、化工課程設計要求及原始數(shù)據(jù)（資料）： 原始數(shù)據(jù)（資料）：原料：甲醇（ 90%） 產(chǎn)品品種： 二甲醚 擬建規(guī)模： 20 萬噸 /年 年操作日： 365 天 操作溫度： 300 攝氏度 操作壓力： 標準大氣壓 催化劑： γA12O3 汽化塔：原料甲醇純度 90%（質(zhì)量分數(shù)，下同），塔頂甲醇氣體純度 ≥99%，釜液甲醇含量 ≤%； 合成塔：轉化率 ≥80%，選擇性 ≥%； 初餾塔：塔頂二甲醚純度 ≥95%，釜液二甲醚含量 ≤%； 精餾塔：塔頂二甲醚純度 ≥%，釜液二甲醚含量 ≤%； 回收塔：塔頂回收甲醇純度 ≥98%，廢水中甲醇含量 ≤% 三、化工課程設計主要內(nèi)容： 緒論 生產(chǎn)流程或方法的確定 物料衡算和熱量衡算 主要工藝設備的計算及選型（包括設備一覽表） 原材料、動力消耗定額及消耗量 參考文獻 致謝 附圖（帶控制點的工藝流程圖和關鍵設備的結構圖） 太原理工大學化學化工學院《化工設計》課程設計說明書 3