【正文】 料數(shù)據(jù)結(jié)果表符號數(shù)值103 精餾段及提餾段的流量及物性參數(shù)：表18 精餾段、提餾段數(shù)據(jù)結(jié)果表精餾段提餾段氣相平均相對分子質(zhì)量液相平均相對分子質(zhì)量氣相密度液相密度氣相摩爾流量/氣相質(zhì)量流量/液相粘度液相摩爾流量液相質(zhì)量流量89508由氣速關(guān)聯(lián)式 式中 ——干填料因子；——液體粘度，mPa其中 ——甲醇的蒸發(fā)潛熱；水的蒸發(fā)潛熱蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系： 其中——對比溫度。所以取回流比平均相對揮發(fā)度α ：t=℃時 t=℃時 熱量衡算（1）加熱介質(zhì)和冷卻劑的選擇 常用的加熱劑有飽和水蒸氣和煙道氣。工藝設(shè)計的該催化劑可使甲醇的一次性轉(zhuǎn)化率≥80﹪，選擇性指標接近100﹪。反應(yīng)物經(jīng)換熱器降溫后在冷凝器中被循環(huán)水冷凝成液體，經(jīng)計量罐進入中間罐貯存，未被冷凝成液態(tài)的少量副反應(yīng)氣體如CHCO2等則由放空閥排入放空總管并經(jīng)吸收塔吸收后直接排入大氣或送入鍋爐房進行焚燒，進入中間罐的反應(yīng)物由屏蔽泵加壓輸送至初餾塔進行精餾分離，塔頂分餾出燃料級的二甲醚組分，塔底分離出粗甲醇混合物，燃料級二甲醚蒸汽在甲醚冷凝器中被循環(huán)水冷凝成常溫二甲醚液體經(jīng)計量泵后進入燃料級二甲醚產(chǎn)品中間罐，再經(jīng)加壓磁力泵輸送至罐區(qū)產(chǎn)品貯罐區(qū)進行儲存，塔底稀甲醇混合物經(jīng)冷卻后進入粗甲醇中間罐進行貯存。由于二甲醚反應(yīng)轉(zhuǎn)化率在低壓下較高，因此二甲醚反應(yīng)器的操作壓力不宜太高，而二甲醚精餾塔在較高壓力操作時DME的損失較小，基于上述原因，二甲醚合成系統(tǒng)壓力控制略高于二甲醚精餾系統(tǒng)。其方法是首先經(jīng)普通的蒸汽或自熱重整，天然氣轉(zhuǎn)化成合成氣。用自制的銅基雙功能催化劑在一定的反應(yīng)條件下，合成氣中CO轉(zhuǎn)化率可達90%，DME在有機產(chǎn)物中的選擇性95%。大連化物所開發(fā)的是二相固定床一步合成二甲醚工藝(采用管殼反應(yīng)器)，已完成60噸/年的中試，并已在湖北田力實業(yè)公司建有1500噸/年的示范裝置(具體運行情況尚需了解)。主要反應(yīng)構(gòu)成如下:4H2+2CO=2CH3OH2CH3OH= CH3OCH3+ H2O CO+ H2O=CO2+H23 H2+3CO = CH3OCH3+ CO2該工藝實質(zhì)上是把合成甲醇及甲醇脫水同步反應(yīng)合并在一個反應(yīng)器內(nèi)，其關(guān)鍵是選擇高活性及高選擇性的雙功能催化劑。上海吳徑化工廠以高硅鋁比的硅酸鹽粉狀結(jié)晶作催化劑，在低溫(130一200℃)、常壓下實現(xiàn)了甲醇制D卜任的新工藝。最早采用的脫水劑是濃硫酸，反應(yīng)在液相中進行。天然氣和煤炭是規(guī)?；a(chǎn)二甲醚較為經(jīng)濟的原料。V2 H2O、CH3OH標準樣的進樣量ml。（2）二甲醚含量、水分、甲醇的測定。小鼠吸入 貓 吸入 人 吸入二甲醚與一氧化碳反應(yīng)可生成乙酸或乙酸甲脂；與二氧化碳反應(yīng)則生成甲氧基乙酸。目前日本和印度都研究在中東建設(shè)大型二甲醚裝置，將二甲醚運回國內(nèi)作發(fā)電燃料的可行性，其它許多發(fā)達國家都在進行二甲醚作為替代燃料的研究，解決全球能源緊張的局面。去年印度石油公司、煤氣權(quán)力公司和石油研究院已經(jīng)與阿莫科印度開發(fā)公司簽署了開發(fā)和銷售二甲醚作為多用途燃料的協(xié)議，使二甲醚商業(yè)化并提供技術(shù)，目前正著手可行性研究。該裝置將采用JEE工藝從合成氣間接生產(chǎn)DME。已于2007年建成。日本東洋工程公司（TEC）完成建設(shè)單系列250萬噸/年二甲醚作為一種新型、清潔的民用和車用燃料，被看作是柴油或LPG/CNG的優(yōu)秀替代品，其作為燃料的市場血球增長將會非常驚人。另外，陜西新型燃料燃具公司開發(fā)成功了二甲醚液化氣灶(JZMZ一A型)，將大大促進二甲醚作為燃料在我國的推廣和普及。近年來，我國在二甲醚液化氣、醇醚燃料等方面取得了突破性進展。第二，DME混烴燃料市場。寧夏決定大力發(fā)展電力和煤化工等產(chǎn)業(yè)，建設(shè)大型DME廠是其中一項。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%。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。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。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”。其它各項效益指標及盈虧平衡分析結(jié)果均表明本項目具有很強的抗風險能力。二甲醚的理化性質(zhì)比較獨特，熱植高，無毒、無害，具有潛在的廣泛用途，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，最近作為民用代用燃料和柴油代用燃料，二甲醚受到人民的日益重視。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。太原理工大學化學化工學院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書年產(chǎn)20萬噸甲醇制二甲醚生產(chǎn)工藝初步設(shè)計學生學號：2009002273 學生姓名： 武曉佩 專業(yè)班級： 化工工藝0904 指導(dǎo)教師： 鄭家軍 起止日期： ～ 48 / 56化工設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書一、化工課程設(shè)計題目年產(chǎn)20萬噸甲醇制二甲醚生產(chǎn)工藝的初步設(shè)計二、化工課程設(shè)計要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：操作方式：連續(xù)操作產(chǎn)品品種： 二甲醚擬建規(guī)模：20萬噸/年年操作日：365天汽化塔：原料粗甲醇純度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：選擇gAl2O3做催化劑，轉(zhuǎn)化率≥80%，選擇性≥%，脫水溫度選擇300攝氏度。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。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。上述各方面問題的研究結(jié)果表明，10萬噸/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。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。另外Kohl等人報道了以DME、丙烷、丁烷制無氟制冷劑的方法。當溫度在37．8℃時，二甲醚的蒸汽壓低于1378kPa，符合液化石油氣的要求（如表11）所示。4年間能力和產(chǎn)量迅速增長，起年均增長率分別為79%和96%。表3 2006年我國DME主要生產(chǎn)廠家及其能力企 業(yè)生產(chǎn)工藝生產(chǎn)能力（噸/年）廣東中山凱達有限公司重慶英力燃化有限公司江蘇昆山化工廠武漢青江公司吳縣合成化學廠上海申威氣霧劑公司河南沁陽紫陽鄉(xiāng)河南內(nèi)鄉(xiāng)化工局無錫新苑化工集團貴州宏華新能源公司榆次燃料化工公司安徽蒙城化肥廠義烏光陽化工公司渭河煤化工集團公司陜西新型燃料燃具公司山西渾源化肥廠山東臨沂魯明化工有限公司湖北田力實業(yè)公司廣州廣氮集團公司云南解化集團公司山東久泰股份有限公司湖南雪納新能源有限公司中國瀘天化股份有限公司中國瀘天化股份有限公司山西潞安陜西神華寧夏銀川內(nèi)蒙古鄂爾多斯市山東臨沂市兩步法氣相脫水漿態(tài)床一步法兩步法氣相脫水兩步法液相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水漿態(tài)床一步法兩步法液相脫水固定床一步法兩步法氣相脫水兩步法液相脫水兩步法液相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水兩步法氣相脫水古定床一步法流態(tài)床一步法流態(tài)床一步法流態(tài)床一步法12500（94/98年分期投產(chǎn)）3000（04年4月試產(chǎn)/已停）1000（91年3月試產(chǎn)）1500（95年9月試產(chǎn)）1000（96年7月試產(chǎn)）800（95年3月試產(chǎn)）10000（04年1月試產(chǎn)）10000（04年8月試產(chǎn)）10000（03年5月試產(chǎn)）5000（05年3月試產(chǎn)）10000（04年12月試產(chǎn)）5000（04年10月試產(chǎn)）2500（98年9月試產(chǎn)）10000（05年10月試產(chǎn)）500（97年6月試產(chǎn)）5000（01年1月試產(chǎn)）★5000（04年12月試產(chǎn)）1500（97年9月試產(chǎn)，現(xiàn)停產(chǎn)）5000（98年10月試產(chǎn)）5000（06年2月試產(chǎn)）★30000（05年12月試產(chǎn)）30000（05年11月投產(chǎn)）10000（03年8月投產(chǎn)）100000（05年9月投產(chǎn)）150000（籌建中）200000（籌建中）830000（籌建中）1000000（籌建中）近幾年DME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等企業(yè)，年總產(chǎn)量已超過10萬噸。目前我國液化氣年消費量在3500萬～4000萬噸，每年約需進口2000萬噸。其中中科院山西煤化所研制的甲醇制二甲醚催化劑，催化與分離精制工藝，可用于生產(chǎn)燃料級（95%一98%)與化工級(99%)二甲醚，特別適合于已有甲醇的中小氮肥廠建立中小規(guī)模(100住一3000噸/年)的生產(chǎn)裝置。純度大于95%的甲醚可作為液體石油氣替代燃料，若二甲醚能大規(guī)模地生產(chǎn)，顯著地降低成本，將能在國內(nèi)促進二甲醚的消費，目前己在部分地區(qū)使用二甲醚，但因技術(shù)經(jīng)濟上因生產(chǎn)規(guī)模太小而導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，影響其推廣應(yīng)用。2000年，全球有400萬輛LPG汽車，400萬輛乙醇汽車、100萬輛CNG汽車，還有部分甲醇汽車。DME裝置的可行性驗證。BP公司、印度天然氣管理局、印度石油公司合作投資6億美元（各持股50%、24%、24%）計劃建設(shè)商業(yè)規(guī)模的DME生產(chǎn)廠，建設(shè)工作已于2002年開始。JEE工藝DME裝置可使用天然氣、烴類和生物質(zhì)作為原料。阿莫科公司已與丹麥托普索公司（Haldor Topsoe）簽訂了進一步開發(fā)二甲醚技術(shù)的協(xié)議。 原料說明原料名稱：甲醇分子式CH3OH。當與氰化氫反應(yīng)時則生成乙腈。試劑與材料： Porapak Q(50～80目)有機擔體（進口） 聚乙二醇（PEG）1500色譜固定液 GDX502（60～80目）色譜擔體 氫氣載氣 純度≥% 丙酮 分析純 無水甲醇 分析純 無水乙醇 分析純 標準氣：NCHCOC2HC3H6（由西南化工研究院提供） H2O、CH3OH標準樣制備()、（）,（）于干凈玻璃瓶中搖勻備用。A水—標準樣中水的面積；A甲醇標準樣中甲醇的面積。本設(shè)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。將甲醇和硫酸的混合物加熱可得: CO+2H2=CH3OH100℃時， CH3OH十H2SO4=CH3HSO4+H2O100℃時， CH3HSO4+CH3OH=CH3OCH3+ H2SO4該過程具有反應(yīng)溫度低、轉(zhuǎn)化率高(80%)、選擇性好(99%)等優(yōu)點，但也存在設(shè)備腐蝕嚴重、釜殘液及廢水污染環(huán)境、催化劑毒性大、操作條件惡劣等缺點，選擇該工藝可能性較小。在小試1000h工作的基礎(chǔ)上進行了單管試驗。一步法又分為二相法和三相法。華東理工大學進行的是氣、固、液三相一步法合成工藝研究，已完成小試，未進行中試，現(xiàn)希望與有關(guān)單位合作進行中試研究。該催化劑的制備已申請專利(申請?zhí)?)。然后通過一種專利催化劑，操作條件200300℃和3080Mpa。(4)二甲醚精餾來自二甲醚合成系統(tǒng)的工藝液體被送入二甲醚精餾塔中部，塔底再沸是通過精餾塔加熱器的蒸汽流量控制完成，在DME精餾塔中DME與甲醇和水分開，一二甲醚產(chǎn)品從精餾塔頂部回收，而甲醇和水一起從塔底去除，并為原料甲醇提供預(yù)熱熱源。粗甲醇中間罐的稀甲醇液體由屏蔽泵加壓輸送至甲醇回收塔進行精餾分離，塔頂分餾出精甲醇組分，塔底分離出廢水，精甲醇蒸汽被循環(huán)水冷卻成常溫精甲醇液體，經(jīng)計量后進入回收甲醇中間罐。極微量副產(chǎn)物為甲烷、二氧化碳。飽和水蒸氣是一種應(yīng)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。表10 沸點下蒸發(fā)潛熱列表沸點/℃蒸發(fā)潛熱/(kcals；A——；L、G——液體、氣體質(zhì)量流速；、——氣體、液體密度；g——重力加速度。s）10310395810389508 合成塔及其附屬設(shè)備的計算選型 物料衡算進塔甲醇蒸汽流量 =由反應(yīng)式 其