【正文】 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) 。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(dá) 90%， DME 在有機產(chǎn)物中的選擇性 95%。 主要反應(yīng)構(gòu)成如下 : 4H2+2CO=2CH3OH 2CH3OH= CH3OCH3+ H2O CO+ H2O=CO2+H2 3 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。最早 13 采用的脫水劑是濃硫酸，反應(yīng)在液相中進(jìn)行。V2 H2O、 CH3OH 標(biāo)準(zhǔn)樣的進(jìn)樣量 ml。在常溫，常壓下為氣態(tài)，在壓力儲罐內(nèi)為液體。且在某種程度上可以提高汽油的汽化效率，降低汽油的凝固點。 日本千代田和石川島播磨重工公司聯(lián)合為日本 JEE 控股公司進(jìn)行 DME 裝置工程設(shè)計， JEE 公司 6 是工程和鋼鐵控股公司， 2020 年由川崎鋼鐵和 NKK 公司聯(lián)合而成。如果美國代用燃料的比例提高到 5%，起需求量將達(dá)到 2500 萬噸，可見替代燃料的市場前景是相當(dāng)可觀的 [20]。廣東省中山精細(xì)化工實業(yè)有限公司采用西南化工研究院開發(fā)的甲醇催化轉(zhuǎn)化二步法制二甲醚生產(chǎn)技術(shù)建立了 2500 噸 /年生產(chǎn)裝置。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國對柴油和汽油的需求量每年增長的幅度不斷加大。 近年來，我國 DME的生產(chǎn)發(fā)展迅速。 DME 作為 停止使用的 氯氟烴的替代物，在氣霧劑制品中顯示出良好的性能，如： ① 不污染環(huán)境，對臭氧破壞系數(shù)為零； ② DME在水中溶解度為 34%，若加 6%的乙醇，則可與水混溶，它與各種樹脂也有極高的溶解能力； ③ 毒性很微弱，用在化妝品上觀察不到有什么問題； ④ 可用水或氟制劑作阻燃劑； ⑤ 使噴霧產(chǎn)品不易致潮， 加之與其他氣霧劑相比， 其成本低、價格便宜從而被認(rèn)為是新一代理想的氣霧推進(jìn)劑。而且設(shè)備臺數(shù)較少，設(shè)備制作立足于國內(nèi)現(xiàn)狀，均能在國內(nèi)制造而不需進(jìn)口，可大大降低項目投資。 五、學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計文件： 課程設(shè)計說明書一本 帶控制點的工藝流程圖一套（要求手工繪制 2圖紙） 主要設(shè)備結(jié)構(gòu)圖一套（要求 CAD 繪制， 2圖紙） 六、 主要參考文獻(xiàn)（資料）： 《化工設(shè)計》王靜康主編 1995 年版 化學(xué)工業(yè)出版社出版 《化工原理》（上、下） 2020 年版天津大學(xué) 化工原理教研室編 天津科學(xué)技術(shù)出版社出版 3． ………… 專業(yè)班級 化工工藝 0904 學(xué)生 武曉佩 要求設(shè)計工作起止日期 2020 年 11 月 25 日 至 2020 年 12 月 21 日 指導(dǎo)教師簽字 日期 教研室主任簽字 日期 II 系主任批準(zhǔn)簽字 日期 III 摘要 作為 LPG 和石油類的替代燃料，目前二甲醚 (DME)倍受注目。 2) The calculation and selection of heat exchanger, pump。近幾年來，在各國尋求清潔車用替代燃料的過程中，二甲醚的良好燃燒性能和低污染排放特性使其日益受到重視。 DME 作為民用燃料比液化氣具有更優(yōu)良的物理化學(xué)性能（如表 1，表 2 所示）。由美國貿(mào)易發(fā)展署出資援助招標(biāo)、美國福陸公司中標(biāo)所作的寧夏煤基 DME（一期） 83 萬噸／年項目報告已于 2020 年 4月完成， 后 因資金技術(shù)問題 項目 尚未 啟動。 DME 除作為燃料以外，主要用于制氣霧劑、制冷劑和發(fā)泡劑。據(jù)保守估計，重慶市的 LPG需求量在 8 萬 /年，成都市的 LPG需求量在 5 萬噸 5 /年，四川省的總需求量在 25 萬噸 /年，其市場前景非常樂觀?？傎M用約 億美元，比單獨建設(shè)甲醇裝置僅高約 10%。日本一個開發(fā)合成二甲醚技術(shù)的國家計劃已經(jīng)展開， NKK 公司、太平洋碳鋼公司和住友金屬工業(yè)公司將利用通產(chǎn)省提供的資金 (18億日元 )進(jìn)行相關(guān)的研究與開發(fā)工作，目標(biāo)是設(shè)計一種方法通過用煤氣和最新開發(fā)的催化劑直接合成低成本的二甲醚。二甲醚可作為烷基化合劑，在很多場合中，它具有甲基化反應(yīng)性能，例如在硅酸鋁催化劑存在的條件下，二甲醚可以與苯發(fā)生烷基化反應(yīng)而生成甲苯、二甲苯及多烷基苯。 試劑與材料： Porapak Q(50～ 80 目 )有機擔(dān)體（進(jìn)口） 聚乙二醇（ PEG） 1500 色譜固定液 GDX502（ 60～ 80 目）色譜擔(dān)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(biāo)準(zhǔn)氣： N CH CO C2H C3H6（由西南化工研究院提供） H2O、 CH3OH 標(biāo)準(zhǔn)樣制備 準(zhǔn)確稱取無水乙醇 m1 約 (稱準(zhǔn)至 )、蒸餾水 m2 約 （稱準(zhǔn)至 ） ,無水甲醇m3 約 （稱準(zhǔn)至 ）于干凈玻璃瓶中搖勻備用。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(jì)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。在小試 1000h 工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行了單管試驗。華東理工大學(xué)進(jìn)行的是氣、固、液三相一步法合成工藝研究，已完成小試，未進(jìn)行中試，現(xiàn)希望與有關(guān)單位合作進(jìn)行中試研究。然后通過一種專利催化劑，操作條件 200300℃ 和 3080Mpa。 常溫含水粗甲醇作為本工藝流程的原料，由往復(fù)泵定量輸送至合成工序的汽化塔進(jìn)行汽化提純，原料甲醇 甲醇汽化 合成塔 （甲醇?xì)庀嗝撍? 冷凝、 氣液分離 初餾塔 回收塔 DME 精餾塔 16 并由液態(tài)轉(zhuǎn)化成飽和氣態(tài)，再進(jìn)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(jìn)入固定床合成塔，在氧化鋁型固定床中進(jìn)行縮 水反應(yīng)生成氣態(tài)二甲醚和水（反應(yīng)溫度控制在 280℃450℃之間，一次轉(zhuǎn)化率不小于 75%），反應(yīng)產(chǎn)物中包括有二甲醚、水以及未反應(yīng)的甲醇蒸汽。丹麥 Lyngby 在一套 50kg/d 中試裝置中完成 12020h 操作之后，HaldorTopsoe Als 宣稱其由天然氣直接合成二甲醚的催化法已準(zhǔn) 備好放大。 國內(nèi)山西煤化所開發(fā)的是三相漿態(tài)床一步法合成技術(shù)，已進(jìn)行中試 (規(guī)模 100 噸 /年 )，于 2020年 9 月份完成中試。擴大試驗于 1992 年 3月通過鑒定。 由于二甲醚用耐壓罐車或裝入鋼瓶后運輸很安全 便捷，因此從成本上考慮，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該選擇在富產(chǎn)煤炭或天然氣的地區(qū)（甲醇兩步法生產(chǎn)則可考慮少些），年產(chǎn)規(guī)模至少要在萬噸以上，并且盡可能在工藝上實現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)。 稱量裝滿試樣的鋼瓶，計算出試樣的重量，要求把試樣內(nèi)的 20%排掉，重量不足時應(yīng)重新取樣。 （ 2）化學(xué)性質(zhì) 甲醇作為最簡單的飽和脂肪醇因此具有脂肪 醇的化學(xué)性質(zhì)，即可進(jìn)行氧化、酯化、羰基化、胺化、脫水等化學(xué)反應(yīng)，在此只介紹幾種重要的化學(xué)反應(yīng)。目前世界二甲醚的產(chǎn)量約為 600萬噸 /年，預(yù)計到 2020 年需求量可突破 1100 萬噸 /年。 TEC 的流程組合 MFRZ 甲醇工藝和采用專利鋁 基催化劑的脫水新技術(shù)。因此二甲醚作為替代燃料的市場非常廣闊。如果用 DME替代進(jìn)口液化氣，將至少形成約 2020 萬噸／年的 DME 需求。該項目將由煤炭為起始原料生產(chǎn) DME。 除此之外 DME還是重要的化工原料 ,可用于許多精細(xì)化學(xué)品的合成 ,同時在輕化、制藥、燃料、農(nóng)藥等工業(yè)中有許多獨特的用途。圖紙包括工藝流程圖，主設(shè)備圖，車間布置平面 等 。主要完成 以下 工作： 1）精餾用到的二甲醚分離塔和甲醇回收塔的塔高、塔徑、塔板布置等的設(shè)計； 2）所需換熱器、泵的計算及選型； 關(guān)鍵詞： 二甲醚，甲醇，工藝設(shè)計。與甲烷一樣，被期望成為 21 世紀(jì)的能源之一。工程總投資估算值 14300 萬元，項目的內(nèi)部收益率所得稅前為 %，高于基準(zhǔn)收益率 12%。目前 DME 在世界噴射劑的用量中居第二位，僅次于碳?xì)浠衔铮?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(shù) 。到 2020 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%。尤其是我國環(huán)保能源特別是潔凈車用燃料一直十分緊缺，因此發(fā)展清潔車用燃料成為我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展面臨的現(xiàn)實問題。最近，安徽省蒙城縣化肥廠也建立了 2500 噸 /年高純度二甲醚生產(chǎn)裝置，產(chǎn)品純度達(dá) %以上。 由于二甲醚的市場需求潛力十分巨大，在世界范圍內(nèi)，其建設(shè)已經(jīng)成為熱點項目，一些大型的二甲醚裝置已在積極籌建之中（見表 14），如果這些項目到 2020 都建成投產(chǎn)將新增二甲醚生產(chǎn)能力 793萬～ 893 萬噸。該裝置將采用 JEE 工藝從合成氣 間 接生產(chǎn) DME。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(dá)國家都在進(jìn)行二甲醚作為替代燃料的研究，解決全球能源緊張的局面。 小鼠吸入 貓 吸入 人 吸入 30min 輕度麻醉 人 吸入 、有窒息感 二甲醚的主要技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)要求 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)化制成燃料級二甲醚，再經(jīng)精餾分離后制得高純度二甲醚氣體產(chǎn)品。 C、二甲醚含量的測定 ①、在 a 條相同條件下，以絕對標(biāo)準(zhǔn)曲線法使用色譜數(shù)據(jù) Q/OCLX0022020 處理機得到 N CH CO C2H C2H C3H6組份的體積百分含量（ %） ②、在 b 條相同條件下，以絕對標(biāo)準(zhǔn)曲線法使用色譜數(shù)據(jù)處理機得到 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% 46 ⑤ 、 二甲醚（ WDME）質(zhì)量百分含量按下式計算： WDME（ %） =(VDME% 46)/X% 水（ W H2O）質(zhì)量百分含量按下式計算： M H2O（ %） =（ V H2O % 18） /X% 甲醇（ W CH3OH）質(zhì)量百分含量按下式計算： 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： 20 萬噸 /年 年操作日： 365 天 產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量指標(biāo) 氣霧級 (工業(yè)級 )二甲醚、燃料級二甲醚 (1)氣霧級二甲醚質(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) ) %100))/(( (%)201 ???? 甲醇甲醇 甲醇 AVVVf 12 項目 期望值 二甲醚 wt%≥ 甲醇 wt% ≤ 水份 wt%≤ (2)燃料級二甲醚質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ) 對燃料級二甲醚產(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。 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，而 ESSO公司則使用了 的含金屬的硅酸鋁催化劑，其甲醇轉(zhuǎn)化率為 70%， DME 選擇性 90%。國外自 80 年代后對此研究較多，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 。中國科學(xué)院大連化物所、清華大學(xué)等對此也進(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。 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