【導(dǎo)讀】我國化石燃料資源的基本狀況是:煤多油少。目前,我國已經(jīng)探明的石油資源儲。術(shù)、生物質(zhì)能開發(fā)技術(shù)、二甲醚生產(chǎn)技術(shù)等。分子量，是一種無色、無毒、無致癌性、腐蝕性小的產(chǎn)品。燒效果好和污染少而被稱為“清潔燃料”，引起廣泛關(guān)注。逐步被其他無害物質(zhì)所代替。烴，因此DME作制冷劑非常有前途。國內(nèi)外正在積極開發(fā)它在冰箱、空調(diào)、食品。保鮮劑等方面的應(yīng)用，以替代氟里昂。關(guān)于DME作發(fā)泡劑，國外已相繼開發(fā)出利。氣和柴油汽車燃料的代用品條件已經(jīng)成熟。益受到國內(nèi)外的廣泛重視。在未來十年里，DME作為燃料的應(yīng)用將有難以估量的。二甲醚主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)量。闊，因此對二甲醚的生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究很有必要。DME純度要求不高的場合。產(chǎn)DME，并在使用過程中對工藝有所改進(jìn)。反應(yīng)器一步合成DME，采用具有甲醇合成和甲醇脫水組分的雙功能催化劑。因此,漿態(tài)床合成氣法制DME具有誘人的前景，CO2，可減輕工業(yè)排放CO2對大氣的污染。CO2加氫制甲醇因受平衡的限制，CO2

　　

【正文】 汽態(tài) ：甲醇%，二甲醚%， 水 % 介質(zhì)特性 □腐蝕□ □腐蝕□ □腐蝕□ 流量（正常 /最大） kmol/h 溫度 K 壓力 kpa(G) 操作密度 (液相 ) Kg/m3 操作粘度 mN/m 熱焓 KJ/h 加入 173283782 帶出 180034496 熱負(fù)荷 KJ/h 回流器 冷凝器 最小回流比 實際回流比 理論塔板數(shù) 實際塔板數(shù) 每板篩孔數(shù) 2426 開孔區(qū)面積 氣液流率（汽 /液） m3/s 精餾段 傳質(zhì)高度 m 9 安裝位置 □室內(nèi) □室外 安裝方式 □立式 □臥式 結(jié)構(gòu)材料 合金鋼 隔熱類型 □保溫 □保冷 □人身防護 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計大作業(yè) 備注： 設(shè)備簡圖 編制 何鑫 校核 何鑫 審核 何鑫 日期 精餾塔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表 安裝方式 立式安裝 內(nèi)徑 D（ m） 精餾塔總高 精餾塔材料 合金鋼板 塔板型式 篩板 實際塔板數(shù) 11 板間距 降液管面積 m2 堰長 堰高 m 原料進(jìn)口管直徑 120mm 塔頂氣體出口管直徑 520mm 回流液進(jìn)口管直徑 120mm 塔釜液出口管直徑 105mm 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計大作業(yè) 6 換熱器 換熱器 1（流股 4）： 采用浮頭式換熱器 換熱量 Q=8835kw，逆流操作 導(dǎo)熱油， ℃ 甲醇， ℃ 入口 250 33 出口 200 計算得 K=387W/(m2.℃ ) 逆流溫差 所以 公稱直徑 DN 公稱壓力 PN 管程數(shù) 管子根數(shù) 管尺寸 管心距 mm Mpa N n mm mm 800 1 4 352 25 2 32 中心排管數(shù)NT 管程流通面積 換熱管長度L 管排列方式 換熱面積 折流板間距 14 m2 mm 三角形 m2 m 6000 換熱器 3(流股 8)： 換熱量 Q=7725kw，逆流操作 二甲醚， ℃ 水， ℃ 入口 160 25 出口 100 50 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計大作業(yè) 計算得 K=596W/(m2.℃ ) 逆流溫差 所以 公稱直徑 DN 公稱壓力 PN 管程數(shù) 管子根數(shù) 管尺寸 管心距 mm Mpa N n mm mm 900 1． 6 4 776 25 32 中心排管數(shù)NT 管程流通面積 換熱管長度L 管排列方式 換熱面積 折流板間距 16 m2 mm 三角形 m2 m 6000 換熱器 2（流股 7）： 選用浮頭式換熱器 換熱量 Q=1819kw，逆流操作 二甲醚， ℃ 甲醇， ℃ 入口 280 出口 160 279 計算得 K=413W/(m2.℃ ) 逆流溫差 所以 選用列管式換熱器 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計大作業(yè) 公稱直徑 DN 公稱壓力 PN 管程數(shù) 管子根數(shù) 管尺寸 管心距 mm Mpa N n mm mm 1400 1． 6 4 1192 25 2 32 中心排管數(shù)NT 管程流通面積 換熱管長度L 管排列方式 換熱面積 折流板間距 26 m2 mm 三角形 m2 m 6000 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計大作業(yè) 7 管路選型 根據(jù) ASPEN PLUS 計算得到的流量結(jié)果： 我們根據(jù)國標(biāo)最后匯總得到的管路匯總表如下圖： 均采用不銹鋼管 管徑 計算 流股 體積流量 m3/h 流速 m/s 管橫截面積 m2 管徑 mm 公稱直徑 1 3 Ф 57 210 2 3 Ф 63 210 3 3 Ф 63 210 4 25 Ф 219 435 5 25 Ф 219 435 6 25 Ф 219 435 7 25 Ф 219 435 8 3 Ф 180 330 9 3 Ф 51 28 10 3 Ф 42 28 11 3 Ф 76 216 12 3 Ф 27 25 13 3 Ф 27 25 流體輸送用不銹鋼管 GB/T149762020 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計大作業(yè) 8 設(shè)計總結(jié)及感想 作為 LPG 和石油類的替代燃料，目前二甲醚 (DME)倍受注目。 DME 是具有與LPG 的物理性質(zhì)相類似的 化 學(xué)品，在燃燒時不會產(chǎn)生破壞環(huán)境的氣體，能便宜而大量地生產(chǎn)。與甲烷一樣，被期望成為 21 世紀(jì)的能源之一。目前生產(chǎn)的二甲醚基本上由甲醇脫水制得，即先合成甲醇，然后經(jīng)甲醇脫水制成二甲醚。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。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。氣相法的工藝過程主要由甲醇加熱、蒸發(fā)、甲醇脫水、二甲醚冷凝及精餾等組成。 在本次設(shè)計任務(wù)當(dāng)中，我們組主要完成以下工 作： 1) 反應(yīng)器的選型與計算 2) 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； 3) 所需換熱器計算及選型； 4) 連接各個操作單元所需要的管徑的計算 在這個設(shè)計過程當(dāng)中小組成員通力合作，大家分工完成了需要完成的設(shè)計任務(wù)，對化工設(shè)計的相關(guān)知識有了加深，這樣的大作業(yè)對培養(yǎng)的大家的團隊合作能力，和知識的實際運用能力的提高有非常大的幫助。 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計大作業(yè) 9 參考文獻(xiàn) 1. 楊立新 ,徐紅燕 .二甲醚生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用前景 ,《化工進(jìn)展》 2020,22(2):204206. 2. 劉光啟 ,馬連湘 ,劉杰 .化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊 (有機卷 )北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020. 3. Energy Policy ,2020,41, 878–884 4. 趙軍 ,張有 ,段成紅 .化工設(shè)備機械基礎(chǔ) .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020. 5. 楊祖榮 ,劉麗英 ,劉偉 .化工原理 .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020. 6. 賈紹義 ,柴城敬 .化工原理課程設(shè)計 .天津 :天津大學(xué)出版社 ,2020[1] 康舉 ,韓利華 ,羅英華 .二甲醚生產(chǎn)工藝 7. [美 ] ,蔣楚生等譯 .化工過程的概念設(shè)計 ,化學(xué)工業(yè)出版社 ,1994. 8. 林荊 ,王小勤 ,李淑芳 ,等 .CM31 催化劑上甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚的動力學(xué)研究 [J].天然氣化工 ,1996, 21(5): 2628. 9. 馮鈺安 ,蔣立文 ,徐紅斌 .氣相色譜法測定高純度二甲醚中的微量甲醇 [J].石油化工 ,1997,26(8):545547. 10. 李環(huán)玉 .新型清潔能源二甲醚的開發(fā)和應(yīng)用 [J].精細(xì)與專用化學(xué)品 ,2020,14(10):2325. 11. 白雪松 .二甲醚技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展前景 [J].化工技術(shù)經(jīng)濟 ,2020,22(2):1221. 12. 王鐵軍 ,常杰 ,祝京旭 .生物質(zhì)合成燃料二甲醚的技術(shù) [J].化工進(jìn)展 ,2020,22(11):11561159. 13. 陳瑩 ,劉超鋒 ,梁基照 ,等 .年產(chǎn) 1 萬噸二甲醚固定床反應(yīng)器設(shè)計 [J].廣州化工 ,2020,6):7778. 14. 張海濤 .張欣榮 .房鼎業(yè) .合成氣一步法 5000t/a 二甲醚管式反應(yīng)器設(shè)計 [J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù) , 2020, 24(2): 4144. 15. 孫蘭義，化工流程模擬實訓(xùn)，北京；化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 . 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計大作業(yè) 10 主要符號說明 Aa 塔板開孔區(qū)面積， m2 h39。W 進(jìn)口堰高度， m Af 降液管截面積， m2 hσ 與克服表面張力的壓降相當(dāng) 的液柱高度， m 液柱 A0 篩孔總面積， m2 Hd 降液管內(nèi)清液層高度， m AT 塔截面積， m2 HP 人孔處塔板間距， m C0 流量系數(shù)，無因次 HT 塔板間距， m C 計算時的負(fù)荷系數(shù)， lW 堰長， m Cs 氣相負(fù)荷因子， m/s Ls 液體體積流量， m3/s d0 篩孔直徑， m n 篩孔數(shù)目 D 塔徑， m NT 理論板層數(shù) eV 液沫夾帶量， kg(液 )/kg(氣 ) P 操作壓力， Pa ET 總板效率，無因次 ΔP 壓力降， Pa F 氣相動能因子， kg1/2/(s*m1/2) ΔPp 氣體通過每層篩板的壓降， Pa F0 篩孔氣相動能因子， kg1/2/(sm1/2) t 篩孔的中心距， m hW 出口堰高度， m u 空塔氣速， m/s h1 進(jìn)口堰與降液間的水平距離 ,m u0 氣體通過篩孔的速度， m/s hc 與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m 液柱 u0,min 漏液點氣速， m/s hd 與液體流過降液管相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m u39。0 液體通過降液管底隙的速度， m/s hf 塔板上鼓泡高度， m Vs 氣體體積流量， m3/s h1 與板上液層阻力相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m 液柱 Wc 邊緣無效區(qū)寬度， m hL 板上清液層高度， m Wd 弓形降液管寬度， m h0 降液管的底隙高度， m Ws 破沫區(qū)寬度， m hOW 堰上液層高度， m Z 板式塔的有效高度， m 希臘字母 β 充氣系數(shù)，無因次 δ 篩板厚度， m θ 液體在降液管內(nèi)停留時間， s μ 粘度， mPa/s ρ 密度， kg/m3 б 表面張力， N/m Ф 開孔率，無因次 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計大作業(yè) 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計大作業(yè) 11 化學(xué)與化工學(xué)院化工設(shè)計大作業(yè) 12 附錄 附錄一二甲醚精餾塔裝配圖 附錄二甲醇精餾塔裝配圖 附錄三浮頭式換熱器裝配圖 附錄四小組組員帶控制點的工藝流程圖