【導(dǎo)讀】二甲醚的制備主要有甲醇脫水法和合成氣一步法兩種。比，一步法合成二甲醚工藝經(jīng)濟(jì)更加合理，在市場(chǎng)更具有競(jìng)爭(zhēng)力，正在走向工業(yè)化。開(kāi)發(fā)中的分離工藝主要采用吸收和精餾等化工單元操作過(guò)程得。到純度較高的二甲醚產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)分離中的精餾工序進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，分離二甲。醚、甲醇和水三元體系。精餾塔采用浮閥塔，塔頂冷凝裝置采用全凝器，用來(lái)準(zhǔn)確控制?；亓鞅?；塔底采用水蒸氣蒸汽加熱，以提供足夠的熱量。率，實(shí)際板數(shù)，進(jìn)料位置，在板式塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算中得出塔徑，有效塔高，通過(guò)篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算，證明各指標(biāo)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。利進(jìn)行并使效率盡可能的提高。

　　

【正文】 2378160 15594 35632 2355270 14615 34816 23312用插值計(jì)算，得以下數(shù)據(jù)表 32 插值計(jì)算后比熱容、汽化熱數(shù)據(jù)表CP(比熱容) HV(汽化熱)溫度 DMEKJ/KmolKCH3OHKJ/KmolKH2OKJ/kg℃DMEKJ/KmolCH3OHKJ/KmolH2OKJ/kg 18116 37897 24247 15574 35173 23548 冷凝器的熱負(fù)荷以全凝器作為熱量衡算忽略熱損失 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)36圖 31 冷凝器熱量衡算簡(jiǎn)圖Q1：塔頂蒸氣帶出的熱量Q2：塔頂產(chǎn)品帶走的熱量Q3：回流帶入的熱量Q4：冷凝器的熱負(fù)荷根據(jù)能量守衡：Q 1= Q2+ Q3+ Q4則冷凝器的熱負(fù)荷：Q 4= Q1 Q2 Q3(一) Q 1 的計(jì)算 (KJ/h)1065.)(132 )25.(5VHv)(V)(7OCDME OHCDMEi,3 3??????? ??????DPPiP ttt(二) Q 2 的計(jì)算 J/)()...( ΔtC()tΔt 6DPDPDiP, 3??? OHME(三) Q 3 的計(jì)算 KJ/h)()( t()ttCL 6DPDPDiP, 3????????OHCMELL(四) Q 4 的計(jì)算Q4= Q1 Q2 Q3=106=106 (KJ/h) 再沸器的熱負(fù)荷以再沸器作熱量衡算，熱損失為 Qn，估算取 Qn= 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)37圖 32 再沸器熱量衡算簡(jiǎn)圖Q5：再沸器的熱負(fù)荷Q6：下降液體帶入再沸器的熱量Q7：上升蒸汽帶出的熱量Q8：塔底產(chǎn)品帶出的熱量Qn：再沸器的熱損失根據(jù)能量守衡：Q 5+ Q6= Q7+ Q8+ Qn則 Q5=（Q 7+ Q8 Q6）／(一) Q 7 的計(jì)算 ）（ ）KJ/ (15732..986 )()540(5. Hv)Vv)CH)V( V((7 44OODME OHOHCDME, 23 23?? ????? ?????? ??????????DPDPPiWiP tttt(二) Q 8 的計(jì)算 KJ/h)(. (642 )ΔtC(ΔtC()ΔttCW5 WPWPWPiP, 2???????? OHOHDME(三) Q 6 的計(jì)算 J/h)(. (74 )tt()ttL75 WPWPWPiP, 2?????? ?????????OHOHCDMELLL(四) Q 5 的計(jì)算Q5=（Q 7+ Q8 Q6）／=(10 7+107)／ =107（KJ/h ） 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)38故再沸器的熱負(fù)荷為 107 KJ/h，熱損失為 106 KJ/h 冷卻水消耗量和加熱蒸汽消耗量(一) 冷卻水消耗量冷卻水進(jìn)、出冷凝器的溫度分別為 20℃和 30℃℃15230???t查得 15℃下 CP，水 = KJ/kg℃冷卻水的消耗量為 (kg/h))20()(62,4 ???????tQWPC水(二) 加熱蒸汽消耗量本設(shè)計(jì)采用 飽和水蒸汽加熱，且冷凝液在飽和溫度下排出， 飽和水蒸汽，其熱焓為 ，回水其焓值為 KJ/Kg。加熱蒸汽消耗量為 (kg/h) ??????HQWn 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)394 主要設(shè)備設(shè)計(jì)和選型 接管的設(shè)計(jì) 進(jìn)料管已知料液流率：10 5kg/h，料液密度： 3/??取管內(nèi)流速： smuF/?料液的體積流量： sV/??則進(jìn)料管直徑： )(1706.).4()(2/2/1 mudF??根據(jù)管材規(guī)范，取進(jìn)料管尺寸為 59??。其內(nèi)徑為 184mm。實(shí)際流速 smuF/? 回流管已知回流液流率： ，回流液密度：hkgL/? 3/??則回流液體積流率： )/(??取管內(nèi)流速： smu/則回流管直徑： )(0751.)()( 2/2/1 mdDR????根據(jù)管材規(guī)范，取進(jìn)料管尺寸為 。其內(nèi)徑為 81mm。89?實(shí)際流速： smuR/? 釜液出口管已知釜液質(zhì)量流率： 10 5kg/h，釜液密度： 3/??則釜液體積流率： )/(???取管內(nèi)流速： hmu/.0 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)40則釜液出口管直徑： )()()4(/12/1 muVdW????取釜液出口管尺寸為 。其內(nèi)徑為 260mm。??實(shí)際流速： )/(? 塔頂蒸汽管近似取精餾段體積流率為塔頂蒸汽體積流率，并取管內(nèi)蒸汽流速 smuD/20?精餾段氣體質(zhì)量流率：10 4kg/h，塔頂蒸汽密度： ，?體積流率： )/(???則塔頂蒸汽管直徑： )()4.()(/12/1 muVdD???取塔頂蒸汽管尺寸為 。其內(nèi)徑為 286mm。?實(shí)際流速： smuD/? 加熱蒸汽管已知加熱蒸汽流率： ，加熱蒸汽密度： （ 下的蒸汽hkgV/5098 3/??密度） ，取管內(nèi)加熱蒸汽流速為 smuV/1?體積流率： )(??則塔頂蒸汽管直徑： )(1530..0)(2//1 mudV???取塔頂蒸汽管尺寸為 。其內(nèi)徑為 158mm。568?實(shí)際流速： smuD/? 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)41表 41 管路設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 序號(hào) 管線 流速(m/s) 管規(guī)格1 進(jìn)料管 φ19452 回流管 φ8943 釜液出口管 φ2734 塔頂蒸汽管 φ2995 加熱蒸汽管 φ1685 冷凝器的選型塔頂 ℃的氣體經(jīng)過(guò)冷凝器，冷卻為同溫度下的液體。冷凝水進(jìn)出口溫度分別為 20℃和 30℃，冷水走管間，蒸汽走殼間。采用管殼式換熱器，且逆流傳熱。已知冷凝器的熱負(fù)荷為 QC=106KJ/h根據(jù)流體性質(zhì)，查《化工原理》教材 P367 附錄二十四，取 K=800K/m2℃△t m：熱流體：℃→℃ 冷流體： 30℃←20℃ ?t 小 = t 大 =℃???nnmtt??小大 小大傳熱面積 Q=KA△t m，A=Q／K△t m=106／800=208(m 2)查《化工原理》教材 P378 附錄二十八。選擇管殼式換熱器型號(hào)為 G800Ⅱ換熱器的參數(shù)如下：表 42 冷凝器參數(shù)表公稱直徑/mm 800 管子根數(shù) 450公稱壓力/MPa 管長(zhǎng)/mm 6000管程數(shù) 2 管道流面積/m 2 中心排管數(shù) 23 管子排列方法 三角形排列列管尺寸/mm φ252 管心距/mm 32實(shí)際傳熱面積： 2 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)425 結(jié)論本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì) 萬(wàn)噸二甲醚裝置分離精餾工段進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)針對(duì)現(xiàn)有的二甲醚分離裝置精餾工段進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)，經(jīng)濟(jì)合理。選取了二甲醚精餾的主要設(shè)備—浮閥塔，操作點(diǎn)處在適宜操作區(qū)的適中位置，確定了精餾工序的具體操作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的產(chǎn)量目標(biāo)。經(jīng)過(guò)了幾個(gè)月的查閱、研究大量的相關(guān)文獻(xiàn)，我順利完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)， 本次設(shè)計(jì)與以前所做的課程設(shè)計(jì)有著很大的不同。之前的課程設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，涉及的知識(shí)大部分是學(xué)過(guò)的知識(shí)，在本次設(shè)計(jì)中，很多的知識(shí)都在之前都沒(méi)接觸過(guò)，要靠自己查閱資料學(xué)習(xí)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)使我對(duì)精餾塔的設(shè)計(jì)有了比較全面的了解，了解了工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)技能，例如本設(shè)計(jì)分離中加入閃蒸罐，可得到較高濃度的二甲醚，在優(yōu)化設(shè)計(jì)上也有了較深的心得體會(huì)。但在設(shè)計(jì)中我也遇到了很多的困難，例如對(duì)設(shè)備選型等方面知識(shí)的匱乏，許多理論知識(shí)在實(shí)際中不知如何去應(yīng)用，這些都使我在設(shè)計(jì)中一度陷入困境。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使我明白僅僅了解書(shū)本上的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有結(jié)合自己的實(shí)際情況運(yùn)用于實(shí)踐，這樣才能更深地了解和學(xué)習(xí)好知識(shí)。自己現(xiàn)在所學(xué)的理論知識(shí)還不夠全面，很多問(wèn)題涉及的不僅僅是本專業(yè)的知識(shí)。在此次設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于資料及數(shù)據(jù)的欠缺，部分設(shè)計(jì)存在著許多的不足，例如泵的選型、再沸器的選型。加之本人的能力有限，這次設(shè)計(jì)中存在不足的地方，望評(píng)審老師多多包涵，提出寶貴意見(jiàn)。 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)43參考文獻(xiàn)[1] 康舉，韓利華，梁英華：《二甲醚的生產(chǎn)工藝及其下游產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)》[J]， 《遼寧化工》2020 年第 12 期第 36 卷，第 854 頁(yè)。[2] 王永軍，閆冬，張勇，奇許英：《二甲醚市場(chǎng)前景淺析》[J] ， 《西部煤化工》2020 年第 1 期，第 74 頁(yè)。[3] 韓凌，郭少青，朱凌皓：《二甲醚生產(chǎn)技術(shù)與市場(chǎng)狀況》[J] ， 《煤化工》2020 年第 3期，第 33 頁(yè)。[4] 康舉，韓利華，梁英華：《二甲醚生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)展》[J] ， 《河北化工》2020 年第 11期第 11 卷，第 9 頁(yè)。[5] 王震： 《 合成氣一步法合成二甲醚研究》[J]， 《化工時(shí)刊》2020 年第 11 期第 21 卷，第 59 頁(yè)。[6] 韓媛媛等：《合成氣一步法制二甲醚的一種分離流程》[J] ， 《化工進(jìn)展》2020 年第 6期第 27 卷，第 949 頁(yè)。[7]黎漢生，任飛，王金福：《漿態(tài)床一步法二甲醚產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)研究進(jìn)展》[J]，《化工進(jìn)展》2020 年第 9 期第 23 卷，第 921 頁(yè)。[8] 湯洪、許建平、孫炳：《 二甲醚作為新型燃料的前景分析》[J] ， 《化工催化劑及甲醇技術(shù)》2020 年第 2 期，第 19 頁(yè)。[9] Gholamreza Moradi，Javad Ahmadpour,Mahdi Nazari,and Ferydon Yaripour：《Effects of Feed Composition and Space Velocity on Direct Synthesis of Dimethyl Ether from Syngas》[J] ，2020。[10] 夏建超，毛東森，陳慶齡，唐頤：《合成氣一步法制二甲醚雙功能催化劑的研究進(jìn)展》[J]， 《石油化工》2020 年第 8 期第 33 卷，第 788 頁(yè)。[11]李仕祿： 《我國(guó)二甲醚工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及工業(yè)化前景》[J]， 《化工催化劑與甲醇技術(shù)》2020 年第 3 期，第 17 頁(yè)。[12]趙驤、佟芳等： 《國(guó)內(nèi)外二甲醚市場(chǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展前景》[J]，《化肥工業(yè)》2020 年第 4期第 32 卷，第 12 頁(yè)。[13]姚玉英： 《化工原理》[M]，天津科學(xué)技術(shù)出版社，2020 年，第 18 頁(yè)。[14]陳英南、劉玉蘭： 《常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)》[M]，華東理工大學(xué)出版社，2020 年。[15]李國(guó)庭、陳煥章等： 《化工設(shè)計(jì)概論》[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，2020 年。[16]馬沛生等： 《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》[M]，化學(xué)工業(yè)出版社，1993 年，第 20 頁(yè)。 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)44附 錄附錄 1（1）英文字母：CP－恒壓熱容，KmolK N－塔板數(shù)；理論板數(shù)；篩孔數(shù)D－塔頂餾出液流量，kmol/h；塔徑，m； Np－實(shí)際塔板數(shù)；do－篩孔直徑，mm； NT－理論塔板數(shù)；E－液流收縮系數(shù)，無(wú)因次； P－操作壓強(qiáng)；塔頂產(chǎn)品量， Kmol/hET－全塔效率（總板效率） ，無(wú)因次； △P－壓強(qiáng)降，eV－霧沫夾帶量，kg（液）/kg（氣） ； q－進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)；F－進(jìn)料流量，kmol/h；氣相動(dòng)能因數(shù)，m/s(kg/m3)1/2； Q－傳熱速率或熱負(fù)荷，KJ/hH－塔高，m； R－回流比；開(kāi)孔區(qū)半徑，m；HT－板間距，m； T－溫度，KhC－與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋琺； t－篩孔中心距，mm；h1－進(jìn)口堰與降液管間的水平距離m；， t′－篩孔中心距，mm；VS－塔內(nèi)上升蒸氣流量，m 3/s； u－空塔氣速，m/s。hL－板上液層高度，m； V－塔內(nèi)上升蒸氣流量，kmol/h；ho－降液管底隙高度，m； ψ－液體密度校正系數(shù)how－堰上液層高度，m； W－釜?dú)堃海ㄋ桩a(chǎn)品）流量，kmol/h；HV－汽化熱，KJ//Kmol Wd－弓形降液管寬度，m； y－氣相中易揮發(fā)組分的摩爾分率； WC－無(wú)效區(qū)寬度，m；K－相平衡常數(shù)；浮閥的穩(wěn)定性系數(shù)，無(wú)因次； WS－安定區(qū)寬度，m；L－塔內(nèi)下降液體的流量，kmol/h； x－液相中易揮發(fā)組分的摩爾分率；LS－塔內(nèi)下降液體的流量，m 3/s； φ－開(kāi)孔率；lw－溢流堰長(zhǎng)度，m； uo－降液管底隙處液體流速，m/s。 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)45M－分子量，Kg/Kmol uo－篩孔氣速，m/s。hσ ——與克服液體表面張力的壓降所當(dāng)?shù)囊褐叨?，m； hd－與液體流經(jīng)降液管的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?m； hl－與氣流穿過(guò)板上液層的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m；hP－與單板壓降相當(dāng)?shù)囊簩痈叨?m。（2）希臘字母：?－相對(duì)揮發(fā)度 ?－密度，Kg/m 3?－表面張力，達(dá)因/cm ?－粘度，mpa．S（3）下標(biāo)：A－輕關(guān)鍵組分 L－液相B－重關(guān)鍵組分 V－氣相C－非重關(guān)鍵組分 m－平均D－餾出液 min－最小或最少F－原料液 max－最大的W－殘液量 T－理論的ｉ－組分序號(hào) P－實(shí)際的（4）上標(biāo)：′－提餾段附錄 2帶控制點(diǎn)的工藝流程圖精餾塔設(shè)備圖 塔板孔排列 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)46謝 辭 走的最快的總是時(shí)間，來(lái)不及感嘆，大學(xué)生活已近尾聲，四年多的努力與付出，隨著本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，將要?jiǎng)澫峦昝赖木涮?hào)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)在我的導(dǎo)師—馮彤英老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，從課題選擇到具體的設(shè)計(jì)過(guò)程，設(shè)計(jì)初期、中期的檢查及后期的修改，無(wú)不凝聚著馮彤英老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，老師為我提供了種種