【正文】 , 床層出口溫度將達(dá) 367 ℃ , 這有可能超出催化劑的溫度使用范圍。設(shè)定反應(yīng)器的入口溫度為 250 ℃ , 出口溫度為 300 ℃。 操作條件的確定 甲醇脫水反應(yīng)器采用氣相催化床 , 有關(guān)催化劑的報(bào)道很多。 10 綜上所述，在現(xiàn)有的二甲醚生產(chǎn)方法中，合成氣一步法工業(yè)化技術(shù)尚未成熟，生產(chǎn)成本高，也無(wú)工業(yè)化裝置連續(xù)生產(chǎn)的報(bào)道；甲醇液相法雖然有技術(shù)突破，但仍有投資高、電耗高，生產(chǎn)成本高等問(wèn)題，而且反應(yīng)器放大難度大 ,大裝置反應(yīng)器需多套并聯(lián)。 由此可見(jiàn)，先進(jìn)的液相法仍有需要改進(jìn)的地方。 6）裝置占地大。 5）產(chǎn)品二甲醚與甲醇、水的分離也未經(jīng)精餾，也僅有 1塊理論板的氣液平衡關(guān)系，故二甲醚產(chǎn)品的純度難以提高。 3）由于反應(yīng)系統(tǒng)有硫 酸等強(qiáng)腐蝕無(wú)機(jī)酸，溫度也較高，故其材料為搪玻璃、內(nèi)襯石墨等，其投資也較高。如大型化需多臺(tái)并聯(lián)，故其投資偏高。 2）由于反應(yīng)溫度低，甲醇在反應(yīng)器中的反應(yīng)速度慢，甲醇在反應(yīng)器中需有很長(zhǎng)的停留時(shí)間，反應(yīng)器容積很大。 9 圖 23 甲醇液相法流程框圖 先進(jìn)的液相法雖然在原硫酸法的基礎(chǔ)上有了多方面的改進(jìn)，而且逐漸完善，但由于液相法 固有的特點(diǎn)，仍存在以下問(wèn)題： 1）反應(yīng)在常壓下進(jìn)行，所以需要將產(chǎn)品從常壓增壓至 冷卻水冷凝液化，壓縮電耗太高；反應(yīng)器物料需混合均勻，不管是用泵強(qiáng)制循環(huán)，或用攪拌器攪拌，都要消耗一定的電能。 液相法的優(yōu)點(diǎn)在于反應(yīng)溫度低，由于甲醇脫水反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度越低，平衡轉(zhuǎn)化率越高，故其甲醇在反應(yīng)器中的單程轉(zhuǎn)化率比氣相法高，達(dá) 90%以上。液相物料經(jīng)甲醇提濃塔精餾分離，從塔頂?shù)玫郊状己投酌训幕旌衔?。反?yīng)產(chǎn)物加熱汽化送出反應(yīng)器，經(jīng)冷卻，反應(yīng)產(chǎn)物部分冷凝。催化劑為硫酸等無(wú)機(jī)酸。如在反應(yīng)器中加入其他添加物（如磷酸等），改變了反應(yīng)器蒸發(fā)物料的相對(duì)組成，從而達(dá)到連續(xù)反應(yīng)、反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)蒸發(fā)的目的，實(shí)現(xiàn)了裝置的連續(xù)生產(chǎn)、并解決了反應(yīng)器無(wú)機(jī)酸催化劑的排放問(wèn)題。液相法反應(yīng)式仍是甲 醇脫水： 2CH3OH== H3COCH3+ H2O 反應(yīng)在液相中進(jìn)行。從甲醇提濃塔塔釜排出含醇廢水。粗甲醚中間罐的粗二甲醚用精餾塔進(jìn)行精餾分離，從精餾塔頂出來(lái)的二甲醚蒸汽經(jīng)精餾塔冷凝器冷凝后一部分回流入塔，一部分作為產(chǎn)品送產(chǎn)品貯罐。氣相為副反應(yīng)產(chǎn)生的不 凝氣和二甲醚、甲醇的飽和蒸汽，送洗滌塔用甲醇或甲醇 水溶液吸收回收其中二甲醚。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)有絕熱式固定床、換熱式固定床、多段冷激式固定床和等溫管式固定床等。甲醇脫水反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式為： 8 2CH3OH=== H3COCH3+ H2O 反應(yīng)條件為 、 230400℃。典型的甲醇?xì)庀喾ǖ纳a(chǎn)過(guò)程如圖 22 所示。 因此，合成氣一步法還需要較長(zhǎng)時(shí)間的研究探索，等待突破性的技術(shù)成果完成，其工業(yè)化才可能成為現(xiàn)實(shí)?，F(xiàn)使用的復(fù)合型催化劑兩種活性中心相互干擾，甲醇催化活性中心易被氧化而失活，催化劑使用壽命短。 4）未找到同時(shí)對(duì)兩個(gè)反應(yīng)均有較好催化作用，且穩(wěn)定性好的催化劑。因而必須使用換熱式 反應(yīng)器。 3CO + 3H2 == CH3OCH3 + CO2 原料利用率 51% 7 對(duì)比甲醇脫水法： 合成甲醇 2CO + 4H2 === 2CH3OH 原料利用率接近 100% 甲醇脫水 2CH3OH == H3COCH3 + H2O 原料利用率： % 3）合成甲醇、 CO變換、甲醇脫水均為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)熱效應(yīng)很大（ ），絕熱溫升達(dá) 5001050℃。 2）原料利用率低 在反應(yīng)產(chǎn)物中二甲醚與 CO 的比例為 1： 1（分子比），如原料中有水或 CO2，則反應(yīng)產(chǎn)物中反應(yīng)產(chǎn)物中 CO2的濃度（摩爾濃度）將超過(guò)二甲醚的濃度（摩爾濃度），而二氧化碳利用價(jià)值是很低的。反應(yīng)平反應(yīng)衡常數(shù)大，合成氣單程轉(zhuǎn)化率高，達(dá) % %。甲醇產(chǎn)量為二甲醚產(chǎn)量的 110%。吸收液經(jīng)脫除二氧化碳、精餾得到產(chǎn)品二甲醚。反應(yīng)壓力 , 溫度230280℃。 依據(jù)：（ 1） 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) （ 2） 化工管道設(shè)計(jì)手冊(cè) （ 3） 化工建筑概論 （ 4） 化工設(shè)計(jì)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 工藝技術(shù)方案比較和選擇理由 二甲醚的生產(chǎn)方法主要有如下三種： （ 1）合成氣一步法 以合成氣（ CO+H2）為原料，合成甲醇反應(yīng)和甲醇脫水反應(yīng)在一個(gè)反應(yīng)器中完成，同時(shí)伴隨 CO 的變換反應(yīng)。常溫下 DME 具有惰性，不易自動(dòng)氧化，無(wú)腐蝕、無(wú)致癌性，但在輻射或加熱條件下可分解成甲烷 、乙烷、甲醛等。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多種有機(jī)溶劑。 參考文獻(xiàn) [1] 梁軼 . 二甲醚的生產(chǎn)技術(shù)及其應(yīng)用 [ J ] . 貴州化工 , 2020,26( 1) : 17～ 19. [2] 朱賽芬 , 程小紅 , 嚴(yán)招春 . 二甲醚生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展及其市場(chǎng)情況分析 [ J ] . 應(yīng)用化工 , 2020, 30 ( 3) : 7～ 10. [3] 周衛(wèi)國(guó) . 二甲醚生產(chǎn)、應(yīng)用及市場(chǎng) [ J] . 上?；?, 2020,( 10) : 31～ 35. [4] 安軍信 . 清潔燃料二甲醚的生產(chǎn)技術(shù)和發(fā)展前景 [ J] . 石化技術(shù)與應(yīng)用 , 2020, 19 ( 6) : 389～ 392. [5] 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, ( 3) : 32～ 34. [6] 趙賢俊 .二甲醚生產(chǎn)工藝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) [J].化學(xué)工業(yè) ,2020. 26(6):2630. 5 第 2 章 工藝流程設(shè)計(jì) 生產(chǎn)方案 選擇 產(chǎn)品性質(zhì)及規(guī)格標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品性質(zhì)：二甲醚又稱(chēng)甲醚，簡(jiǎn)稱(chēng) DME，在常壓下是一種無(wú)色氣體或壓縮液體，具有輕微醚香味。 （ 3）工廠 綠化 在廠區(qū)進(jìn)行綠化設(shè)計(jì)， 一是能治理污染，凈化空氣，調(diào)節(jié)溫度、吸附灰塵，隔離噪音等；二是將廠區(qū)綠化的非常漂亮，建成花園式的工廠，使環(huán)境清新優(yōu)美，冬暖夏涼，增進(jìn)員工的身體健康，使他們一進(jìn)廠區(qū)，就有一個(gè)好心情，忘掉不快，減輕壓力，干勁倍增。 措施為盡量選用低噪聲設(shè)備，并采用降低噪音的措施達(dá)到國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn)。車(chē)間地面沖洗水、生活廢水等匯集于水池，經(jīng)物化、生化處理后達(dá)標(biāo)排放。 （ 8）加強(qiáng)設(shè)備 及管道的隔熱和保溫等措施，對(duì)所有高溫設(shè)備及管線均選用優(yōu)質(zhì)保溫材料，減少散熱，提高裝置及系統(tǒng)的熱回收率。 （ 6）選用高效變壓器和電器設(shè)備，合理選則機(jī)泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的容量。污水處 理場(chǎng)進(jìn)水分為高濃度污水和低濃度污水，高濃度污水處理后排放，低濃度污水處理后回用。 （ 3）對(duì)裝置及系統(tǒng)產(chǎn)生的凝結(jié)水、鍋爐排污和生產(chǎn)污水進(jìn)行深度利用，處理后的回收水用作循環(huán)水補(bǔ)水；對(duì)于能夠進(jìn)行一水多用的設(shè)備及工藝盡量做到一水多用，從而節(jié)省水耗量，降低能耗。 （ 2）合理安排全廠蒸汽平衡和熱交換網(wǎng)絡(luò)，利用裝置剩余熱量對(duì)需熱物流加熱。 能量利用與環(huán)境保護(hù) 在項(xiàng)目的建設(shè)和管理方面都要注意采取高效節(jié)能措施，措施主 要包括： （ 1）優(yōu)化全廠總工藝流程，設(shè)計(jì)好需用公用工程最少的熱交換網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省蒸汽量與冷卻水量。該區(qū)以遷建的原 鄭州機(jī)場(chǎng)為起步區(qū)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)為基礎(chǔ) ,西起老 107 國(guó)道，東至京珠高速 3 公路，南自機(jī)場(chǎng)高速公路，北至連霍高速公路，鄭東新區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)作為河南省加快城市化進(jìn)程的龍頭項(xiàng)目，已被河南省政府作為重點(diǎn)工程列入日常工作。把安全生產(chǎn)放在第一位，除了追求經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益外，還以節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的原則為指導(dǎo)思想，實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目高濃度 二甲醚 的安全生產(chǎn)，綠色生產(chǎn)。因此，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的設(shè)備。合理利用國(guó)家資源和財(cái)產(chǎn)，最大限度的發(fā)揮硬件設(shè)施的內(nèi)在潛力，節(jié)約土地，減少投資，降低成本。 設(shè)計(jì)依據(jù) 《化工廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度規(guī)定》 HG/T206882020 編制的項(xiàng)目建議書(shū) 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 化工管道設(shè)計(jì)手冊(cè) 化工建筑概論 化工設(shè)計(jì)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 依據(jù)有關(guān)部門(mén)下達(dá)的實(shí)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)或可行性報(bào)告的批文， 環(huán)境影響報(bào)告書(shū)的 2 批文，資源評(píng)價(jià)報(bào)告的批文 ， 技術(shù)引進(jìn)合同，設(shè)計(jì)合同，其他文件等。當(dāng)然，目前已經(jīng)有幾處興建了十萬(wàn)噸級(jí)的二甲醚生產(chǎn)裝置，而且已經(jīng)有人提出了 40 萬(wàn)噸 /年的生產(chǎn)裝置的可行性方案。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前二甲醚裝置的規(guī)模已經(jīng)從千噸級(jí)普遍邁向了萬(wàn)噸級(jí)。二甲醚裝置大型化的步伐比較緩慢 , 是由于二甲醚用作清潔燃料使用還有一些問(wèn)題 , 而不是合成方法的問(wèn)題。前一段時(shí)間 , 合成氣一步法制二甲醚工藝已成為大家的共識(shí) , 但近年來(lái)利用甲醇?xì)庀嗝撍ㄖ埔掖颊诔蔀橹髁?，本?xiàng)目設(shè)計(jì)的正是甲醇?xì)庀嗝撍ㄖ贫酌?。?guó)內(nèi)合成二甲醚的研究工作正在緊張進(jìn)行 : 千噸級(jí)和萬(wàn)噸級(jí)的生產(chǎn)裝置已在多處建設(shè) ,十萬(wàn)噸級(jí)的生產(chǎn)裝置也漸漸地開(kāi)始興建 [1~5] 。特別是作為柴油摻燒劑和替代民用燃料液化石油氣后 , 其呼聲與日俱增。 1 化工設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 設(shè)計(jì)題目： 2 萬(wàn)噸 /年二甲醚生產(chǎn) 裝置工藝設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 人： 劉 洋 專(zhuān)業(yè) 班級(jí)： 化學(xué)工程與工藝 （卓越） 2020級(jí) 2班 學(xué) 號(hào)： 10031626 指導(dǎo)教師： 赫佩軍 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2020. 12. 15～ 2020. 01. 11 2 I 目錄 第 1 章 總論 .................................................................................................................. 1 項(xiàng)目概況 .......................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)依據(jù) .......................................................................................................... 1 設(shè)計(jì)原則 .......................................................................................................... 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及進(jìn)度安排 ...................................................................................... 2 建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案 ...................................................................................... 2 廠址選擇 .......................................................................................................... 2 能量利用與環(huán)境保護(hù) ...................................................................................... 3 存在問(wèn)題及建議 ............................................................................................... 4 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 4 第 2 章 工藝流程設(shè)計(jì) .................................................................................................. 5 生產(chǎn)方案選擇 ................................................................................................ 5 產(chǎn)品性質(zhì)及規(guī)格標(biāo)準(zhǔn) .......................................................................... 5 原料路 線確定原則和依據(jù) .................................................................. 5 工藝技術(shù)方案比較和選擇理由 .......................................................... 5 操作條件的確定 ................................................................................ 10 工藝流程設(shè)計(jì) ..