【正文】 (二 ) 塔頂露點溫度計算 操作壓力： P 總 ==1520mmHg T 給定 P Y 設(shè)定 T Ki=ln Pis/p ∑ yi/Ki≤ε 結(jié)束 調(diào)整 T N Xi 圖 23 試差法結(jié)構(gòu)圖 試差過程見 28 表 28 試差過程 結(jié)果：即在 ,即 ℃ 時收斂，故塔頂溫度為 (三 ) 塔釜泡點溫度計算 操作壓力： P 總 =1520mmHg T 給定 P Y 設(shè)定 T Ki=ln Pis/p ∑ KiXi 1≤ε 結(jié)束 調(diào)整 T N yi 圖 24 試差法結(jié)構(gòu)圖 [年產(chǎn)十萬噸二甲醚裝置分離精餾工段的工藝設(shè)計 ] 19 結(jié)果在 即 ℃ 時， ∑ KiXi≈ 1,故進料溫度為 精餾塔設(shè)備計算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （一） 塔壓： 1520mmHg 進料溫度： TF= 塔溫 塔頂溫度： TD = 塔釜溫度： TW = （二）密度 經(jīng)內(nèi)插法算得： [年產(chǎn)十萬噸二甲醚裝置分離精餾工段的工藝設(shè)計 ] 20 已知各組分在液相、氣相所占的比例，如表 212 所示 （ 1） 塔頂密度的計算 ①
液相平均 密 : ②
氣相平均密度： （ 2）進料板密度的計算 ① 液相平均密 : ②氣相平均密度 [年產(chǎn)十萬噸二甲醚裝置分離精餾工段的工藝設(shè)計 ] 21 （ 2） 塔釜密度的計算 ①
液相平均密度： ②
氣相平均密度： ③
精餾段和提餾段的密度計算 精餾段 提餾段 （三）黏度的計算 [年產(chǎn)十萬噸二甲醚裝置分離精餾工段的工藝設(shè)計 ] 22 經(jīng)計算得 [年產(chǎn)十萬噸二甲醚裝置分離精餾工段的工藝設(shè)計 ] 23 塔板數(shù)的確定 （一）最小回流比 Rmin的確定 ①相對揮發(fā)度 本設(shè)計以 DME 為輕關(guān)鍵組分 A。 7920= 103（ kg/h） = (mol/h) 物料衡算 ㈠物料衡算組織簡圖 醚水 DME: CH3OH: H2O: 塔頂 020406080100第一季度 第三季度東部西部北部020406080100第一季度 第三季度東部西部北部塔底 DME CH3OH CH3OH DME 105 H2O [年產(chǎn)十萬噸二甲醚裝置分離精餾工段的工藝設(shè)計 ] 14 ㈡ 質(zhì)量分數(shù)轉(zhuǎn)換為摩爾分數(shù) MDME=根據(jù) ai/Mi247。 （二）產(chǎn)品二甲醚的純度：二甲 醚≥ 99%。吸收塔尾氣 15 去變壓吸附或膜分離提取有用成分 CO、 H2 后，返回 二甲醚 合成單元做合成原料。甲醇回收塔的壓力為 —，塔釜溫度為 80— 150℃。二甲醚精餾塔 4 的底流產(chǎn)物粗甲醇溶液 11 進入甲醇回收塔 5，其底流 產(chǎn)物為軟水 13，塔側(cè)線 產(chǎn)物為精甲醇 14。閃蒸罐 3底流產(chǎn)物 純醚溶液 10進入二甲醚精餾塔 4的溫度為 80150℃。閃蒸后的氣體 9 送入吸收塔 2 底部；閃蒸罐 3 底流產(chǎn)物醇醚溶液 10，進入二甲醚精餾塔 4，塔頂產(chǎn)物為精二甲醚 12；底流產(chǎn)物為醇醚溶液 11。 ㈢ 二甲醚分離 過程 設(shè)計 二甲醚分離精餾裝置圖 （圖 1— 1） 反應后的氣體 6 在溫度為 200℃～ 300℃ ，壓力為 ，經(jīng)冷凝器 1 冷凝，冷凝溫度為 40℃ ,大部分二甲醚蒸汽在此被冷凝，甲醇蒸汽也被冷凝。 由國內(nèi)開發(fā)的合成氣一步氣相法制二甲醚技術(shù) 基本成熟，并已建成千噸級裝置。該裝置既可生產(chǎn)醇醚燃料，又可生產(chǎn) %以上的高純二甲醚， CO 轉(zhuǎn)化率 70%80%。 CO 單程轉(zhuǎn)化率達到 60%～ 83%，選擇性達 95%。 目前，國內(nèi)的浙江大學、山西煤化所、西南化 工研究院、華東理工大學等單位也都致力于合成氣一步法制二甲醚的研究工作。 [年產(chǎn)十萬噸二甲醚裝置分離精餾工段的工藝設(shè)計 ] 11 中科院大連化物所采用復合催化劑體系對合成氣直接制二甲醚進行了系統(tǒng)研究，篩選出 SD219Ⅰ、 SD219Ⅱ及 SD219Ⅲ型催化劑，均表現(xiàn)出較佳的催化性能， CO 轉(zhuǎn)化率達到90%，生成的二甲醚在含氧有機物中的選擇性接近 100%。試驗取得良好結(jié)果： CO轉(zhuǎn)化率 85%；選擇性 99%。 ④一步法研究概況 近年來，我國在合成氣一步法制二甲醚方面的技術(shù)開發(fā)也很積極，而且一些科研院所和大學都取得了較大進展。因 此，將液態(tài)合成氣法制 DME具有誘人前景，將是煤炭潔凈利用的重要途徑之一。合 成氣一步法現(xiàn)多 采用漿態(tài)床反應器，其結(jié)構(gòu)簡單簡單，便于放出反應熱，易實現(xiàn)恒溫操作。 表 15 二甲醚各種合成法經(jīng)濟技術(shù)比較 優(yōu)點 ： 由合成氣一步法制 DME 的生產(chǎn)技術(shù)成本遠較硫酸法和甲醇脫水法為低，因而具有明顯的競爭性。由表 1— 5 可以看出， 汽相甲醇脫水法制 DME,相對液相法，汽相法具有操作簡單，自動化程度較高 ，少量廢水廢氣排放，排放物低于國家規(guī)定的標準，DME選擇性和產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點。其過程的主要反應為： 甲醇合成反應 （ CO氫化） CO + 2H2 = CH3OH + kJ/mol (1) 水煤氣變換反應 CO + H2O = CO2 + H2 + kJ/mol (2) 甲醇脫水反應 2CH3OH = CH3OCH3 + H2O + kJ/mol (3) 甲醇合成（ CO2氫化作用） CO2 + 3H2 = CH3OH + H2O + kJ/mol （ 4） 總反應 3CO + 3H2 = CH3OCH3 + CO2 + kJ/mol （ 5） 在 該反應體系中，由于甲醇合成反應和脫水反應同時進行，使得甲醇一 經(jīng) 生成即被轉(zhuǎn)化為 DME，從而打破了甲醇合成反應的熱力學平衡限制 ，使 CO轉(zhuǎn)化 率比兩步反應過程中單獨甲醇合成反應 有顯著提高。 ② 本設(shè)計采用的 合成氣一步法概述 前述具體方法此處不做詳述，僅對 本設(shè)計采用合成氣一步法 稍加介紹：合成氣一步法制DME 是在合成甲醇技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由合成氣經(jīng)將液態(tài)床反應器一步合成 DME,采用具有甲醇合成和甲醇脫水組分的雙功能催化劑。 ㈡ 技術(shù)分類 及本設(shè)計采用方法 ①分類 目前合成 DME 可分為： 、 、 、 加氫直接合成法 、 。由國內(nèi)開發(fā)的合成氣一步氣相法制二甲醚技術(shù)基本成熟，并已建成千噸級裝置。這是國內(nèi)第一套直接 由合成氣一步法生產(chǎn)高純二甲醚的工業(yè)化生產(chǎn)裝置。該技術(shù)現(xiàn)巳在湖北田力公司建成了年產(chǎn) 1500 噸二甲醚的工業(yè)化裝置。 杭州大學采用自制的二甲醚催化劑，利用合成氨廠現(xiàn)有的半水煤氣，在一定反應溫度、[年產(chǎn)十萬噸二甲醚裝置分離精餾工段的工藝設(shè)計 ] 9 壓力和空速下一步氣相合成二甲醚。 2020 年 8 月由瀘天化與日本東洋工程公司合作開發(fā)的兩 步法二甲醚萬噸級生產(chǎn)裝置試車成功。山東久泰二甲醚工藝技術(shù)已經(jīng)通過了山東省科技廳組織的鑒定，被認定為已達國際水平。 山東久泰化工科技股份有限公司（原臨沂魯明化工有限公司）開發(fā)成功了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的液相法復合酸脫水催化生產(chǎn)二甲醚 工藝，已經(jīng)建成了 5000 噸 /年生產(chǎn)裝置，經(jīng)一年多的生產(chǎn)實踐證明，該技術(shù)成熟可靠。 表 12 世界二甲醚主 要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)量 [年產(chǎn)十萬噸二甲醚裝置分離精餾工段的工藝設(shè)計 ] 8 表 13 我國二甲醚主要生產(chǎn)廠家和產(chǎn)量 表 14 我國對二甲醚的市場需求預測 國內(nèi)外各種工藝技術(shù) 綜述和比較 ㈠ 二甲醚工藝的 國內(nèi)外 現(xiàn)狀 我國 90 年代前后開始氣相甲醇法（兩步法）生產(chǎn)二甲醚工藝技術(shù)及催化劑的開發(fā)，很快建立起了工業(yè)生產(chǎn)裝置。 據(jù)市場調(diào)查國內(nèi)二甲醚需求遠遠超過供給量，目前國內(nèi)僅氣霧劑一項需求量達到 ~ 萬噸 ∕ 年，而高純度的二甲醚還依賴進口。我國二甲醚總生產(chǎn)能力約為 萬 t∕ a，產(chǎn)量約 萬 t∕ a。二甲醚與環(huán)氧乙烷反應，在鹵素金屬化合物和 H3BO3的催化作用下，在 50℃ ~55℃ 時生成乙二醇二甲醚 、 二乙二醇二甲醚 、 三乙二醇二甲醚 、 四乙二醇二甲醚的混合物，其主要產(chǎn)物乙二醇二甲醚是重要溶劑和有機合成 的中間體。 ⑶ DME 用作化工原料 DME 作為一種重要的化工原料，可以合成多種化學品及參