【正文】 計(jì)算 (泡點(diǎn)) —飽和液體進(jìn)料(1) 已知體系總壓強(qiáng) P 總 =200kPa，即 P 總 =1520mmHg物料飽和液體進(jìn)料，故進(jìn)料的泡點(diǎn)溫度為進(jìn)料溫度。7920=103（kg/h ）=(kmol/h) 物料衡算 DME： D 醚水 CH3OH：F DME:105 W H2O： CH3OH: 圖 21 物料衡算簡(jiǎn)圖(一) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換為摩爾分?jǐn)?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份 CO、H 2后，返回二甲醚合成單元做合成原料。高級(jí)醇濃集于精餾塔頂部塔板上側(cè)線(xiàn)采出。二甲醚精餾塔 4 的壓力為 MPa，塔頂溫度為 2090℃，塔釜溫度為100200℃。醚水溶液 8 進(jìn)入閃蒸罐3 的壓力為 MPa。含有不凝氣體HCO 、CO 2 和少量惰性氣體和 CH4 及未冷凝的二甲醚氣體的未凝氣體 16 經(jīng)減壓到 ，進(jìn)入吸收塔 2 下部，在 MPa，在 2035℃下用軟水吸收，冷凝器 1 的底流產(chǎn)物粗二甲醚溶液 7 和吸收塔 2 的底流產(chǎn)物醚水溶液 8 進(jìn)入閃蒸罐 3，閃蒸罐的溫度為 40100℃。另外的分離工藝是一步反應(yīng)混合物直接用溶劑進(jìn)行洗滌吸收，洗滌液送去精餾以獲得二甲醚產(chǎn)品，董岱峰、鄭丹星、田原宇等作了相關(guān)研究和報(bào)道。唐宏青等的分離流程與 Kohl 等相類(lèi)似。oss Bodil 等的工藝主要是液相產(chǎn)物進(jìn)入第一精餾塔，塔釜餾分進(jìn)入第二精餾塔，塔頂?shù)募状颊魵庖肭逑聪到y(tǒng)來(lái)洗滌氣相產(chǎn)物，將反應(yīng)產(chǎn)物與從第一精餾塔頂?shù)玫降酿s分混合，即為燃料級(jí)二甲醚。一種分離工藝是一步反應(yīng)后產(chǎn)物分為氣液兩相。 [10](二) 分離技術(shù)來(lái)源目前，制取二甲醚的最新技術(shù)是從合成氣直接制取，相比較甲醇脫水制二甲醚而言，一步法合成二甲醚因?yàn)轶w系存在有未反應(yīng)完的合成氣以及二氧化碳，要得到純度較高的二甲醚，分離過(guò)程比較復(fù)雜。合成氣法所用的合成氣可由煤、重油、渣油氣化及天然氣轉(zhuǎn)化制得,原料經(jīng)濟(jì)易得,因而該工藝可用于化肥和甲醇裝置適當(dāng)改造后生產(chǎn) DME，易形成較大規(guī)模生產(chǎn) 。它可直接利用 CO 含量高的煤基合成氣 ,還可在線(xiàn)卸載催化劑。 [9]由合成氣直接合成 DME,與甲醇?xì)庀嗝撍ㄏ啾?具有流程短、投資省、能耗低等優(yōu)點(diǎn) ,而且可獲得較高的單程轉(zhuǎn)化率。 [8]二甲醚合成反應(yīng)機(jī)理包括：甲醇合成（CO 氫化作用）：甲醇脫水：水煤氣轉(zhuǎn)換：甲醇合成(CO2 氫化作用)：5 / 53總反應(yīng)：反應(yīng)式(1)中生成的 CH3OH 可以由反應(yīng)式(2) 立即轉(zhuǎn)化為二甲醚；反應(yīng)式(2)中生成的H2O 又可被反應(yīng)式(3)消耗；反應(yīng)式(3) 中生成的 H2 又作為原料參與到反應(yīng)式(1)中，提高三個(gè)反應(yīng)式之間的“協(xié)同作用” 。另外，由于液相熱容大，易實(shí)現(xiàn)恒溫操作，催化劑積炭現(xiàn)象大為緩解，而且氫在溶劑中的溶解度大于 CO 的溶解度，因而可以使用貧氫合成氣作為原料氣.。 [7]②漿態(tài)床法漿態(tài)床法即液相法，采用氣液固三相漿態(tài)床反應(yīng)器，液相法是指將雙功能催化劑懸浮在惰性溶劑中，在一定條件下通合成氣進(jìn)行反應(yīng)，由于惰性介質(zhì)的存在，使反應(yīng)器具有良好的傳熱性能，反應(yīng)可以在恒溫下進(jìn)行。 [6]①固定床法固定床法即為氣相法，合成氣在固體催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)；在氣相法工藝中，使用貧氫合成氣為原料氣時(shí)，催化劑表面會(huì)很快積炭，因此往往需要富氫合成氣為原料氣。反應(yīng)過(guò)程中，由于反應(yīng)協(xié)同效應(yīng)，甲醇一經(jīng)生成，馬上進(jìn)行脫水反應(yīng)轉(zhuǎn)化成二甲醚，突破了單純甲醇合成中的熱力學(xué)平衡限制，增大了反應(yīng)推動(dòng)力，使得一步法工藝的C0 轉(zhuǎn)化率較高。以此法生產(chǎn)的二甲醚做燃料，在現(xiàn)有的液化天然氣和柴油市場(chǎng)價(jià)格下，還不具有競(jìng)爭(zhēng)力。用該工藝制得的 DME 產(chǎn)品純度最高可達(dá) 99％,該產(chǎn)品不存在硫酸氫甲酯的問(wèn)題。該工藝成熟簡(jiǎn)單 ,對(duì)設(shè)備材質(zhì)無(wú)特殊要求，基本無(wú)三廢及設(shè)備腐蝕問(wèn)題，后處理簡(jiǎn)單。國(guó)外已基本不再采用此法；國(guó)內(nèi)仍有一些廠(chǎng)家使用該工藝生產(chǎn) DME，并在使用過(guò)程中對(duì)工藝有所改進(jìn)。工藝特點(diǎn)：反應(yīng)條件溫和（130℃160℃） ，甲醇單程轉(zhuǎn)化率高（85％） ，可間歇也可連續(xù)生產(chǎn)。其中漿態(tài)床一步法合成二甲醚克服了傳統(tǒng)固定床的缺點(diǎn)。 [4] 技術(shù)來(lái)源(一) 合成技術(shù)來(lái)源DME 的制備主要有甲醇脫水法和合成氣一步法兩種。二甲醚還可合成氫氰酸、甲醛等重要化學(xué)品。作為偶聯(lián)劑,二甲醚可用于合成有機(jī)硅化合物、制作高純度氮化鋁二氧化鋁二氧化硅陶瓷涂料。(3) 用作化工原料二甲醚是一種重要的化工原料,可用來(lái)合成許多種化工產(chǎn)品或參與許多種化工產(chǎn)品的合成。目前在國(guó)外,二甲醚在民用氣溶膠制品中已是必不可少的氯氟烴替代物。二甲醚還具有使3 / 53噴霧產(chǎn)品不易受潮的特點(diǎn),加之生產(chǎn)成本低、建設(shè)投資少、制造技術(shù)不太復(fù)雜,被人們認(rèn)為是一種新一代理想氣霧劑用推進(jìn)劑。 [3](2) 用作氯氟烴的替代品二甲醚可替代氯氟烴作氣霧劑、致冷劑和發(fā)泡劑。因?yàn)槎酌讶剂暇哂懈叩氖橹?50～55),比甲醇燃料具有更好的燃燒效果,而且沒(méi)有甲醇的低溫啟動(dòng)性和加速性能差的缺點(diǎn)。因此二甲醚代替 LPG 作為優(yōu)良的民用潔凈燃料,具有廣闊的前景。二甲醚還可摻入城市煤氣或天然氣管道系統(tǒng)中作為民用燃料混燒 ,不僅可解決城市煤氣高峰時(shí)氣量不足的問(wèn)題,而且還可以改善煤氣質(zhì)量,提高熱值。與 LPG 灶基本通用,使用方便,不需預(yù)熱,隨用隨開(kāi)。二甲醚液化氣作為民用燃料有一系列優(yōu)點(diǎn)：二甲醚自身含氧,碳鏈短,燃燒性能良好,燃燒過(guò)程中無(wú)黑煙,燃燒尾氣符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),其熱值比柴油和液化天然氣低,但比甲醇高。二甲醚的物理性質(zhì)見(jiàn)表 11 [2]2 / 53表 11 二甲醚的物理性質(zhì)項(xiàng)目 數(shù)值 項(xiàng)目 數(shù)值沸點(diǎn)()/℃ 蒸氣壓(20℃)/MPa 熔點(diǎn)/℃ 燃燒值(氣壓)/kJ*mol 11455閃點(diǎn)(開(kāi)杯法) /℃ 生成熱(氣態(tài))/ kJ*mol1密度(20℃)/g*ml1 熔融熱/ kJ*mol 1 臨界壓力/MPa 蒸發(fā)熱/ kJ*mol 1 臨界溫度/℃臨界密度/ g*ml1生成自由能/ kJ*mol 125℃熵/J/(mol*K)自燃溫度/℃ 350 蒸氣密度/kg*m 3 ~(三) 二甲醚的用途(1) 用作燃料二甲醚可替代液化石油氣(LPG)作為燃料。濃度到%（體積）時(shí)，21 分鐘后共濟(jì)失調(diào)，產(chǎn)生視覺(jué)障礙，30 分鐘后輕度麻醉，血液流向頭部，濃度為 14%（體積）時(shí)，經(jīng) 23 分鐘引起運(yùn)動(dòng)共濟(jì)失調(diào)及麻醉，經(jīng) 26 分鐘失去知覺(jué)，皮膚接觸甲醚時(shí)易凍傷。二甲醚的毒性：二甲醚為弱麻醉劑，對(duì)呼吸道有輕微的刺激作用，長(zhǎng)期接觸使皮膚發(fā)紅、水腫、生皰。氣體比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會(huì)引著回燃。接觸熱、火星、火焰或氧化劑易燃燒爆炸。 [1]二甲醚的危險(xiǎn)特性：二甲醚為易燃?xì)怏w。二甲醚在常溫下是一種無(wú)色氣體，具有輕微的醚香味。產(chǎn)品要求：二甲醚≥99％ 產(chǎn)品規(guī)格、性質(zhì)及用途(一) 產(chǎn)品規(guī)格：二甲醚 ≥99％（質(zhì)量含量）(二) 二甲醚性質(zhì)物理性質(zhì)：二甲醚亦稱(chēng)甲醚，英文 dimethylether，英文縮寫(xiě) DME，化學(xué)分子式(CH3OCH3)，分子量為 ，是重要的甲醇衍生物，沸點(diǎn)24℃，凝固點(diǎn)140℃。關(guān)鍵詞：二甲醚 分離 三元體系 精餾II / 53Annual output of 30,000 tons of dimethyl ether distillation section in the design of separation deviceABSTRACTIn recent years, DME has bee an alternative channel of international oil and new secondary energy and hot topics, That aroused national concern and attention.Preparation of dimethyl ether mainly methanol dehydration and Onestep synthesis. With the traditional methanol synthesis pared to synthesis of dimethyl ether, onestep synthesis of dimethyl ether process more rational economy, more petitive in the market and it is moving towards industrialization. Currently, synthesis gas to dimethyl ether is the latest technology Preparation of dimethyl ether. Compared with methanol dehydration, system of direct synthesis of DME as the existence of unreacted synthesis gas and carbon dioxide finished. If it want to get high purity dimethyl ether, more plicated separation process. Developed mainly in the separation process such as chemical absorption and distillation unit operation in the process of dimethyl ether with higher purity product. This design aimed at separating the distillation process for process design, separation of dimethyl ether, methanol and water ternary system. Design of distillation towers used valve. Use the whole top of the tower condenser cooling device used to accurately control the reflux ratio. Bottom of the column of steam heating by steam to provide sufficient heat. Obtained by calculating the number of theoretical plates, tower efficiency, the actual plate number, feed location. The main tower in the plate design and calculation of process dimensions derived column diameter, the effective tower, sieve number. Checking through the sieve of fluid mechanics, to prove that the indicator data are in line with standards to ensure the smooth progress of distillation process and to improve efficiency as much as possibleKeywords: DME separate ternary system distillationIII / 53目 錄摘 要.....................................................IABSTRACT................................................II1 緒論..................................................1 概述 .....................................................1 設(shè)計(jì)依據(jù) ...............................................1 設(shè)計(jì)規(guī)模及設(shè)計(jì)要求 .....................................1 產(chǎn)品規(guī)格、性質(zhì)及用途 ...................................1 技術(shù)來(lái)源 ...............................................3 二甲醚分離裝置流程 ....................................