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年產(chǎn)40萬(wàn)噸二甲醚工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧資料

2024-08-09 09:38本頁(yè)面
  

【正文】 組分 進(jìn)料 F0/(koml/h) 進(jìn)料 qm0/(kg/h) 出料 F/(koml/h) 出料 qm/(kg/h)二甲醚 0 0 甲醇 水 合計(jì) 計(jì)算催化劑床層體積進(jìn)入反應(yīng)器的氣體總量 Ft0=,給定空速 Sv=5000h1,所以,催化劑床層體積 VR 為:3 ??? 反應(yīng)器管數(shù)反應(yīng)器管數(shù) n 擬采用管徑為 Ф27,故管內(nèi)徑 d=,管長(zhǎng) 6m,催化劑充填高度 L為 ,所以: ().4RpdL???采用正三角形排列,實(shí)際管數(shù)取 5750 根 熱量衡算基準(zhǔn)溫度取 298K,由物性手冊(cè)查的在 280℃下二甲醚(1)、甲醇(2)、水(3)的比熱容、粘度、熱導(dǎo)率分別為: Cp1=(kg/℃) CP2= kJ/(kg/℃) CP3= kJ/(kg/℃)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 5 頁(yè) 共 58 頁(yè) μ1=105pa μ2=105pa μ3=105pa λ1=(m2 k) λ2= w/(m2 k) λ3=(m2 k)? ? ?則原料氣帶入熱量Q1=(+)() =107kJ/h反應(yīng)后氣體帶走熱量Q2=(++)() =107kJ/h反應(yīng)放出熱量QR=11770=107 kJ/h傳給換熱物質(zhì)的熱量 QCQC=Q1+QRQ2=106 kJ/h核算換熱面積,床層對(duì)壁給熱系數(shù)按式計(jì)算 ()exp()fp ptt f tdGda????(mh)570()G????..??????????% % %???...f??????% % % 208w/(mk).3Jh?所以 ()exp(46)022ta????2176 kJ/h?查得碳鋼管的熱導(dǎo)率?=(m h k),較干凈壁面污垢熱阻 Rst=105 (m h k)/ kJ,代? ?入總傳質(zhì)系數(shù) Kt 的計(jì)算式,得 0 51 2341. kJ/(mh) ttsttmdRaa? ??????????整個(gè)反應(yīng)器床層可近似看成恒溫,均為 ,則傳熱推動(dòng)力 t? ()() .6Kmt??????需要傳熱面積為: .=CtmQAK?需陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 6 頁(yè) 共 58 頁(yè)實(shí)際傳熱面積 t 2=??實(shí)A 實(shí) A 需 ,能滿(mǎn)足傳熱需求。 轉(zhuǎn)化率:反應(yīng)為氣相反應(yīng),甲醇的轉(zhuǎn)化率在 80% 。 反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化率選擇性:該反應(yīng)為催化脫水。 設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)規(guī)模:400,000 噸 DME/年,按照 8000 小時(shí)開(kāi)工計(jì)算,產(chǎn)品流量 50,000kg/h,合;設(shè)計(jì)要求:產(chǎn)品 DME:回收率為 %,純度為 %; 甲醇:塔頂甲醇含量≥95%,塔底廢水中甲醇含量≤3%。同時(shí)該法也是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn) DME 的主要方法 [2]。但相對(duì)其它兩類(lèi)方法,目前該方法正處于工業(yè)放大階段,規(guī)模比較小,另外,它對(duì)催化劑、反應(yīng)壓力要求高,產(chǎn)品的分離純度低,二甲醚選擇性低,這都是需要研究解決的問(wèn)題。 本設(shè)計(jì)采用的方法作為純粹的 DME 生產(chǎn)裝置而言,表 13 列出了 3 種不同生產(chǎn)工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。用催化蒸餾工藝可以開(kāi)發(fā)兩種 DME 生產(chǎn)技術(shù):一種是甲陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 2 頁(yè) 共 58 頁(yè)醇脫水生產(chǎn) DME,一種是合成氣一步法生產(chǎn) DME。由于 H2SO4 具有強(qiáng)腐蝕性, 而且甲醇與水等同處于液相中, 因此, 該法的工業(yè)化前景一般。 催化蒸餾法制二甲醚 到目前為止, 只有上海石化公司研究院從事過(guò)這方面的研究工作。蘭州化物所在 CuZnZrO2/ HZSM5 雙功能催化劑上考察了 CO2 加氫制甲醇反應(yīng)的熱力學(xué)平衡。大連化物所研制了一種新型催化劑, CO2 轉(zhuǎn)化率為 % ,DME 選擇性為 50 %。目前,世界上有不少?lài)?guó)家正在開(kāi)發(fā) CO2 加氫制 DME 的催化劑和工藝,但都處于探索階段。 二氧化碳加氫直接合成二甲醚 近年來(lái),CO 2 加氫制含氧化合物的研究越來(lái)越受到人們的重視,有效地利用 CO2,可減輕工業(yè)排放 CO2 對(duì)大氣的污染。蘭州化物所、大連化物所、湖北化學(xué)研究所的催化劑均已申請(qǐng)了專(zhuān)利。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);也可采用從化肥和甲醇生產(chǎn)裝置側(cè)線抽得合成氣的方法,適當(dāng)增加少量氣化能力,或減少甲醇和氨的生產(chǎn)能力,用以生產(chǎn) DME。它可直接利用 CO 含量高的煤基合成氣,還可在線卸載催化劑。 由合成氣直接合成 DME,與甲醇?xì)庀嗝撍ㄏ啾龋哂辛鞒潭?、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。因此,甲醇合成催化劑和甲醇脫水催化劑的比例對(duì) DME 生成速度和選擇性有很大的影響,是其研究重點(diǎn)。該技術(shù)生產(chǎn) DME 采用固體催化劑催化劑,反應(yīng)溫度 200℃, 甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到 75%~ 85%,DME 選擇性大于 98%,產(chǎn)品 DME 質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥ %,甲醇制二甲醚的工藝生產(chǎn)過(guò)程包括甲醇加熱、蒸發(fā),甲醇脫水,甲醚冷卻、冷凝及粗醚精餾,該法是目前國(guó)內(nèi)外主要的生產(chǎn)方法。 氣相甲醇脫水法制二甲醚 氣相甲醇脫水法是甲醇蒸氣通過(guò)分子篩催化劑催化脫水制得 DME。其工藝具有反應(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)等特點(diǎn), 但是存在設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染嚴(yán)重、產(chǎn)品后處理困難等問(wèn)題,國(guó)外已基本廢除此法。 液相甲醇脫水法制二甲醚 甲醇脫水制 DME 最早采用硫酸作催化劑,反應(yīng)在液相中進(jìn)行,因此叫做液相甲醇脫水法,也稱(chēng)硫酸法工藝。本設(shè)計(jì)采用氣相甲醇脫水法。(5)催化蒸餾法。 設(shè)計(jì)依據(jù)本項(xiàng)目基于教科書(shū)上的教學(xué)案例,通過(guò)研讀大量的關(guān)于 DME 性質(zhì)、用途、生產(chǎn)技術(shù)及市場(chǎng)情況分析的文獻(xiàn),對(duì)生產(chǎn) DME 的工藝過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 據(jù)市場(chǎng)調(diào)查國(guó)內(nèi)二甲醚需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)供給量,~ 萬(wàn)噸/年,而高純度的二甲醚還依賴(lài)進(jìn)口。目前,全球二甲醚總生產(chǎn)能力約為21萬(wàn)t/a,產(chǎn)量16萬(wàn)t/a 左右,表11為世界二甲醚主要生產(chǎn)廠家及產(chǎn)量。 與 H2S 反應(yīng)制備二甲基硫醚??蓮V泛用于民用清潔燃料、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、醇醚燃料。由于它是一種優(yōu)良的清潔能源,已日益受到國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。發(fā)泡后的產(chǎn)品,孔的大小均勻,柔韌性、耐壓性、抗裂性等性能都有所增強(qiáng)。國(guó)內(nèi)外正在積極開(kāi)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。 二甲醚的用途 (1)替代氯氟烴作氣霧劑 [1] 隨著世界各國(guó)的環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng),以前作為氣溶工業(yè)中氣霧劑的氯氟烴正逐步被其他無(wú)害物質(zhì)所代替。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)年產(chǎn) 40 萬(wàn)噸二甲醚工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄1 概 述 .................................................................................................................1 二甲醚的用途 .............................................................................................1 設(shè)計(jì)依據(jù) .....................................................................................................1 技術(shù)來(lái)源 .....................................................................................................1 液相甲醇脫水法制二甲醚 ..................................................................1 氣相甲醇脫水法制二甲醚 ..................................................................1 合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚 ..................................................................2 二氧化碳加氫直接合成二甲醚 ..........................................................2 催化蒸餾法制二甲醚 ..........................................................................2 本設(shè)計(jì)采用的方法 ..............................................................................3 原料及產(chǎn)品規(guī)格 .........................................................................................3 設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)要求 .................................................................................32 技術(shù)分析 ...........................................................................................................4 反應(yīng)原理 .....................................................................................................4 反應(yīng)條件 .....................................................................................................4 反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化率 .................................................................................4 催化劑的選擇 .............................................................................................43 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)計(jì)算 ...........................................................................................5 物料衡算 .....................................................................................................5 計(jì)算催化劑床層體積 .................................................................................5 反應(yīng)器管數(shù) .................................................................................................5 熱量衡算 .....................................................................................................54 二甲醚精餾塔結(jié)構(gòu)計(jì)算 ...................................................................................8 甲醚精餾塔的物料衡算及理論板數(shù) .........................................................8 實(shí)際板層數(shù)的求取 .....................................................................................9 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 ...........................................10 操作壓力的計(jì)算 ................................................................................10 操作溫度計(jì)算 ....................................................................................10 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ............................................................................11 平均密度計(jì)算 ....................................................................................11 液體平均表面張力的計(jì)算 ................................................................13 液體平均粘度
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