【正文】 居第二位，僅次于碳?xì)浠衔?，其次，由于DME容易液化的特性，許多國家正在開發(fā)以DME代替氯氟烴做制冷劑的技術(shù)。DME作為停止使用的氯氟烴的替代物，在氣霧劑制品中顯示出良好的性能，如：①不污染環(huán)境，對臭氧破壞系數(shù)為零；②DME在水中溶解度為34%，若加6%的乙醇，則可與水混溶，它與各種樹脂也有極高的溶解能力；③毒性很微弱，用在化妝品上觀察不到有什么問題；④可用水或氟制劑作阻燃劑；⑤使噴霧產(chǎn)品不易致潮，加之與其他氣霧劑相比，其成本低、價格便宜從而被認(rèn)為是新一代理想的氣霧推進(jìn)劑。目前，二甲醚發(fā)展的關(guān)鍵問題在于配套措施不完善、市場發(fā)展不成熟、二甲醚使用觀念有待更新。隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重及石油資源的日益匱乏，對二甲醚的需求量迅速增加，因此二甲醚的合成研究已成為各國科技人員的研究焦點(diǎn)。二甲醚（DME）常溫常壓下是一種無色低毒的可燃性氣體，性能與液化石油氣相似，燃燒時不析碳，無殘液，燃燒廢氣無毒，是一種理想的清潔燃料。設(shè)計者：武曉佩2012年11月25日1 文獻(xiàn)綜述 二甲醚概述 二甲醚的發(fā)展現(xiàn)狀 自20世紀(jì)70年代，二甲醚開始被用作氣霧劑，以取代破壞臭氧的氟利昂。說明書主要包括工藝流程的確定，物料衡算，熱量衡算，工藝設(shè)備的設(shè)計及選型，廠房平面布置，還有進(jìn)行初步的經(jīng)濟(jì)分析等。上述各方面問題的研究結(jié)果表明，10萬噸/年二甲醚項目符合國家產(chǎn)業(yè)政策和未來能源市場發(fā)展方向，市場預(yù)測樂觀，工藝方案合理，工藝技術(shù)成熟可靠，投資估算和財務(wù)評價結(jié)果也表明項目經(jīng)濟(jì)效益明顯。工程總投資估算值14300萬元，%，高于基準(zhǔn)收益率12%。而且設(shè)備臺數(shù)較少，設(shè)備制作立足于國內(nèi)現(xiàn)狀，均能在國內(nèi)制造而不需進(jìn)口，可大大降低項目投資。二甲醚作為清潔燃料具備如下特征：（1）資源量豐富，來源廣；（2）環(huán)境友好，其排放物對環(huán)境的影響很??；（3）技術(shù)可行、成熟，可在大范圍內(nèi)使用；（4）經(jīng)濟(jì)可行，其成本有競爭力；（5）易于實現(xiàn)，其運(yùn)行所需要的基礎(chǔ)設(shè)施和現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施基本相容，不需要另裝一套裝置。20世紀(jì)70年代，二甲醚開始被用作氣霧劑，以取代破壞臭氧層的氟里昂。 Key words: dimethyl ether, methanol, process design IV 目 錄摘要前言化工設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書 I前 言 11 文獻(xiàn)綜述 1 二甲醚概述 1 二甲醚的發(fā)展現(xiàn)狀 1 二甲醚的傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用及其拓展 1 2 2 國內(nèi)市場預(yù)測 4 5 5 國外市場預(yù)測 6 原料說明 7 二甲醚的主要技術(shù)指標(biāo) 8 8 92 DME產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 11 產(chǎn)品品種、規(guī)格、質(zhì)量指標(biāo)及擬建規(guī)模 11 產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量指標(biāo) 11 產(chǎn)品方案分析及生產(chǎn)規(guī)模分析 123 工藝流程介紹 12 12 14 16 16 二甲醚產(chǎn)品指標(biāo) 16 催化劑的使用 174主要塔設(shè)備計算及選型 17 汽化塔及其附屬設(shè)備的計算選型 17 物料衡算 17 熱量衡算 19 理論板數(shù)、塔徑、填料選擇及填料層高度的計算 21 汽化塔附屬設(shè)備的選型計算 25 合成塔及其附屬設(shè)備的計算選型 26 物料衡算 26 合成塔的選取選?。?26 熱量衡算及附屬設(shè)備的選型計算 26 精餾塔及其附屬設(shè)備的計算選型 29 物料衡算 30 熱量衡算 30 理論塔板數(shù)的計算 32 初餾塔主要尺寸的設(shè)計計算 32 34 填料層高度的計算 35 附屬設(shè)備的選型計算 35 回收塔及其附屬設(shè)備的計算選型 36 物料衡算 36 熱量衡算 38 理論塔板數(shù)的計算 39 回收塔主要尺寸的設(shè)計計算 40 41 填料層高度的計算 42 附屬設(shè)備的選型計算 43致謝 45參考文獻(xiàn) 46 472前 言二甲醚又稱甲醚、木醚氧、二甲，是最簡單的脂肪醚重要的甲醇下游產(chǎn)品之一。This process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. Completed for the following work: 1) Distillation tower used in separation of dimethyl ether and methanol recovery , column height of tower ,diameter, arrangement of column plate etc。主要完成以下工作：1）精餾用到的二甲醚分離塔和甲醇回收塔的塔高、塔徑、塔板布置等的設(shè)計；2）所需換熱器、泵的計算及選型；關(guān)鍵詞：二甲醚，甲醇，工藝設(shè)計。將甲醇加熱蒸發(fā)，甲醇蒸氣通過γAL2O3催化劑床層,氣相甲醇脫水制得二甲醚。目前生產(chǎn)的二甲醚基本上由甲醇脫水制得，即先合成甲醇，然后經(jīng)甲醇脫水制成二甲醚。DME是具有與LPG的物理性質(zhì)相類似的化學(xué)品，在燃燒時不會產(chǎn)生破壞環(huán)境的氣體，能便宜而大量地生產(chǎn)。三、化工課程設(shè)計主要內(nèi)容：緒論生產(chǎn)流程或方法的確定物料衡算和熱量衡算主要工藝設(shè)備的計算及選型（包括設(shè)備一覽表）原材料、動力消耗定額及消耗量參考文獻(xiàn)致謝附圖（帶控制點(diǎn)的工藝流程圖和關(guān)鍵設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖）四、時間安排：共設(shè)計四周，前2周收集資料，進(jìn)行工藝流程的設(shè)計、物料和熱量衡算，后兩周進(jìn)行設(shè)計說明書的撰寫、工藝流程圖和設(shè)備圖的繪制。太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院《化工設(shè)計》課程設(shè)計說明書年產(chǎn)20萬噸甲醇制二甲醚生產(chǎn)工藝初步設(shè)計學(xué)生學(xué)號：2009002273 學(xué)生姓名： 武曉佩 專業(yè)班級： 化工工藝0904 指導(dǎo)教師： 鄭家軍 起止日期： ～ 化工設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書一、化工課程設(shè)計題目年產(chǎn)20萬噸甲醇制二甲醚生產(chǎn)工藝的初步設(shè)計二、化工課程設(shè)計要求及原始數(shù)據(jù)（資料）：操作方式：連續(xù)操作產(chǎn)品品種： 二甲醚擬建規(guī)模：20萬噸/年年操作日：365天汽化塔：原料粗甲醇純度90%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），塔頂甲醇?xì)怏w純度≥99%，釜液甲醇含量≤%；合成塔：選擇gAl2O3做催化劑，轉(zhuǎn)化率≥80%，選擇性≥%，脫水溫度選擇300攝氏度。精餾塔：塔頂二甲醚純度≥“%”釜液二甲醚含量≤%；回收塔：塔頂回收甲醇純度≥98%，廢水中甲醇含量≤%。五、學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計文件：課程設(shè)計說明書一本帶控制點(diǎn)的工藝流程圖一套（要求手工繪制2圖紙）主要設(shè)備結(jié)構(gòu)圖一套（要求CAD繪制，2圖紙）六、主要參考文獻(xiàn)（資料）：《化工設(shè)計》王靜康主編 1995年版 化學(xué)工業(yè)出版社出版《化工原理》（上、下） 2001年版天津大學(xué)化工原理教研室編 天津科學(xué)技術(shù)出版社出版3．…………專業(yè)班級 化工工藝0904 學(xué)生 武曉佩 要求設(shè)計工作起止日期 2012年11月25日 至2012年12月21日 指導(dǎo)教師簽字 日期 教研室主任簽字 日期 系主任批準(zhǔn)簽字 日期 摘要作為LPG和石油類的替代燃料，目前二甲醚(DME)倍受注目。與甲烷一樣，被期望成為21世紀(jì)的能源之一。甲醇脫水制二甲醚分為液相法和氣相法兩種工藝，本設(shè)計采用氣相法制備二甲醚工藝。氣相法的工藝過程主要由甲醇加熱、蒸發(fā)、甲醇脫水、二甲醚冷凝及精餾等組成。Abstract: As LPG and oil alternative fuel, DME has drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar for LPG, and don’t produce bustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to bee 21st century energy resources., DME is prepared by methanol dehydration, namely, synthetic methanol first and then methanol dehydration to dimethyl etherby methanol dehydration. Methanol dehydration to DME is divided into two kinds of liquid phase and gasphase process. This design uses a process gas of dimethyl ether prepared by dimethyl. Heating methanol to evaporation, methanol vapor through the γAL 2O3 catalyst bed, vapor methanol dehydration to dimethyl etherby. 2) The calculation and selection of heat exchanger, pump。二甲醚的理化性質(zhì)比較獨(dú)特，熱植高，無毒、無害，具有潛在的廣泛用途，除作為有機(jī)化工原料廣泛用于制藥、染料、農(nóng)藥等，還用于替代氟里昂用作汽溶膠噴射劑和制冷劑，由于其良好的燃料性能，具有實用、通用、環(huán)保、安全、質(zhì)優(yōu)價廉的優(yōu)點(diǎn)，最近作為民用代用燃料和柴油代用燃料，二甲醚受到人民的日益重視。近幾年來，在各國尋求清潔燃料的過程中，二甲醚的良好燃燒性能和低污染排放的特性使其日益受到重視。本設(shè)計流程簡潔明暢，工藝條件溫和，操作簡易方便。按國家現(xiàn)行基本建設(shè)政策和市場價格對本項目進(jìn)行了財務(wù)評價計算。其它各項效益指標(biāo)及盈虧平衡分析結(jié)果均表明本項目具有很強(qiáng)的抗風(fēng)險能力。本設(shè)計包括設(shè)計說明書和圖紙兩部分。圖紙包括工藝流程圖，主設(shè)備圖，車間布置平面等。近幾年來，在各國尋求清潔車用替代燃料的過程中，二甲醚的良好燃燒性能和低污染排放特性使其日益受到重視。DME還是一種新型的、理想的、可替代車用燃料的“21世紀(jì)的綠色燃料”。二甲醚是21世紀(jì)的超清潔燃料，無論是作為民用燃料、或替代柴油、汽油作為汽車燃料、或是用于發(fā)電，其制備、儲運(yùn)等都比較容易解決，并能促進(jìn)新一代汽車、電力等工業(yè)的發(fā)展。 二甲醚的傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用及其拓展（1）傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用第一，做氣霧劑、制冷劑和發(fā)泡劑。在西歐各國已經(jīng)成為民用氣溶膠制品的氯氟烴的替代品。Bohnenn報道了用DME與氟里昂混合制成特種制冷劑，通過大量實驗后，認(rèn)為隨著DME含量的增加，制冷能力增加，能耗降低并且在冷凍食品時可免除異味和臭味。第二，DME作為化學(xué)中間體，主要用于制造硫酸二甲酯。除此之外DME還是重要的化工原料,可用于許多精細(xì)化學(xué)品的合成,同時在輕化、制藥、燃料、農(nóng)藥等工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途。由于DME的分子結(jié)構(gòu)與烴類不同，只有CH與CO鍵，沒有CC鍵，所以燃燒時無黑煙，CO與NOx排放量很低，符合潔凈燃料的要求；而且燃燒性能良好，燃燒廢氣無毒，完全符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；單一組成，無殘液；在室溫下可壓縮成液體，用現(xiàn)有的液化石油氣罐盛裝，燃具與LPG基本通用，是優(yōu)良的民用潔凈燃料。表1 DME液化氣與液化石油氣性質(zhì)比較項目分子量壓力Mpa(60℃)燃燒溫度℃爆炸下限%理論空氣量預(yù)混氣熱值KJ/ m3LPGDME2055225039034219表2 DME與0＃柴油的比較對比項目DME0＃柴油分子量190～220沸點(diǎn)（℃）180～360十六烷值55～6040～50低熱值（kJ/kg）2884042500理論空燃比9氧含量（%）—硫化物—有中國DME生產(chǎn)起步較晚，但發(fā)展加快。此前，只有江蘇昆山化工廠有少量生產(chǎn)。近年來，我國DME的生產(chǎn)發(fā)展迅速。到2006年，發(fā)展到30多家生產(chǎn)企業(yè)，年生產(chǎn)能力約48萬噸，產(chǎn)量約32萬噸，開工率67%。 寧夏銀川正在籌劃的年產(chǎn)83萬噸DME項目，計劃今年年底投產(chǎn)，初步?jīng)Q定采用美國空氣產(chǎn)品與化學(xué)品公司技術(shù)。該項目將由煤炭為起始原料生產(chǎn)DME。由美國貿(mào)易發(fā)展署出資援助招標(biāo)、美國福陸公司中標(biāo)所作的寧夏煤基DME（一期）83萬噸／年項目報告已于2004年4月完成，后因資金技術(shù)問題項目尚未啟動。寧夏決定大力發(fā)展電力和煤化工等產(chǎn)業(yè)，建設(shè)大型DME廠是其中一項。國內(nèi)上述大部分企業(yè)生產(chǎn)的DME產(chǎn)品主要面向氣霧劑市場，到2005年底為止，我國DME的正常生產(chǎn)能力為1520萬噸/年。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國對柴油和汽油的需求量每年增長的幅度不斷加大。尤其是我國環(huán)保能源特別是潔凈車用燃料一直十分緊缺，因此發(fā)展清潔車用燃料成為我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展面臨的現(xiàn)實問題。第二，DME混烴燃料市場。DME作為超潔凈能源，與液化氣相比在性能上具有顯著的優(yōu)勢。