【正文】 Flow（kmol/hr） 29724Mass Flow （kg/hr） Volume Flow （m3/hr）28588Temperature ℃240260Pressure MPA各精餾塔物料表 53 預(yù)精餾塔T204物料衡算進(jìn)塔物料塔頂采出塔釜采出總流量（kmol/hr）2152．046 CO2 （kmol/hr）1508．146 H2（kmol/hr） DME（kmol/hr） MEOH（kmol/hr） H2O（kmol/hr）17061 CO（kmol/hr）Mass Flow kg/hr465185．4Temperature ℃39．33Pressure MPA2．5表 54 二甲醚精餾塔T205物料衡算進(jìn)塔物料塔頂采出塔釜采出總流量（kmol/hr） CO2 （kmol/hr）1508．145 H2（kmol/hr）0 DME（kmol/hr）11 MEOH（kmol/hr） H2O（kmol/hr） CO（kmol/hr）Mass Flow kg/hrTemperature ℃82Pressure MPA表 55 二甲醚精餾塔T206物料衡算進(jìn)塔物料塔頂采出塔釜采出總流量（kmol/hr） CO2 （kmol/hr）0 H2（kmol/hr）000 DME（kmol/hr）0 MEOH（kmol/hr）304 H2O（kmol/hr）2695 CO（kmol/hr）000Mass Flow kg/hrTemperature ℃207Pressure MPA常壓常壓常壓 概述：在全流程模擬的基礎(chǔ)上，完成了對(duì)本工藝中各設(shè)備的能量衡算。精餾車間設(shè)有三個(gè)精餾塔T20T20T206。圖 51 chemcad流程模擬 本項(xiàng)目中，新鮮原料與循環(huán)原料在混合器V101中混合后進(jìn)入反應(yīng)器合成二甲醚和副產(chǎn)品甲醇。 產(chǎn)品主要標(biāo)準(zhǔn)表41 本廠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品名稱本廠規(guī)格國(guó)家規(guī)定產(chǎn)量（萬噸/年）單價(jià)（元/噸）二甲醚摩爾分率燃料級(jí)203650甲醇摩爾分率工業(yè)級(jí)2100蒸汽低壓級(jí)200第五章 物料衡算與能量橫算本設(shè)計(jì)采用多段絕熱床一步法制二甲醚，在吸收循環(huán)工段用循環(huán)吸收劑甲醇溶液吸收，精制工段中采用3個(gè)精餾塔實(shí)現(xiàn)除去殘留CO產(chǎn)品DME、甲醇的分離提純。圖 35 精餾工段第四章 原料、輔助材料采購(gòu)與產(chǎn)品營(yíng)銷 原料及輔助原料采購(gòu)1） 原料采集二氧化碳及氫氣主要來源于總廠及工業(yè)園區(qū)其他化工廠，原料充足。頂分離出的收集起來送回原料罐循環(huán)使用。，經(jīng)過此塔后，塔頂?shù)玫紺02，DME，進(jìn)入DME精餾塔T205；塔底得到甲醇和水,一部分進(jìn)入甲醇精餾塔T206，另外一部分作為T201吸收劑使用。分離出的CO可以同工業(yè)園其他化工廠合作使用獲得的部分來源。二、 吸收循環(huán)工段吸收循環(huán)工段包括一個(gè)二甲醚吸收塔和兩組CO變壓吸附塔，反應(yīng)器出口氣中的二甲醚、甲醇和未反應(yīng)的原料。原料氣氫碳比對(duì)反應(yīng)的影響:可以看出，提高氫碳摩爾比有利于提高轉(zhuǎn)化率、二甲醚選擇性和收率，降低CO選擇性。HZSM．5分子篩是良好的甲醇脫水催化劑，在190(2反應(yīng)條件下，甲醇的轉(zhuǎn)化率為78％，DME的選擇性達(dá)到100％，而且HZSM5的穩(wěn)定性良好，在有水的存在的條件下不易失活，在較寬溫度范圍內(nèi)(150～275℃)均有較高的甲醇脫水活性。根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果以及本課題組以前的研究基礎(chǔ)，考慮到今后的工業(yè)化實(shí)際應(yīng)用，本項(xiàng)目選擇Cu／ZnO／體系作為甲醇合成催化劑組分。因此，Cu／ZnO／催化劑尤其得到廣泛深入的研究和廣泛應(yīng)用，許多種制各方法在Cu／ZnO／催化劑的制備過程中得到應(yīng)用。a. 甲醇合成階段Cu基催化劑具有優(yōu)異的加氫性能，自被發(fā)現(xiàn)以來，已取代以往的ZnCr催化劑、Pd系催化劑，成為普遍使用的甲醇合成催化劑。催化劑由于利用二氧化碳和氫氣為原料合成二甲醚工藝尚不成熟，催化劑仍處于研發(fā)間段，本項(xiàng)目中根據(jù)現(xiàn)有催化劑有關(guān)報(bào)道，采用改良后的CuOZnOA1203／HZSM一5復(fù)合催化劑。該反應(yīng)器共有三段，故物料在第三反應(yīng)段達(dá)一定轉(zhuǎn)化率后，從反應(yīng)器底部出料。特點(diǎn)： 三段絕熱式固定床反應(yīng)器的主要由反應(yīng)段和換熱段兩部分構(gòu)成，原料由反應(yīng)器頂部氣體入口分布器進(jìn)入反應(yīng)器，氣體入口分布器的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)參數(shù)直接影響反應(yīng)器內(nèi)流體的均布情況，入口分布器的使用是實(shí)現(xiàn)氣流均勻分布的重要手段和必要措施。圖 33 反應(yīng)工段反應(yīng)器 本項(xiàng)目采用三段絕熱固定床反應(yīng)器，段間利用飽和水間接冷卻。原子矩陣的秩為3，反應(yīng)體系組分總數(shù)為6，故獨(dú)立反應(yīng)數(shù)應(yīng)為3。 流程模擬說明圖 32 AUTOCAD流程模擬圖一、 反應(yīng)工段 綜述原料氣與循環(huán)氣混合后，經(jīng)過換熱器到達(dá)反應(yīng)所需的溫度后，進(jìn)入反應(yīng)器合成二甲醚。根據(jù)本廠的生產(chǎn)特點(diǎn)及各一步法工藝優(yōu)缺點(diǎn)的比較，本分廠利用二氧化碳和氫氣為原料，采用多段絕熱床一步法工藝合成二甲醚。目前一步法生產(chǎn)二甲醚面f盜的關(guān)鍵問題是：需要高效低價(jià)的煤制氣工藝及設(shè)備；需要能滿足大型化二甲醚生產(chǎn)用的反應(yīng)器；解決以煤為原料制二甲醚生產(chǎn)過程中的利用問題；相關(guān)催化荊的開發(fā)與生產(chǎn)；成熟而經(jīng)濟(jì)的二甲醚分離提純技術(shù)。這些工廠可將甲醇裝置適當(dāng)改造用于生產(chǎn)二甲醚。特別是在淤漿床中，反應(yīng)溫度分布均勻，熱平衡較易控制，操作簡(jiǎn)單且穩(wěn)定性好，生產(chǎn)成本低。因而設(shè)備投資大，產(chǎn)品成本高，受甲醇市場(chǎng)波動(dòng)的影響也比較大。但該方法要經(jīng)過甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工藝。脫水反應(yīng)副產(chǎn)物少，二甲醚純度達(dá)99％，適用于有較高要求的氣霧產(chǎn)品，也可以用作制冷劑或醫(yī)用氣霧劑的拋射劑。5二甲醚生產(chǎn)工藝比較甲醇液相硫酸催化法和甲醇?xì)庀喾ǘ酌焉a(chǎn)技術(shù)較為成熟，兩種方法均有工業(yè)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)化率達(dá)到34．5％。國(guó)內(nèi)對(duì)與氫氣合成二甲醚也有研究。日本關(guān)西電力公司和三菱重工公司把合成甲醇脫水生成二甲醚反應(yīng)設(shè)計(jì)在一個(gè)固定床里．反應(yīng)條件為溫度250—3000C。該技術(shù)正處于小試及中試階段。還可在線裝卸催化劑，具有較高的CO單程轉(zhuǎn)化率和二甲醚產(chǎn)率，使二甲醚在成本上更具有優(yōu)勢(shì)。防止催化劑失活。特別是漿態(tài)床一步法合成二甲醚是目前新開發(fā)的技術(shù)。另外還開展了甲烷化空氣催化氧化部分氧化制合成氣與含氮合成氣制二甲醚技術(shù)的研究，希望通過廉價(jià)氧源實(shí)現(xiàn)廉價(jià)合成氣，從而降低二甲醚合成生產(chǎn)成本。并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了固定床合成氣一步法合成二甲醚新工藝。氣相甲醇脫水法合成二甲醚的國(guó)內(nèi)外工藝進(jìn)展情況見圖31圖 31 氣相甲醇脫水法合成二甲醚的國(guó)內(nèi)外工藝進(jìn)展情況3 液相脫合成氣一步法合成二甲醚國(guó)內(nèi)外對(duì)甲醇合成和甲醇脫水反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了廣泛研究。于1995年開車成功。上海石油化工研究院采用自行開發(fā)的D_4型氧化鋁催化劑也取得了成功。國(guó)內(nèi)有專利報(bào)道，在較低溫度(100—1250C)、常壓(0—0．05MPa)和新的催化劑作用下進(jìn)行脫水生產(chǎn)出二甲醚氣體。2 氣相甲醇脫水法1965年．美國(guó)Mobil公司最早報(bào)道了氣相甲醇脫水法制二甲醚的方法。通過將反應(yīng)與分離操作合成一體有效抑制了有機(jī)物的碳化。傳統(tǒng)工藝的生產(chǎn)規(guī)模都相對(duì)較小。由于濃硫酸對(duì)甲醇的碳化作用較大，催化劑的使用周期短，同時(shí)脫除反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的殘酸和廢水。該反應(yīng)的特點(diǎn)是反應(yīng)溫度低(130～160℃)，選擇性及轉(zhuǎn)化率均大于90％，可間歇和連續(xù)生產(chǎn)，投資少。（2） 二甲醚的生產(chǎn)工藝比較DME合成時(shí)發(fā)生的反應(yīng)主要有：DME生產(chǎn)技術(shù)很快發(fā)展到現(xiàn)有的幾種方法。二甲醚作為氟里昂的替代物，在氣霧劑和制冷劑行業(yè)的使用量迅速增加。二甲醚在空氣中長(zhǎng)期曝露不會(huì)形成過氧化物。其英文名稱為dimethyl ether，分子式為CH3OCH3，相對(duì)蒸氣密度（空氣為1），爆炸范圍：—%（V／V），引燃溫度：350℃，二甲醚易溶于水，醇和乙醚中。對(duì)非公有制企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，可享受貸款貼息政策，鼓勵(lì)增加技術(shù)創(chuàng)新投入，凡用于研究開發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的費(fèi)用，列入企業(yè)成本，在稅前列支。建立“府谷縣中小企業(yè)融資擔(dān)?；稹保哟髮?duì)中小企業(yè)信貸支持力度，解決中小企業(yè)融資擔(dān)保困難，促進(jìn)中小企業(yè)快速健康發(fā)展。孤山川水能資源儲(chǔ)量為7070千瓦。全縣23個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部通電。雜質(zhì)含量低，結(jié)晶好，是陶瓷、造紙、化工、電子工業(yè)的原料。縣城生活用水，現(xiàn)日產(chǎn)5000噸，供應(yīng)居民7萬人，　3）配套設(shè)施　 陜西省最大的鋁礬土礦床就在府谷縣，儲(chǔ)藏面積為80平方公里，；礦區(qū)水文地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，利用開采；屬高品位大型富礦。己探明的有天橋、孤山川口、陰塔、磧塄、清水川口、新民和勃牛川７處水源地。府谷境內(nèi)有與礦產(chǎn)資源分布大體相一致的黃河漫灘地下水和奧陶紀(jì)巖溶水，就水近煤，資源組合條件好。煤層地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，層位穩(wěn)定，埋藏淺，宜于露天平峒開采。鐵路方面，有西煤東運(yùn)大通道神朔鐵路通過縣境，神木北（店塔）—大同往返旅客列車途徑在府谷縣城并設(shè)有客運(yùn)站。 縣內(nèi)有府（谷）店（塔）一級(jí)公路通往神木，另有多條二級(jí)公路通往太原、包頭、鄂爾多斯，府谷也是正在建設(shè)的“榆（林）商（州）高速公路”起點(diǎn)。是一個(gè)正在崛起的工業(yè)縣和華夏兒女進(jìn)行西部大開發(fā)的“瑰寶地”。2008年前三季度，生產(chǎn)總值達(dá)到75億元，其中非公有制經(jīng)濟(jì)占總量的74%。%?，F(xiàn)有工業(yè)企業(yè)338戶，從業(yè)人員26495人，工業(yè)主要產(chǎn)品有18個(gè)系列，100多個(gè)品種，主要產(chǎn)品有原煤、焦粉、火電、水泥、生鐵、電石、硅鐵、硅鈣、金屬鎂等；已初步形成一個(gè)以煤炭為龍頭，電力、冶金、化工、建材為支柱的產(chǎn)業(yè)體系。人均GDP為19481元。實(shí)現(xiàn)財(cái)政收入42億元。主要產(chǎn)業(yè)有煤炭、火電、電石、金屬鎂以及其他載能煤化工。 廠址選擇及優(yōu)勢(shì)陳述本項(xiàng)目目標(biāo)：以二氧化碳及氫氣為原料年產(chǎn)20萬噸二甲醚。因此，廠址必須靠近水量充足和水質(zhì)良好的水源。產(chǎn)品名稱本廠規(guī)格國(guó)家規(guī)定產(chǎn)量（萬噸/年）單價(jià)（元/噸）二甲醚摩爾分率燃料級(jí)203650甲醇摩爾分率工業(yè)級(jí)2100蒸汽中壓級(jí)200表 11 產(chǎn)品分析二甲醚、甲醇主要銷售市場(chǎng)在以府谷為中心的西北地區(qū)，西北地區(qū)主要燃料依舊是煤及天然氣，二甲醚作為新型節(jié)能環(huán)保燃料，在此地區(qū)有廣大的發(fā)展前景，本項(xiàng)目聯(lián)系其他化工廠，構(gòu)成聯(lián)合生產(chǎn)線，合作生產(chǎn)。二氧化碳及氫氣來源于工業(yè)園區(qū)其他化工廠，原料充足。2010年西北大學(xué)化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。 設(shè)計(jì)依據(jù)化工工程設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定。年產(chǎn)20萬噸二甲醚的生產(chǎn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)書第一章 總論本項(xiàng)目為 陜西省府谷化工廠 新建以二氧化碳和氫氣為原料年產(chǎn)20萬噸二甲醚的生產(chǎn)項(xiàng)目， 與甲醇項(xiàng)目構(gòu)成聯(lián)合生產(chǎn)線。 項(xiàng)目總投資3億，考慮到多方面因素干擾，建設(shè)預(yù)計(jì)期限為2年。國(guó)家經(jīng)濟(jì)、建筑等相關(guān)政策。 工藝特點(diǎn)本廠以二氧化碳及氫氣為原料，在多段絕熱床中利用一步法合成二甲醚（DME）及副廠物甲醇，收集足夠甲醇作為副產(chǎn)品銷售。 產(chǎn)品方案本廠產(chǎn)品主要有二甲醚、甲醇，并副產(chǎn)一定量的低壓蒸汽。第二章 廠址選擇 選擇原則1) 原料和市場(chǎng)廠址應(yīng)靠近各種原料產(chǎn)地和市場(chǎng)2) 能源化工廠需要大量的動(dòng)力和蒸汽，應(yīng)靠近燃料的供應(yīng)點(diǎn)3) 氣候4) 運(yùn)輸條件盡量考慮靠近鐵路樞紐以及利用河流、運(yùn)河、湖泊或海洋進(jìn)行運(yùn)輸?shù)目赡苄?，公路運(yùn)輸可用作鐵路和水路的補(bǔ)充5) 供水化工廠使用大量的水，用于產(chǎn)生蒸汽、冷卻、洗滌，有時(shí)還用做原料。6) 對(duì)環(huán)境的影響應(yīng)得到當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的認(rèn)可，和便于妥善處理廢物7) 勞動(dòng)力的來源8) 用地節(jié)約用地，盡量少占耕地，并考慮工廠發(fā)展的土地空間9) 協(xié)作條件選擇在貯運(yùn)、機(jī)修、公用工程（電力、蒸汽）和生活設(shè)施等方面具有良好協(xié)作條件的地區(qū)10) 預(yù)防災(zāi)害及其他避免低于洪水水位或在采取措施后仍不能確保不受水淹的地段，以及地震、泥石流、滑坡、有開采價(jià)值的礦藏、文物保護(hù)等地區(qū)。本廠具體選址：陜西省榆林市府谷縣皇甫工業(yè)園區(qū)選址地簡(jiǎn)介：府谷（Fugu）縣位于舉世矚目的“神府東勝煤田”腹地，北與內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗和伊金霍洛旗、東與山西省保德縣和河曲縣、南與陜西神木縣相鄰，總面積3212平方千米，（2004年），是全國(guó)載能火電第一縣、全國(guó)最大的金屬鎂、電石生產(chǎn)基地，也是陜西省政府公布的2007年度“陜西縣域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展十強(qiáng)縣”之一。2009年全縣實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)總值155億元。2007年，%；，%；，%。在經(jīng)濟(jì)總量中，非公有制經(jīng)濟(jì)占74%。2008年工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)69億元。原煤的產(chǎn)量為2025萬噸，蘭炭376萬噸，水泥56萬噸。財(cái)政收入22億元，預(yù)計(jì)今年生產(chǎn)總值突破100億元大關(guān)，府谷經(jīng)過步履蹣跚的歷程，2009年全省107縣、市83個(gè)縣中縣域經(jīng)濟(jì)排序進(jìn)入全省第3名。本廠選址原因：1）交通便利府谷縣位于陜西省最北部，北緯38度42分至39度35分，東經(jīng)110度22分至111度14分?？h城至榆林市219公里；至省會(huì)西安760公里；至山西省省太原370公里。2) 原料豐