【正文】 斷研究和開(kāi)發(fā)，使二甲醚的用途更為廣泛，因此二甲醚具有廣闊的應(yīng)用前景。最近又開(kāi)發(fā)了CO2加氫直接合成二甲醚和利用煤、煤層氣合成二甲醚的技術(shù)。煤、煤層氣合成二甲醚已經(jīng)進(jìn)行了中試[6]。主要化學(xué)反應(yīng)式為： CH3OH+H2SO4→CH3HSO4+H2O CH3HSO4 +CH3OH→CH3OCH3 +H2SO4該工藝生產(chǎn)純度為99%的DME產(chǎn)品，用于一些對(duì)純度要求不高的氣霧劑和化工原料。中國(guó)只有個(gè)別企業(yè)使用該工藝生產(chǎn)。其基本原理是將甲醇蒸氣通過(guò)固體酸性催化劑，并發(fā)生非均相反應(yīng)脫水生成二甲醚。但因生產(chǎn)過(guò)程要經(jīng)過(guò)甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工序。(2) 一步法直接合成DME近年來(lái)一步法合成二甲醚成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，它是指集中在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，由合成氣直接合成二甲醚，沒(méi)有中間過(guò)程。①漿態(tài)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。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。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。因而為煤化工的發(fā)展提供了廣闊的空間 [10] [11]。三個(gè)反應(yīng)相互促進(jìn)，從而提高了CO的轉(zhuǎn)化率。合成氣法現(xiàn)多采用漿態(tài)床反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于移出反應(yīng)熱，易實(shí)現(xiàn)恒溫操作。因此,漿態(tài)床合成氣法制DME具有誘人的前景，將是煤炭潔凈利用的重要途徑之一。(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。一種分離工藝是一步反應(yīng)后產(chǎn)物分為氣液兩相。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。唐宏青等的分離流程與Kohl等相類似。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[13]。 廠址選擇(一)建廠地址：安徽歙縣經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)東區(qū)(二)選址原因：①本地區(qū)西南風(fēng)、西北風(fēng)頻率較大，廠址位于東郊，不會(huì)對(duì)居民生活造成太大影響。③廠址環(huán)境好，地質(zhì)條件滿足工廠建設(shè)要求，在建筑物強(qiáng)度滿足的情況下能充分防震。⑤土地投資少，土地未來(lái)升值空間大，附近道路設(shè)施完備。（三）廠址方案比較分析表技術(shù)論證經(jīng)濟(jì)分析環(huán)境影響黃山市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)水電氣供應(yīng)方便，交通便利，但主要發(fā)展環(huán)保企業(yè)地理位置優(yōu)越，投資較大臨近市中心，污染較嚴(yán)重黃山市屯溪九龍經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)水電氣供應(yīng)方便，交通便利，但污水處理前景不容樂(lè)觀投資一般環(huán)境污染影響一般歙縣經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)水電氣供應(yīng)方便，交通便利投資較小環(huán)境污染影響較小 設(shè)計(jì)規(guī)模與設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)規(guī)模：年產(chǎn)13萬(wàn)噸二甲醚分離裝置（合成氣一步法），設(shè)計(jì)該分離裝置中精餾工段工藝，精餾裝置采用浮閥塔。含有不凝氣體HCO、CO，進(jìn)入吸收塔底部， MPa，2035℃下用軟水吸收，氣/液分離器的底流產(chǎn)物粗二甲醚溶液S5和吸收塔的底流產(chǎn)物醚水溶液S4的混合物S6進(jìn)入二甲醚精餾塔，塔頂產(chǎn)物S7為H2和CO等可燃?xì)怏w，S8為精二甲醚。精餾塔的底流產(chǎn)物粗甲醇溶液S9進(jìn)入甲醇精餾塔，其底流產(chǎn)物為軟水S11重新回到吸收塔再吸收，塔側(cè)線產(chǎn)物為精甲醇S10。塔釜溫度為80150℃，塔頂溫度為4090℃[14]。(二) 產(chǎn)品二甲醚的純度：二甲醚≥99％。7920=103（kg/h）=(kmol/h) 物料衡算 精餾塔 DME： D 醚水 CH3OH：F DME:105W 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。(三) 物料衡算XW，DME= 105 XD，CH3OH= D=有物料衡算得：表24 清晰分割法計(jì)算過(guò)程組分進(jìn)料餾出液釜液DME105W105WCH3OHH2O0∑FDW聯(lián)立 105W++0=D F=D+W解得：F= kmol/h=105 kg/h W= kmol/h=105 kg/h D= kmol/h= kg/h(四) 精餾工序物料衡算表進(jìn)料DME摩爾流量 =其他同樣計(jì)算：表25 精餾工序進(jìn)料物料衡算表組分質(zhì)量流量（kg/h）質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾流量（kmol/h） 摩爾分?jǐn)?shù)DME CH3OH H2O105 表26 精餾工序出料進(jìn)料物料衡算表組分質(zhì)量流量（kg/h）質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾流量（kmol/h） 摩爾分?jǐn)?shù)塔DME 頂CH3OH 塔DME105 105CH3OH 釜H2O105 7687 精餾塔工藝計(jì)算 操作條件的確定(一) 進(jìn)料溫度的計(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。塔頂：進(jìn)料：塔釜：全塔平均相對(duì)揮發(fā)度：②最小回流比Rmin本設(shè)計(jì)為泡點(diǎn)進(jìn)料，即飽和液體進(jìn)料，q=1恩特伍德公式：　　　　　故解得=Rmin=(二) 實(shí)際回流比則R= Rmin==(三) 最小理論板數(shù)的確定故最小理論塔數(shù)Nmin=(不包括再沸器)(四)全塔理論板數(shù)的確定同《化工原理》下冊(cè)P37圖130吉利蘭圖查得 Nmin =，求得N=(不包括再沸器)(五) 精餾段和提餾段理論板數(shù)的確定平均相對(duì)揮發(fā)度：精餾段的最小理論塔板數(shù)為=代入，求得N=,(六) 實(shí)際板數(shù)的確定①板效率查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》表217 黏度數(shù)據(jù)表DMECH3OHH2Os mPas)=()=②塔內(nèi)實(shí)際板數(shù)取實(shí)際板層數(shù)為27塊(不包括再沸器)(七) 精餾段和提餾段實(shí)際板數(shù)的確定取實(shí)際精餾段塔板數(shù)為12塊，提餾段實(shí)際板數(shù)為15塊，進(jìn)料板的位置為由下往上數(shù)的第十六塊板 精餾塔主要尺寸計(jì)算(一) 流量計(jì)算表218 相對(duì)分子質(zhì)量數(shù)據(jù)表平均相對(duì)分子質(zhì)量氣相液相精餾段提餾段(1) 進(jìn)料：DME：FxDME=105=103(kg/h)=(kg/s)CH3OH：Fx CH3OH =105=(kg/h)=(kg/s)H2O：FxH2O=105=105(kg/h)=(kg/s)(2) 精餾段：液相流量：L=RD==(kmol/h)=104(kg/h)=(kmol/s)==(kg/s)Lh=(m3/h)氣相流量：V=L+D=+=(kmol/h)=104（kg/h）=(kmol/s)==(kg/s)Vh=103(m3/h)(3) 提餾段：氣相流量：V＇=V=(kmol/h)=(kmol/s) =(kg/s)Vh′=103(m3/h)液相流量：L＇=L+F=+=103(kmol/h)=(kmol/s)Lh＇=(m3/h)(二) 塔徑的計(jì)算（1）計(jì)算公式D：塔徑（m）：塔內(nèi)氣體流量u：空塔內(nèi)氣速m/su=安全系數(shù)：極限空塔氣速m/sC：負(fù)荷系