【正文】 DMELPG2250205542193903 DME與0＃柴油的比較對(duì)比項(xiàng)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—有原料名稱：甲醇分子式CH3OH。（1）物理性質(zhì) 常溫常壓下純甲醇是無色透明，易揮發(fā)、可燃，略帶醇香味的有毒液體，℃，自燃點(diǎn)385℃～20℃。甲醇蒸汽和空氣混合能形成爆炸性混合物，%～%（體積）。二甲醚的性質(zhì)：二甲醚上一種無色、具有輕微醚香味的氣體，具有惰性、無腐蝕性、無致癌性、幾乎無毒。且二甲醚易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多種有機(jī)溶劑，加入少量助劑后就可與水以任意比互溶。* L39。一步法以合成氣(CO+H2)為原料，在甲醇合成以及甲醇脫水的復(fù)合催化劑上直接合成二甲醚，再提純得到二甲醚產(chǎn)品。（一）甲醇脫水制二甲醚100℃時(shí)，100℃時(shí)，該過程具有反應(yīng)溫度低、轉(zhuǎn)化率高(80%)、選擇性好(99%)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、釜?dú)堃杭皬U水污染環(huán)境、催化劑毒性大等缺點(diǎn)，因此選擇該工藝可能性較小。即甲醇的合成與甲醇脫水。主要反應(yīng)構(gòu)成如下:(1)原料甲醇直接采用市售質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的甲醇經(jīng)汽化提純后合成二甲醚。(3)合成氣冷卻反應(yīng)器出口氣中含有DME，它在進(jìn)出氣換熱器中通過工藝氣體冷卻，接著在甲醇蒸餾塔底部通過蒸餾塔換熱器的工藝液體冷卻，然后在二甲醚精餾塔冷卻器中用冷卻水冷卻，最后出口氣在冷凝器中大部分冷凝后被送至二甲醚精餾塔。含有DME的頂部氣體在塔頂冷凝器中被大部分冷凝下來，送入塔頂回流罐中，在塔頂冷凝器中未冷凝的氣相作為燃料被放掉。本工藝裝置的主要工藝特點(diǎn)是流程簡(jiǎn)潔，工藝條件溫和，裝置內(nèi)熱能利用較好，操作簡(jiǎn)易方便。 二甲醚產(chǎn)品指標(biāo) 產(chǎn)品二甲醚產(chǎn)品指標(biāo)序號(hào)組分純度備注1234二甲醚甲醇水分C3以下烴類≥%≤≤≤塔設(shè)備指標(biāo)如下：汽化塔：原料甲醇純度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：轉(zhuǎn)化率≥80%，選擇性≥%；初餾塔：塔頂二甲醚純度≥95%，釜液二甲醚含量≤%；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≤% 催化劑的使用本設(shè)計(jì)DME合成塔采用輻射型固定床反應(yīng)器，生產(chǎn)用催化劑為沸石型酸性氧化鋁分子篩。所用沸石型酸性氧化鋁分子篩為φ=3mm，L=5～8 mm白色顆粒狀，堆積體積密度≤，具有良好的化學(xué)性質(zhì)及足夠的撞擊強(qiáng)度與耐磨強(qiáng)度，對(duì)于甲醇縮水生成二甲醚的工藝過程，該催化劑的催化活性、選擇性、與穩(wěn)定性均顯示出了優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在再生與使用周期上也有較好的表現(xiàn)。極微量副產(chǎn)物為甲烷、二氧化碳，再生周期≥300日，可反復(fù)使用。因此粉碎或廢棄的分子篩可就地填埋或送催化劑配制公司回收處理。3主要塔設(shè)備計(jì)算及選型原料甲醇流量的估算：年產(chǎn)DME3萬噸，合成轉(zhuǎn)化率為80%（出去各步損失，按78%粗略估算），選擇性按100%計(jì)算，%。所以取回流比。飽和水蒸氣是一種應(yīng)用最廣的加熱劑，由于飽和水蒸氣冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽的壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。（℃）的飽和水蒸氣作為加熱介質(zhì)，水蒸氣易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。受當(dāng)?shù)貧鉁叵拗?，冷卻水一般為1025℃。（2）冷凝器的熱負(fù)荷及冷卻介質(zhì)消耗量冷凝器的熱負(fù)荷 其中 ——塔頂上升蒸汽的焓；——塔頂餾出液的焓。 沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表沸點(diǎn)/℃蒸發(fā)潛熱/(kcal加熱蒸汽消耗量 kj/kg (℃,) 熱量衡算數(shù)據(jù)結(jié)果列表單位kcal/h符號(hào) 數(shù)值 0 107 理論板數(shù)、塔徑、填料選擇及填料層高度的計(jì)算（1）理論板數(shù)的計(jì)算由于本次設(shè)計(jì)時(shí)汽化塔的相對(duì)揮發(fā)度是變化的，所以不能用簡(jiǎn)捷法求得，應(yīng)用圖解法。（2）填料的選擇填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性質(zhì)。本汽化塔設(shè)計(jì)選用25。s；A——；L、G——液體、氣體質(zhì)量流速；、——?dú)怏w、液體密度；g——重力加速度。s，L=，G= kg/h ，A=代入式中求解得 = m/s空塔氣速 u===, ℃體積流量 考慮到市場(chǎng)的需求存在波動(dòng)性, 設(shè)計(jì)中選取四個(gè)塔，則每個(gè)塔的體積流量: ,則求得塔徑D= 圓整后：D= 空塔氣速 u=提餾段：代入數(shù)值得 =空塔氣速u== m/s ℃體積流量于是 ==圓整后：D=, 空塔氣速 u=選取整塔塔徑為 D=。取冷凝器傳熱系數(shù)逆流： T ℃→℃ t 35℃ ← 20℃ △tm = ℃ 選取冷凝器規(guī)格為：Φ8004500，冷凝面積F=（2）塔底再沸器選用U型管加熱器，經(jīng)處理后，放在塔釜內(nèi)，（℃）飽和水蒸氣，傳熱系數(shù)K=2000W/(m2℃)。℃)，則合成塔的出口溫度為 ℃（2）第一熱交換器的計(jì)算選型：℃ , 傳熱系數(shù)K=200 W/(m2℃)，則交換熱量為 則換熱面積為：查文獻(xiàn)選取換熱器規(guī)格為：Φ2731500，換熱面積F=（3）第二熱交換器的計(jì)算選型：原料液溫度由常溫25℃℃，第一熱交換器出來的熱流體由260℃降至170℃，傳熱系數(shù)取K=200 W/(m2逆流： T 260℃ →170℃ t ℃←25℃℃進(jìn)入第二熱交換器的熱量：取該條件下混合液體的比熱容=(kg逆流： T 170℃→100℃ t 35℃← 20℃℃進(jìn)入第一冷凝器的熱量： 沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表沸點(diǎn)/℃蒸發(fā)潛熱/(KJ/mol)/K二甲醚甲醇水100由沃森公式計(jì)算平均溫度135℃下的潛熱 135℃時(shí)，對(duì)二甲醚： ，可以看出不能用沃森公式推算，結(jié)合化工工藝手冊(cè)乙醚在140℃下的蒸發(fā)潛熱，可估算二甲醚在此溫度下的蒸發(fā)潛熱為=135℃時(shí)，對(duì)水： ,則， 對(duì)甲醇，同理得 = ，=則， 于是混合液的汽化潛熱可由下式計(jì)算，取該條件下混合液體的比熱容=(kg℃)，則換熱面積為 查文獻(xiàn)得冷凝器的規(guī)格為：Φ2733000，換熱面積F=（5）第二冷凝器的計(jì)算選型熱流體進(jìn)口溫度100℃，出口溫度25℃；冷凝水的進(jìn)口溫度20℃，出口溫度為35℃?！?，則交換熱量為換熱系數(shù)取K=800 W/(m2進(jìn)料質(zhì)量流量 摩爾流量 =， ，摩爾分率 %，%，%質(zhì)量分率 %，%，%,二甲醚甲醇的汽液平衡數(shù)據(jù)可依據(jù)Antoine方程（）計(jì)算，所得二甲醚甲醇的txy數(shù)據(jù)如下表。二甲醚的比熱容采用摩爾定壓方程計(jì)算得出（數(shù)據(jù)來自于化學(xué)工程師手冊(cè)[4]P59），甲醇的比熱容查自于化工工藝手冊(cè)上冊(cè)[3]2702溫度下： kcal/(kmolK)，(kmolK) kJ/(kmolK)溫度下： ， 塔頂:（2）塔頂以0℃為基準(zhǔn)，0℃時(shí)塔頂上升氣體的焓值為 （3）回流液的焓 kcal/(kmolK) kcal/(kmolK) （4）餾出液的焓 。溫度下： ， kcal/(kmolK) 所以 （7）塔底殘液焓 。K)]熱量Q（kJ/h） 理論塔板數(shù)的計(jì)算塔頂溫度下， 塔底溫度下， 則全塔平均相對(duì)揮發(fā)度： 查吉利蘭圖得， ，解得N=（含釜）進(jìn)料液的相對(duì)揮發(fā)度為塔頂與進(jìn)料的相對(duì)揮發(fā)度： 同上可得，N=取整數(shù)，精餾段理論板數(shù)為14塊，加料板位置為從塔頂數(shù)第15塊理論板，整塔理論板數(shù)為25塊 初餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 二甲醚和甲醇在不同溫度下的密度溫度/℃二甲醚密度/(g/ml)甲醇密度/(g/ml)（1）塔頂條件下的流量和物性參數(shù)， （2）塔底條件下的流量和物性參數(shù) ， （3）進(jìn)料條件下的流量和物性參數(shù) 精餾段： 提餾段： （4）精餾段的流量和物性參數(shù)（5）提餾段的流量和物性參數(shù) （6）體積流量塔頂： 塔底： 進(jìn)料： 精餾段： 提留段： 選用500（BX）型波紋填料。 計(jì)算得二甲醚、甲醇的特殊點(diǎn)的粘度/cP溫度/℃===二甲醚甲醇已知： =，=，=，=500,L=，V= kg/h，A=。帶入計(jì)算得 = 于是得圓整后：D= m，空塔氣速u= m/s選取整塔直徑為D=。取K=700W/(m2取K=1000 W/(m2 二甲醚甲醇平衡時(shí)的t、x、y數(shù)據(jù)平衡溫度/℃4050607080液相DME x/mol %100氣相DME y/mol %10083平衡溫度/℃90100110120　液相DME x/mol %0氣相DME y/mol %0　 物料衡算已知：進(jìn)料， ，根據(jù)物料