年产3万吨二甲醚的初步工艺设计毕业设计

分类号编号兰州交通大学毕业论文年产3万吨二甲醚的初步工艺设计PrimaryfortheManufacturingProcessofDimethylether30Kt/a申请学位：工学学士院系：化学化工学院专业：化学工程与工艺班级：化工1001学生姓名：马学成学号：201007042指导老师：杨西2014年04月20日兰州交通大学化工学院年产3万吨二甲醚的初步工业设计姓名：马学成导师：杨西2014年04月20日兰州交通大学化工学院兰州交通大学毕业论文（设计）任务书院（系）：化学化工学院姓名马学成学号201007042毕业届别2014专业化学工程与工艺毕业论文（设计）题目年产3万吨二甲醚的初步工业设计指导教师杨西学历博士职称教授所学专业化学工程具体要求(主要内容、基本要求、主要参考资料等)：确定以甲醇脱水法作为本设计的工艺生产方法,通过物料衡算和热量衡算来确定设备工艺参数和消耗工艺指标,同时对DME生产过程中的安全注意事项及“三废”治理作了相关说明，对整个装置进行了简单初步评价。进度安排：1-3周：查阅文献资料，写出开题报告。4-5周：进行初步的设计计算及选型。6-14周：应用Cad画图，做出PID、PFD图。15-16周：整理完成设计。指导教师（签字）：年月日院（系）意见：教学院长（主任）（签字）：年月日备注：[摘要]作为LPG和石油类的替代燃料，目前二甲醚(DME)倍受注目。DME是具有与LPG的物理性质相类似的化学品，在燃烧时不会产生破坏环境的气体，能便宜而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。目前生产的二甲醚基本上由甲醇脱水制得，即先合成甲醇，然后经甲醇脱水制成二甲醚。甲醇脱水制二甲醚分为液相法和气相法两种工艺，本设计采用气相法制备二甲醚工艺。气相法的工艺过程主要由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。设计结果达到了设计课题的要求，完成了二甲醚的生产工工艺的初步设计，完成了物料、热量、设备等的相关计算。[关键词]二甲醚；甲醇；工艺设计[Abstract]AsLPGandoilalternativefuel,DMEhasbeendrawnattentionsatpresent.PhysicalpropertiesofDMEissimilarforLPG,anddon’tproducecombustiongastodamagetheenvironment,so,Itcanbeproducedlargely.Likemethane,DMEisexpectedtobecome21stcenturyenergysources.,DMEispreparedbymethanoldehydration,namely,syntheticmethanolfirstandthenmethanoldehydrationtodimethyletherbymethanoldehydration.MethanoldehydrationtoDMEisdividedintotwokindsofliquidphaseandgas-phaseprocess.Thisprocessismadeofmethanolprocessheating,evaporation,dehydrationofmethanol,dimethylethercondensationanddistillationetc.Thedesignresultreachedtherequirementsofthedesignissues,completedtheDMEproductionprocessdesign,finishedmaterials,thermal,etc-relatedcalculations.[Keywords]dimethylether；methanol；processdesign目录前言..................................................................................11文献综述............................................................................21.1二甲醚概述........................................................................21.2原料说明...........................................................................31.3二甲醚的性质.......................................................................32DME产品方案及工艺流程介绍...........................................................42.1产品品种、规格、质量指标及拟建规模.................................................42.2生产方法简述.......................................................................42.3工艺流程说明.......................................................................42.4生产工艺特点.......................................................................52.5主要工艺指标.......................................................................53主要塔设备计算及选型.................................................................63.1汽化塔及其附属设备的计算选型......................................................63.2合成塔及其附属设备的计算选型.....................................................143.3初馏塔及其附属设备的计算选型.....................................................183.4精馏塔及其附属设备的计算选型.....................................................243.5回收塔及其附属设备的计算选型.....................................................304环境保护及三废处理.................................................................384.1主要污染源及主要污染物............................................................384.2设计中采取的环保措施及其简要处理工艺流程..........................................384.3装置危险性物料主要物性............................................................39总结.................................................................................40致谢.................................................................................41参考文献.............................................................................42兰州交通大学毕业设计1前言二甲醚又称甲醚、木醚氧,是重要的甲醇下游产品。二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，毒性极低；能溶解各种化学物质；由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。二甲醚作为一种基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂，减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。由于其良好的水溶性、油溶性，使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。代替甲醇用作甲醛生产的新原料，可以明显降低甲醛生产成本，在大型甲醛装置中更显示出其优越性。作为民用燃料气其储运、燃烧安全性，预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气，可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。也是柴油发动机的理想燃料，与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题。它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。作为LPG和石油类的替代燃料，二甲醚是具有与LPG的物理性质相类似的化学品，在燃烧时不会产生破坏环境的气体，能便宜而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。本设计流程简洁，操作简易，工艺条件温和，而且设备台数较少，设备制作立足于国内现状，可大大降低项目投资。本次设计共分3部分，设计人主要负责图纸的绘制，设备的选型以及工艺计算有其他两名同学合作共同完成，设计图纸主要包括PID、PFD图。兰州交通大学毕业设计21文献综述1.1二甲醚简述1.1.1二甲醚的发展现状20世纪70年代，二甲醚取代了氟里昂作为气雾剂使用，减少了臭氧层的破坏。近几年来，二甲醚的良好燃烧性能和低污染排放的特性使其日益受到重视，作为清洁能源使用。二甲醚（DME）常温常压下是一种无色低毒的可燃性气体，与液化石油气的性能相似，燃烧废气无毒，可作为清洁燃料使用。随着石油资源的紧缺及价格上涨，清洁环保理念的深入，作为柴油替代资源的清洁燃料——二甲醚得到大力推广，并逐渐进入了民用燃料市场和汽车燃料市场，二甲醚的合成研究已成为各国科技人员的研究焦点。目前，二甲醚发展的关键问题在于配套措施不完善、市场发展不成熟、二甲醚使用观念有待更新。1.1.2二甲醚的传统领域的应用及其拓展（1）传统领域的应用第一，做气雾剂、制冷剂和发泡剂。第二，DME作为化学中间体，主要用于制造硫酸二甲酯。第三，DME还是重要的化工原料,可用于许多精细化学品的合成,同时在轻化、制药、燃料、农药等工业中有许多独特的用途。（2）新近拓展的应用领域DME可作为新型高效清洁燃料使用。它作为民用燃料比液化气具有更优良的物理化学性能（如表1.1，表1.2所示）。①DME的分子结构中没有C-C键，所以燃烧时不产生黑烟，CO与NOx排放量很低，符合洁净燃料的要求；②燃烧性能良好，燃烧废气无毒，完全符合卫生标准；③单一组成，无残液；④在室温下可压缩成液体，可用现有的液化石油气罐盛装，是优良的民用洁净燃料。表1.1DME液化气与液化石油气性质比较项目分子量压力Mpa(60℃)燃烧温度℃爆炸下限%理论空气量预混气热值KJ/m3DMELPG46.0756.61.351.92225020553.451.76.9611.3242193903兰州交通大学毕业设计3表1.2DME与0＃柴油的比较对比项目DME0＃柴油分子量46.07190～220沸点（℃）-24.9180～360十六烷值55～6040～50低热值（kJ/kg）2884042500理论空燃比914.6氧含量（%）34.8—硫化物