二甲醚设计-申嫣李.doc

1、毕业论文（设计）2012 届题 目 二甲醚分离精馏塔工艺设计 专 业 应化 09-4（1）班 学生姓名 学 号 小组成员 指导教师 完成日期 2012 年 4 月 新 疆 工 业 高 等 专 科 学 校毕 业 论 文（设 计） 任 务 书班级）班专业 应用化工姓 日期 2012 年 3 月 20 日1、论文（设计）题目： 二甲醚分离精馏塔工艺设计 2、论文（设计）要求：（1）学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，最好是独立完成。（2）选题有一定的理论意义与实践价值，必须与所学专业相关。（3）主题明确，思路清晰。（4）文献工作扎实，能够较为全面地反映论文研究领域内的成果及其最新进展。（

2、5）格式规范，严格按系部制定的论文格式模板调整格式。（6）所有学生必须在 5 月 15 日之前交论文初稿。3、论文（设计）日期：任务下达日期 完成日期 4、指导教师签字： 新 疆 工 业 高 等 专 科 学 校毕 业 论 文（设 计）成 绩 评 定 报 告序号 评分指标 具 体 要 求 分数范围 得 分1 学习态度 努力学习，遵守纪律，作风严谨务实，按期完成规定的任务。 010分调研论证能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。015分综合能力论文能运用所学知识和技能，有一定见解和实用价值。 025分2能力与质量 论文

3、（设计）质量论证、分析逻辑清晰、正确合理， 020分3 工作量 内容充实，工作饱满，符合规定字数要求。绘图(表 )符合要求。 0 15分4 撰写质量 结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，字迹工整，书写格式规范， 0 15分合计 0100分评语：成 绩：评阅人（签名）：日 期：毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况自 述 情 况清 晰 、完 整流 利简 练清 晰完 整完 整熟 悉内 容基 本完 整熟 悉内 容不 熟 悉 内 容回 答 问 题提 出 问 题 正 确基 本正 确有 一般 性错 误有 原则 性错 误没 有回 答答辩小组评语及建议成绩：答辩委员会综合成绩：答辩委员会主任签字：

4、年 月 日年产 3.0 万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计摘要：本设计使用生物质气化气一步法生产二甲醚，从初步设计的角度对年产 2.8 万吨二甲醚化工厂进行了全面设计，采用水蒸气富氧化气化生物质气，通过固定床反应器合成二甲醚工艺。开发中的分离工艺主要采用吸收和精馏等化工单元操作过程得到纯度较高的二甲醚产品。本设计主要针对分离中的精馏工序进行工艺设计，分离二甲醚、甲醇和水三元体系。精馏塔采用浮阀塔，塔顶冷凝装置采用全凝器，用来准确控制回流比；塔底采用水蒸气蒸汽加热，以提供足够的热量。通过计算得出理论板数，塔效率，实际板数，进料位置，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径，有效塔高，筛孔数。通过筛

5、板的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。关键词：二甲醚，三元体系，精馏，分离目 录绪论 .11 二甲醚概述 .21.1 二甲醚的发展现状 .21.2 二甲醚的传统领域的应用及其拓展 .21.3 国内二甲醚市场简况 .31.3.1 现状 .31.3.2 国内市场预测 .31.4 国外二甲醚市场简况 .41.4.1 现状 .41.4.2 国外市场预测 .41.5 原料说明及其性质 .51.5.1 二甲醚的性质 .61.6 工艺流程介绍 .71.6.1 生产方法简述 .71.6.2 工艺流程说明 .81.7 生产工艺特点 .92 精馏塔的工艺计算 .92.1 精馏塔的物料衡 .102.1.1 基

6、础数据 .102.1.2 物料衡算 .102.2 精馏塔工艺计算 .122.2.1 操作条件的确定 .122.3 精馏塔设备计算 .142.3.1 基础数据 .142.3.2 塔板数的确定 .182.3.3 精馏塔主要尺寸计算 .202.3.4 塔板结构设计 .242.3.5 塔板流体力学验算 .302.3.6 塔板负荷性能图 .332.3.7 塔高的计算 .373 结论 .39参考文献 .40附录 .41致 谢 .43化工系毕业设计(论文)1绪论二甲醚又称甲醚、木醚氧、二甲醚，是最简单的脂肪醚重要的甲醇下游产品之一。二甲醚的理化性质比较独特，热植高，无毒、无害，具有潜在的广泛用途，除作为有机

7、化工原料广泛用于制药、染料、农药等，还用于替代氟里昂用作汽溶胶喷射剂和制冷剂，由于其良好的燃料性能，具有实用、通用、环保、安全、质优价廉的优点，最近作为民用代用燃料和柴油代用燃料，二甲醚受到人民的日益重视。20 世纪 70 年代，二甲醚开始被用作气雾剂，以取代破坏臭氧层的氟里昂。近几年来，在各国寻求清洁燃料的过程中，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。二甲醚作为清洁燃料具备如下特征：（1）资源量丰富，来源广；（2）环境友好，其排放物对环境的影响很小；（3）技术可行、成熟，可在大范围内使用；（4）经济可行，其成本有竞争力；（5）易于实现，其运行所需要的基础设施和现有基础设施基

8、本相容，不需要另装一套装置。本设计流程简洁明畅，工艺条件温和，操作简易方便。而且设备台数较少，设备制作立足于国内现状，均能在国内制造而不需进口，可大大降低项目投资。上述各方面问题的研究结果表明，2.8 万吨/年二甲醚项目符合国家产业政策和未来能源市场发展方向，市场预测乐观，工艺方案合理，工艺技术成熟可靠，投资估算和财务评价结果也表明项目经济效益明显。化工系毕业设计(论文)21 二甲醚概述1.1 二甲醚的发展现状自 20 世纪 70 年代，二甲醚开始被用作气雾剂，以取代破坏臭氧的氟利昂。近几年来，在各国寻求清洁车用替代燃料的过程中，二甲醚的良好燃烧性能和低污染排放特性使其日益受到重视。二甲醚（D

9、ME）常温常压下是一种无色低毒的可燃性气体，性能与液化石油气相似，燃烧时不析碳，无残液，燃烧废气无毒，是一种理想的清洁燃料。DME 还是一种新型的、理想的、可替代车用燃料的“21 世纪的绿色燃料” 。随着环境污染的日益严重及石油资源的日益匮乏，对二甲醚的需求量迅速增加，因此二甲醚的合成研究已成为各国科技人员的研究焦点。二甲醚是 21 世纪的超清洁燃料，无论是作为民用燃料、或替代柴油、汽油作为汽车燃料、或是用于发电，其制备、储运等都比较容易解决，并能促进新一代汽车、电力等工业的发展。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。1.2 二甲醚的传统领域的应

10、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。DME 作为停止使用的氯氟烃的替代物，在气雾剂制品中显示出良好的性能，如：不污染环境，对臭氧破坏系数为零；DME 在水中溶解度为 34%，若加 6%的乙醇，则可与水混溶，它与各种树脂也有极高的溶解能力；毒性很微弱，用在化妆品上观察不到有什么问题；可用水或氟制剂作阻燃剂；使喷雾产品不易致潮，加之与其他气雾剂相比，其成本低、价格便宜从而被认为是新一代理想的气雾推进剂。在西欧各国已经成为民用气溶胶制品的氯氟烃的替代品。目前 DME 在世界喷射剂的用量中居第二位，仅次于碳氢化合物，其次，由于 DME 容易液化的特性，许多国家正在开发以 DM

11、E 代替氯氟烃做制冷剂的技术。Bohnenn 报道了用 DME 与氟里昂混合制成特种制冷剂，通过大量实验后，认为随着 DME 含量的增加，制冷能力增加，能耗降低并且在冷冻食品时可免除异味和臭味。另外 Kohl 等人报道了以 DME、丙烷、丁烷制无氟制冷剂的方法。第二，DME 作为化学中间体，主要用于制造硫酸二甲酯。DME 同发烟硫酸反应可以生成硫酸二甲酯；同苯胺反应生成高纯 N，N-二甲基苯胺，脱水成乙烯，羰基化可以制取醋酸甲酯；与硫化氢反应生成二甲基硫醚，进而可生成二甲基亚砜。（2）新近拓展的应用领域作为新型高效清洁燃料是 DME 应用领域的一个崭新的拓展应用领域。 DME 作为民用燃料比液

12、化气具有更优良的物理化学性能（如表 1，表 2 所示） 。由于 DME 的分子结构与烃类不同，只有 C-H 与 C-O 键，没有 C-C 键，所以燃烧时无黑烟，CO 与 排放量XNO化工系毕业设计(论文)3很低，符合洁净燃料的要求；而且燃烧性能良好，燃烧废气无毒，完全符合卫生标准；单一组成，无残液；在室温下可压缩成液体，用现有的液化石油气罐盛装，燃具与 LPG基本通用，是优良的民用洁净燃料。当温度在 378时，二甲醚的蒸汽压低于1378kPa，符合液化石油气的要求（如表 1-1）所示。表 1-1 DME 液化气与液化石油气性质比较项目 分子量 压力 aMP(60)燃烧温度爆炸下限%理论空气量

13、预混气热值KJ/ m3LPGDME56.646.071.921.35205522501.73.4511.326.96390342191.3 国内二甲醚市场简况1.3.1 现状中国 DME 生产起步较晚，但发展加快。1994 年广东中山化工厂建成 2500 吨/年DME 生产装置。此前，只有江苏昆山化工厂有少量生产。近几年，国内陆续又有一些厂家投产 DME，其中生产规模较大的有山东临沂鲁明化工有限公司、广东中山精细化工实业有限公司、江苏吴县合成化工厂、江苏昆山化工原料厂、湖南雪纳新能源有限公司山东久泰科技股份有限公司及泸天化公司等企业，年总产量已超过 50 万吨。近年来，我国 DME 的生产发展

14、迅速。2002 年全国 DME 总生产能力仅有 3.18 万吨/年，产量约为 2 万吨/年，开工率处于 63的较低水平。到 2006 年，发展到 30 多家生产企业，年生产能力约 48 万吨，产量约 32 万吨，开工率 67%。4 年间能力和产量迅速增长，起年均增长率分别为 79%和 96%。1.3.2 国内市场预测第一，DME 作为柴油替代燃料或掺烧汽油市场。随着国民经济的发展，我国对柴油和汽油的需求量每年增长的幅度不断加大。统计数据显示，目前柴油的需求量每年的速度增长为 7%，预计到 2010 年我国对进口石油的依存度将超过 50%。尤其是我国环保能源特别是洁净车用燃料一直十分紧缺，因此发

15、展清洁车用燃料成为我国经济高速发展面临的现实问题。DME 作为柴油替代能源在性能上具有明显的优势，而作为汽油添加剂进行掺烧在理论上证明可以提升汽油的品质，且技术方面不存在难以克服的问题，因此这是一个普遍看好的市场。第二，DME 混烃燃料市场。目前我国液化气年消费量在 3500 万4000 万吨，每年约需进口 2000 万吨。DME 作为超洁净能源，与液化气相比在性能上具有显著的优势。如果用 DME 替代进口液化气，将至少形成约 2000 万吨年的 DME 需求。第三，DME 作为日用化工原料及化工中间体市场。 DME 除作为燃料以外，主要用于制气雾剂、制冷剂和发泡剂。DME 进入这一市场的特点是附加值高，因而利润空间极大。