二甲醚精餾系統(tǒng)及二甲醚精餾塔設(shè)計的開題報告

1、安徽建筑工業(yè)學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)論文開題報告題目25萬噸/年二甲醚精餾系統(tǒng)及專業(yè):二甲醚精餾塔設(shè)計化學(xué)工程與工藝姓名肖 肖學(xué)號指導(dǎo)教師：陳霞老師2013年 04月畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）開 題 報 告、課題的目的與意義二甲醚又稱甲醚，簡稱DME,分 子 式：CH3OCH3 ,結(jié) 構(gòu) 式： ch3OCH3。二甲醚在常溫常壓下是一種無色氣體或壓縮液體，具有輕微 醚香味。相對密度（20C） 0.666，熔點-141.5C，沸點-24.9C，室溫下蒸氣 壓約為0.5MPa，與石油液化氣（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯 仿等多種有機溶齊U。易燃，在燃燒時火焰略帶光亮，燃燒熱（氣態(tài)）為 1

2、455kJ/mol。常溫下DME具有惰性，不易自動氧化，無腐蝕、無致癌性，但 在輻射或加熱條件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。二甲醚是醚的同系物，但與用作麻醉劑的乙醚不一樣，卻具有神經(jīng)毒性； 能溶解各種化學(xué)物質(zhì)；由于其具有易壓縮、冷凝、氣化及與許多極性或非極性 溶劑互溶特性，廣泛用于氣霧制品噴射劑、氟利昂替代制冷劑、溶劑等，另外 也可用于化學(xué)品合成，用途比較廣泛。二甲醚作為一種基本化工原料，由于其良好的易壓縮、冷凝、汽化特性， 使得二甲醚在制藥、燃料、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)中有許多獨特的用途。如高純度的 二甲醚可代替氟里昂用作氣溶膠噴射劑和致冷劑，減少對大氣環(huán)境的污染和臭 氧層的破壞。由于其良好的水溶性

3、、油溶性，使得其應(yīng)用范圍大大優(yōu)于丙烷、 丁烷等石油化學(xué)品。代替甲醇用作甲醛生產(chǎn)的新原料，可以明顯降低甲醛生產(chǎn) 成本，在大型甲醛裝置中更顯示出其優(yōu)越性。作為民用燃料氣其儲運、燃燒安 全性，預(yù)混氣熱值和理論燃燒溫度等性能指標(biāo)均優(yōu)于石油液化氣，可作為城市 管道煤氣的調(diào)峰氣、液化氣摻混氣。也是柴油發(fā)動機的理想燃料，與甲醇燃料 汽車相比，不存在汽車?yán)鋯訂栴}。它還是未來制取低碳烯烴的主要原料之一。 由于石油資源短缺、煤炭資源豐富及人們環(huán)保意識的增強，二甲醚作為從煤 轉(zhuǎn)化成的清潔燃料而日益受到重視，成為2010年來國內(nèi)外競相開發(fā)的性能優(yōu)越 的碳一化工產(chǎn)品。作為LPG和石油類的替代燃料，二甲醚是具有與LPG

4、的物 理性質(zhì)相類似的化學(xué)品，在燃燒時不會產(chǎn)生破壞環(huán)境的氣體，能便宜而大量地 生產(chǎn)。與甲烷一樣，被期望成為21世紀(jì)的能源之一。二、研究現(xiàn)狀和前景展望1.研究現(xiàn)狀目前DME的制取工藝有合成氣一步法以及甲醇兩步法，其中兩步法包括 甲醇液相法以及氣相法。甲醇液相硫酸催化法和甲醇?xì)庀喾ㄖ迫《酌训纳a(chǎn) 技術(shù)較為成熟，兩種方法均有工業(yè)裝置運轉(zhuǎn)。甲醇脫水法以精甲醇為原料，脫水反應(yīng)副產(chǎn)物少，二甲醚純度高達99%， 使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， 且三廢排放少。該工藝比較成熟，可以依托老企業(yè)建設(shè)新裝置，也可單獨建廠 生產(chǎn)。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

5、餾等工藝， 流程較長，因而設(shè)備投資大，產(chǎn)品成本高，受甲醇市場波動的影響也比較大。合成氣法生產(chǎn)二甲醚的生產(chǎn)工藝在淤漿床中，反應(yīng)溫度分布均勻，熱平衡 較易控制，操作簡單且穩(wěn)定性好，生產(chǎn)成本低。合成氣法所用的合成氣可由煤、 重油、渣油氣化以及天然氣轉(zhuǎn)化制得，原料經(jīng)濟易得，因而該工藝可用于化肥 廠和甲醇廠。這些工廠可將甲醇裝置適當(dāng)改造用于生產(chǎn)二甲醚，形成規(guī)模生產(chǎn)。 目前一步法生產(chǎn)二甲醚面臨的關(guān)鍵問題是：需要高效低價的煤制氣工藝及設(shè) 備；需要能滿足大型化二甲醚生產(chǎn)的反應(yīng)器；解決以煤為原料制二甲醚生產(chǎn)過 程中CO2的利用問題；相關(guān)催化劑的開發(fā)與生產(chǎn)；成熟而經(jīng)濟的二甲醚分離提 純技術(shù)。2前景展望目前，盡管二

6、甲醚產(chǎn)品供大于求，二甲醚在推廣應(yīng)用上遇到一定的困難， 但從以下幾方面分析，總體上對二甲醚行業(yè)來講是機遇大于挑戰(zhàn)。在2009年5月18日國務(wù)院辦公廳下發(fā)的石化行業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃中，已 將煤制二甲醚列為重點抓好的五類示范工程之一，說明利用煤炭高效清潔轉(zhuǎn)化 生產(chǎn)二甲醚已引起國家的高度重視。國家發(fā)改委發(fā)布的關(guān)于加強煤化工項目 建設(shè)管理，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知中要求一般不應(yīng)批準(zhǔn)規(guī)模在1 000 kt /a 以下的二甲醚項目，這對于遏制盲目擴張二甲醚產(chǎn)能、引導(dǎo)二甲醚產(chǎn)業(yè)有序發(fā) 展、保持二甲醚市場的相對穩(wěn)定將起到積極的作用。2010年9月2日，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國 家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員

7、會2010年第4號(總第159號)文(中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)發(fā)布 公告)聯(lián)合批準(zhǔn)發(fā)布了編號為GB 250352010的城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌褔?標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)對二甲醚作為城鎮(zhèn)燃?xì)馐褂玫馁|(zhì)量要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo) 志、包裝、運輸和儲存提出了嚴(yán)格的規(guī)定，已于2011年7月1日起實施。這 使得二甲醚作為城鎮(zhèn)燃?xì)馐褂糜蟹裳?，二甲醚大?guī)模進入民用燃?xì)馐袌鲇辛?合法的身份。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，財政部、稅務(wù)總局聯(lián)合發(fā)布通知，為支持和促進二甲醚的 推廣使用，自2008年7月1日起，二甲醚按13%的增值稅稅率征收增值稅， 稅收上對二甲醚生產(chǎn)企業(yè)給予了一定的優(yōu)惠。這意味著政府已加大對替代能源 二甲醚的扶持力度。隨著

8、二甲醚在城市公交車、出租車上的成功推廣使用和相應(yīng)配套設(shè)施的建 立和完善，二甲醚需求量會大幅增加，將為二甲醚提供一個穩(wěn)定的大市場。中國城市燃?xì)鈪f(xié)會二甲醚專業(yè)委員會的成立，對促進二甲醚作為城鎮(zhèn)民用 燃?xì)獾倪M程將發(fā)揮積極的作用。隨著國際原油價格的瘋漲，我國作為一個石油進口大國，無疑會帶來較大 的能源安全風(fēng)險。在此情況下，國家發(fā)展和改革委辦公廳2006 1404號文 已將發(fā)展二甲醚煤基醇醚燃料列為緩解石油供應(yīng)短缺、高油價矛盾替代工作的 重點，這無疑為二甲醚行業(yè)帶來了良好的發(fā)展商機。三、課題主要內(nèi)容、擬解決的問題、研究特色和創(chuàng)新之處1主要內(nèi)容加卜二日貽躺 血-二朝瞬皓曲卜黑兩曲1如圖所示，甲醇經(jīng)過處理后

9、進入二甲醚合成塔中反應(yīng)，得到的產(chǎn)物中主 要含有二甲醚、甲醇以及水分，將產(chǎn)物送入二甲醚精餾塔中進行精餾分離。 由于分離體系中的泡點的不同，二甲醚泡點最低，故得到的輕組分為二甲醚, 從塔頂分離出來，而甲醇和水分則從塔底從來。重組分中含有大量的未被反 應(yīng)的甲醇，再送進甲醇回收塔中進行分離，得到較純的甲醇再次循環(huán)利用。 本次畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)用的物料衡算是工藝設(shè)計的基礎(chǔ)，根據(jù)所需設(shè)計項目的年 產(chǎn)量，通過對全過程或單元過程的物料衡算，可以計算出原料的消耗量、副產(chǎn) 品量及輸出過程物料的損耗量等；并在此基礎(chǔ)上作能量衡算，計算出蒸汽、水、 電、煤或者其他燃料的消耗定額；最終可以根據(jù)這些計算確定所生成產(chǎn)品的技 術(shù)經(jīng)濟

10、指標(biāo)。同時根據(jù)物料衡算所得的各單元設(shè)備的物流量及其組成、能量負(fù) 荷及其等級，對生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備進行選型或者設(shè)計，從而對過程所需設(shè)備 的投資及其項目可行性進行估價。2 需解決的問題本次設(shè)計的流程有多種，根據(jù)對三廢排放、節(jié)能節(jié)源的比較，選擇工藝流 程,并通過對精餾塔的比較以及對于經(jīng)濟效益的比較，選擇本次精餾塔的類型, 并且根據(jù)自己對整個流程的了解畫出本設(shè)計的物料流程圖，最后通過計算機繪 制精餾工段的物料流程圖、精餾設(shè)備的控制流程圖、精餾塔的設(shè)備圖、0.00 平面的設(shè)備布置圖；用A2圖紙手工繪制二甲醚精餾工段的物料流程圖、預(yù)塔 冷卻器的控制流程圖、預(yù)塔冷卻器的設(shè)備圖、0.00平面的設(shè)備布置圖。3

11、特色和創(chuàng)新本設(shè)計考慮到原料的充分利用，即將未被反應(yīng)的甲醇通過回收循環(huán)利用， 這樣，既能減少原料的損耗，同時也符合經(jīng)濟效益。同時，被設(shè)計中二甲醚采 用的是甲醇?xì)庀喾?，其?yōu)點：生產(chǎn)二甲醚的原料可為精甲醇或粗甲醇，蒸汽消耗和生產(chǎn)成本較低。二甲醚反應(yīng)器是列管式反應(yīng)器，反應(yīng)溫度易控制，且催化劑在反應(yīng)器中分 布較均勻。采用先進塔器內(nèi)件和分離工藝，回收效果好，流程簡化，醇耗低。四、研究方法、步驟和措施查閱并收集與畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容相關(guān)的資料，認(rèn)真總結(jié)，完成文獻綜述；同時根 據(jù)文獻綜述的詳細(xì)內(nèi)容進行總結(jié)歸納，完成開題報告。嘗試通過ASPEN PLUS，對甲醇精餾流程進行全流程模擬；對單個設(shè)備預(yù) 塔冷卻器進行設(shè)計和模

12、擬，并分析其操作影響因素從而得到一個較為可行性的 優(yōu)化方案。對全流程進行物料衡算、能量衡算，并對所使用的換熱器的設(shè)備尺寸進行計 算，從而繪制工藝流程圖。五、參考文獻1）魏文德.有機化工原料大全（第二卷）M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.1989:1772）張正國.二甲醚（DME）生產(chǎn)技術(shù)及傳統(tǒng)工藝優(yōu)化改造（J）.氣霧劑通訊，2001.21（3）： 1-3.3）費金華，王一兆.二甲醚的生產(chǎn)工藝及其特點（J）.小氮肥設(shè)計技術(shù)，2003,24（1）：57-594）郭俊旺，牛玉琴.漿態(tài)床合成氣制二甲醚雙功能催化劑的性能（J） 材料化學(xué)學(xué)報. 1998,26（4）： 321-3255）Fu Yuchuan ,

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