二甲醚生產(chǎn)過程的概念設(shè)計

二甲醚生產(chǎn)過程的概念設(shè)計第1頁/共20頁

甲醇生產(chǎn)二甲醚的概念設(shè)計本設(shè)計在查閱現(xiàn)有的文獻數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)及工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，比較了一步法和二步法的生產(chǎn)二甲醚，選擇了二步法作為甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚概念設(shè)計的基礎(chǔ)，力求在預(yù)設(shè)計上優(yōu)化其生產(chǎn)工藝，以便用以指導(dǎo)過程研究及能進一步提出開發(fā)性的研究。第2頁/共20頁產(chǎn)品說明1.二甲醚(Dimethy1Ether,簡稱DME),沸點-23.9℃,凝固點-140℃,自燃點350℃,常溫下為無色、無毒、無刺激性氣體。

2.二甲醚的用途：氣霧劑、冷凍劑、溶劑、發(fā)泡劑、燃料等。

3.生產(chǎn)前景：市場中甲醇的價格為1700－2000元/噸，二甲醚的價格為6800－9000元/噸。

4.二甲醚產(chǎn)品純度：99.5wt%5.二甲醚產(chǎn)量：50,000噸/年

第3頁/共20頁二甲醚的用途氣霧劑其用量占產(chǎn)量80%左右,廣泛應(yīng)用化妝品工業(yè)。致冷劑在冰箱、空調(diào)、食品保鮮等方面國內(nèi)外正積極開發(fā),以替代氟利昂。民用燃料其易壓縮為液體,貯存于液化氣鋼瓶中,燃燒值高,可以替代煤氣、石油液化氣。特殊燃料二甲醚以其高十六烷值、污染小等特性,是理想的汽車燃料,國外已準(zhǔn)備工業(yè)化?；ぴ峡梢灾苽淞蛩岫柞?羰基化制醋酐,醋酸甲酯,脫水制乙烯等。

第4頁/共20頁輸入信息

反應(yīng)方程式：2CH3OH→(CH3)2O+H2O反應(yīng)熱：ΔHR(250C)=-11770KJ/kmol反應(yīng)條件：溫度T=2500C—3700C，反應(yīng)壓力P=13.7bar選擇性：該反應(yīng)為催化脫氫，催化劑為10.2%硅酸處理的無定性氧化鋁。在4000C以下時，該反應(yīng)過程為單一、不可逆、無副產(chǎn)品的反應(yīng)，選擇性S=1。反應(yīng)為氣相反應(yīng)。甲醇的轉(zhuǎn)化率在80%

以上。二甲醚產(chǎn)率：130kmol/h

原料：常溫下工業(yè)級甲醇第5頁/共20頁流程的循環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計決策

1.只有一個主反應(yīng)，故只需一臺反應(yīng)器。

2.反應(yīng)為催化反應(yīng)，需要催化。反應(yīng)有大量的反應(yīng)熱放出。采用絕熱固定床式反應(yīng)器。

3.有一股循環(huán)物流。反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率只有0.8，還有大量的甲醇沒有反應(yīng)，分離出來的未反應(yīng)的甲醇需要循環(huán)回反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)。

第6頁/共20頁輸入－輸出流程循環(huán)圖原料甲醇循環(huán)甲醇二甲醚排水輸入輸出結(jié)構(gòu)過程第7頁/共20頁

甲醇脫水生產(chǎn)二甲醚流程圖1－精餾塔;2—汽提塔;3—反應(yīng)器4—甲醇泵;5—洗滌塔;6—冷凝器;7,8—熱交換器第8頁/共20頁甲醇－二甲醚循環(huán)流程圖甲醇反應(yīng)器二甲醚甲醇水甲醇－二甲醚循環(huán)流程圖第9頁/共20頁物料及費用a.

物料平衡根據(jù)二甲醚產(chǎn)量，轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)方程式：可得循環(huán)甲醇量為R的關(guān)系為：（260+R）×(1-0.8)＝R求得R=65kmol/h。

b.物流費用甲醇價格2000元/噸，二甲醚價格7000元/噸，作為廢液水的價格為0c.

經(jīng)濟潛力EP2=(7000×130×46/1000+02000×260×30/1000)×8375=214×106元/年第10頁/共20頁反應(yīng)器的建設(shè)費用

=46561美元=390000元

反應(yīng)器的年底建設(shè)費用為390000/3=130000元/年

塔高=10m，D=0.8m，

L/D=10第11頁/共20頁

根據(jù)ASPENPLUS的模擬結(jié)果（詳見附錄—2），塔采用嚴(yán)格計算以及由CAPCOST可以算出費用二甲醚分離塔塔高H=24m，塔徑D=0.945m塔的費用=307071$，再沸器的費用=16176$，冷凝器的費用=31938$甲醇分離塔塔高H=28m，塔徑D=0.84m塔的費用=320925$，再沸器的費用=39253$，冷凝器的費用=26485$第12頁/共20頁分離系統(tǒng)1121－二甲醚塔

2－甲醇塔

塔序的選擇第13頁/共20頁表.1生產(chǎn)二甲醚主要設(shè)備表位號數(shù)量名稱尺寸（每臺）位號數(shù)量名稱尺寸（每臺）P11進料泵17gal/min,860ftM11混合器90ft3H11加熱汽化器155ft2H21換熱器525ft2R11反應(yīng)器179.45ft3

C11冷卻器155ft2

T11二甲醚分離塔23.38ft3T21甲醇塔16.27ft3C21冷卻器155ft2

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表3.生產(chǎn)二甲醚的投資及效益項目金額（萬元）現(xiàn)場費用905.83總投資2137.76.固定投資1644.08

流動資金320.67

產(chǎn)品總成本23388.23

稅后利潤24809.04

投資收益率1094.05%第15頁/共20頁

表.2主要設(shè)備建設(shè)費用表位號建設(shè)費用(元）位號建設(shè)費用（元)P1126，000M178,000

H1439，600H2548，000R1390，000C1439，000T13,196,665T23,479,967C2439，000

第16頁/共20頁成本及效益總投資＝2.36（現(xiàn)場費）固定投資＝直接費＋間接費

＝1.25（現(xiàn)場費＋非現(xiàn)場)非現(xiàn)場費用＝0.45（現(xiàn)場費）間接費用=0.4125（現(xiàn)場費用）流動資金＝原料＋過程中物品＋產(chǎn)品貯存＋其它

=0.15（總投資）產(chǎn)品總成本＝1.03（原料＋公用系統(tǒng)）＋0.18（現(xiàn)場費＋2.13＊105）操作工數(shù)＋0.025（銷售總收入）原料＝甲醇＋催化劑公用系統(tǒng)＝電＋水