二甲醚初步設計

甲醇氣相脫水生成二甲醚的過程設計的改進

化工學院柯躍虎穆筱梅一、工程背景三、流程示意圖：二甲醚反響器別離器廢水原料甲醇未反響甲醇

預熱

圖1甲醇氣相脫水生產(chǎn)二甲醚流程圖1－精餾塔;2—汽提塔;3—反響器4—甲醇泵;5—洗滌塔;6—冷凝器;7,8—熱交換大概流程本文是在前幾屆同學工作的根底上對二甲醚的生產(chǎn)過程進行了局部的改進，主要是反響器的選擇上，同時進行了塔的計算和局部的物料與熱能計算。四、設計改進點：

目前工業(yè)上采用的反響器是絕熱固定床反響器。它的缺點是催化床下部溫度高，催化劑易衰老，影響壽命；同時反響熱也未得到充分利用。我們采用的反響器是單管逆流催化反響器特點：充分利用反響熱預熱原料；冷熱氣逆向流動換熱，床層溫度平坦，延長催化劑壽命。圖2單管逆流型二甲醚反響器催化床示意圖反響器的改進兩種反響器的模擬計算比照根據(jù)反響的限制條件，當溫度在360—3400C之間時，主反響不僅有接近1的選擇性，而且反響速率也較高。如果采用絕熱反響器，通常進口溫度選定為2500C，而根據(jù)ASPEN軟件的模擬計算，反響器出口溫度到達了3700C。高溫會給設備和系統(tǒng)的平安性帶來嚴重的危脅，同時也會使副反響增加，造成后序工段別離的負荷加大。另一方面，溫度過高，催化劑易衰老，從而影響了使用壽命，增加了催化劑的使用量。我們所提出的單管逆流型反響器，由于其裝置特點，進口物料可以充分利用反響所產(chǎn)生熱量來進行自身升溫。這樣一方面可以降低進料的入口溫度，同時也可使反響器后期溫度遠比絕熱反響器低，從而延長了催化劑的壽命。根據(jù)模擬計算，在出口溫度設定為3400C，進料的溫度只要1800C就可以了。從反響器中出來的氣體含有二甲醚、未反響的甲醇、水等物質(zhì)，它們都是以氣體形式存在。在進入別離塔之前，要將氣體冷卻成液體或者氣液兩相共存。三組分的混合體系，采用兩個精餾塔，即一個二甲醚塔和一個甲醇塔來將三種物質(zhì)別離。別離系統(tǒng)表1排定塔序的通用推理法那么1.盡快脫出腐蝕性組分2.盡快脫出反應性組分或單體3.以餾出物移出產(chǎn)品.4.以餾出物移出循環(huán)物流，如果是循環(huán)送回填料床反應器，尤其要這樣

表2排定塔序的推理法那么1.流量最大的優(yōu)先2.最輕的優(yōu)先3.高收率的分離最后4.分離困難的最后5.等摩爾的分割優(yōu)先6.下一個分離應該是最便宜的(一)塔序排定法那么(二)塔序確實定在根據(jù)上述推理法那么，三組分中二甲醚的流量最大，而且也最輕，所以本設計中塔的別離順序如以下圖所示：11－二甲醚塔2－甲醇塔(三)二甲醚別離塔二甲醚在常壓下的沸點相當?shù)汀?240C〕，如果在常壓下進行精餾，那么塔頂冷凝器處大量低溫冷卻介質(zhì)，必須要增加制冷設備，顯然不可取。只有在加壓條件下進行精餾，在一定的壓力下，可以用常溫下的水把精餾塔餾出物冷凝下來。經(jīng)Aspenplus模擬，在壓力為8atm下加壓精餾，有較好的效果。

塔的主體設計根據(jù)Aspenplus的模擬結果，塔采用嚴格計算有：回餾比R=0.54438塔板數(shù)N=23進料塔板位置20冷凝器熱負荷Q冷凝器=138643.watt再沸器熱負荷Q再沸器=25387.5watt(四)甲醇別離塔根據(jù)Aspenplus的模擬結果，塔采用嚴格計算有：回餾比R=1.91608塔板數(shù)N=25進料塔板位置19冷凝器熱負荷Q冷凝器=229748watt再沸器熱負荷Q再沸器=230070watt工藝流程圖M1混合器P1增壓泵H1加熱汽化器H2換熱器R1反響器C1冷卻器T1二甲醚別離塔V1降壓閥T2甲醇回收塔C2冷卻器V2降壓閥