2021化工類開題報告范文

2021化工類開題報告范文2021化工類開題報告范文

論文題目：

25萬噸/年二甲醚精餾系統(tǒng)及二甲醚精餾塔設計

一、課題的目的與意義

二甲醚又稱甲醚，簡稱dme,分

子

式：ch3och3

,結

構

式：ch3—o—ch3

。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0.666，熔點-141.5℃，沸點-24.9℃，室溫下蒸氣壓約為0.5mpa，與石油液化氣相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多種有機溶劑。易燃，在燃燒時火焰略帶光亮，燃燒熱為1455kj/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;能溶解各種化學物質;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、油溶性，使得其應用范圍大大優(yōu)于丙烷、丁烷等石油化學品。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，預混氣熱值和理論燃燒溫度等性能指標均優(yōu)于石油液化氣，可作為城市管道煤氣的調峰氣、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，不存在汽車冷啟動問題。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，二甲醚作為從煤轉化成的清潔燃料而日益受到重視，成為XX年來國內外競相開發(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的物理性質相類似的化學品，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氣相法制取二甲醚的生產(chǎn)技術較為成熟，兩種方法均有工業(yè)裝置運轉。

甲醇脫水法以精甲醇為原料，脫水反應副產(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餾等工藝，流程較長，因而設備投資大，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)二甲醚面臨的關鍵問題是：需要高效低價的煤制氣工藝及設備;需要能滿足大型化二甲醚生產(chǎn)的反應器;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。

2.前景展望

目前，盡管二甲醚產(chǎn)品供大于求，二甲醚在推廣應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XX

年5

月18

日國務院辦公廳下發(fā)的石化行業(yè)調整和振興規(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《關于加強煤化工項目建設管理，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》中要求一般不應批準規(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。

XX

年9

月2

日，中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理

委員會XX

年第4

號

文

聯(lián)合批準發(fā)布了編號為gb

25035—XX

的《城鎮(zhèn)燃氣用二甲醚》國家標準，標準對二甲醚作為城鎮(zhèn)燃氣使用的質量要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸和儲存提出了嚴格的規(guī)定，已于XX

年7

月1

日起實施。這使得二甲醚作為城鎮(zhèn)燃氣使用有法可循，二甲醚大規(guī)模進入民用燃氣市場有了合法的身份。

經(jīng)國務院批準，財政部、稅務總局聯(lián)合發(fā)布通知，為支持和促進二甲醚的推廣使用，自XX

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。

隨著二甲醚在城市公交車、出租車上的成功推廣使用和相應配套設施的建立和完善，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。

中國城市燃氣協(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)民用燃氣的進程將發(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險。在此情況下，國家發(fā)展和改革委辦公廳

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、課題主要內容、擬解決的問題、研究特色和創(chuàng)新之處

1.主要內容

如圖所示，甲醇經(jīng)過處理后進入二甲醚合成塔中反應，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)設計中應用的物料衡算是工藝設計的基礎，根據(jù)所需設計項目的年產(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)品的技術經(jīng)濟指標。同時根據(jù)物料衡算所得的各單元設備的物流量及其組成、能量負荷及其等級，對生產(chǎn)設備和輔助設備進行選型或者設計，從而對過程所需設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、精餾設備的控制流程圖、精餾塔的設備圖、±0.00平面的設備布置圖;用a2圖紙手工繪制二甲醚精餾工段的物料流程圖、預塔冷卻器的控制流程圖、預塔冷卻器的設備圖、±0.00平面的設備布置圖。

3.特色和創(chuàng)新

本設計考慮到原料的充分利用，即將未被反應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，被設計中二甲醚采用的是甲醇氣相法，其優(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。

二甲醚反應器是列管式反應器，反應溫度易控制，且催化劑在反應器中分布較均勻。

采用先進塔器內件和分離工藝,

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)設計內容相關的資料，認真總結，完成文獻綜述;同時根據(jù)文獻綜述的詳細內容進行總結歸納，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;對單個設備預塔冷卻器進行設計和模擬，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備尺寸進行計算，從而繪制工藝流程圖。

五、參考文獻

魏文德.

有機化工原料大全.

北京：化學工業(yè)出版社.

1989:177

張正國.

二甲醚生產(chǎn)技術及傳統(tǒng)工藝優(yōu)化改造.氣霧劑通訊，XX.21：1-3.

費金華，王一兆.

二甲醚的生產(chǎn)工藝及其特點.

小氮肥設計技術，XX,24：57-59

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.

材料化學學報.

1998,26：321-325

fu

yuchuan

,

hong

tao

,

chen

jieping

.surfaee

acidity

and

the

dehydration

of

methanolto

dimethyl

ether

.thermochimiea

aeta

.XX

,

434

):

22

一2

6

朱炳辰,

化學反應工程.第四版.

北京:

化學工業(yè)出版社,

XX.11

lide

d

r.

crc

handbook

of

chemistry

and

physies

.88thed.

new

york

:

crc

press

,XX

yaws

c

l.

chemical

properties

hand

book.new

york

:

megraw

一hillbook

co

,

1999.265-313

deanjohn

a.

蘭氏化學手冊.

魏俊發(fā),

楊安運.

楊祖培等譯.第二版.

北京:

科學出版社,XX

.1-

6

劉光啟,馬連湘,劉杰.

化學化工物性數(shù)據(jù)手冊

.

北京:

化學工業(yè)出版社,

XX.42

一613

王守國,

邵允,

王元鴻等.

加壓條件下負載型雜多酸復合催化劑催化甲醇脫水制備二甲醚.分子催化,

XX

,15

:

201

一2

05

12.

慈志敏,儲偉,謝在庫等.

氣相催化法甲醇脫水合成二甲醚的工藝和催化劑研究.

四川大學學報

,

XX

,36

:

28

一31

朱志淵,

李淑芳.

工業(yè)裝置精餾高純二甲醚最佳條件

.

天然氣化工,

XX.

高占笙.

甲醇脫水制二甲醚及其分離精制

.

化肥工業(yè),1993,

:

58-

61.

鄭丹星,

金紅光,

曹文等.

二甲醚分離工藝.

cn

1513825

a,XX.

voss

bodil

,

joen

sen

f,

boegild

j

h

.

preparation

of

fuel

grade

dimethyl