产30万吨二甲醚装置分析设计
摘要
二甲醚的制备主要有甲醇脱水法和合成气一步法两种。与传统的甲醇合成二甲醚相比，一步法合成二甲醚工艺经济更加合理，在市场更具有竞争力，正在走向工业化。目前，制取二甲醚的最新技术是从合成气直接制取，相比较甲醇脱水制二甲醚而言，一步法合成二甲醚因为体系存在有未反应完的合成气以及二氧化碳，要得到纯度较高的二甲醚，分离过程比较复杂。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。通过筛板的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
关键词：二甲醚，分离，三元体系，精馏
一、概述
（一）设计依据
根据下达的设计任务书，模拟现有的浆态床一步法二甲醚合成产业化技术，对二甲醚分离装置中的精馏工段进行工艺设计。
（二）设计规模及设计要求
设计规模：年产3.0万吨二甲醚分离装置（合成气一步法），设计该分离装置中精馏工段工艺，精馏装置采用浮阀塔。
产品要求：二甲醚≥99％
（三）产品规格、性质及用途
1．产品规格：
二甲醚≥99％（质量含量）
2．二甲醚性质
物理性质：二甲醚亦称甲醚，英文dimethylether，英文缩写DME，化学分子式(CH3OCH3)，分子量为46.07，是重要的甲醇衍生物，沸点-24℃，凝固点-140℃。二甲醚是一种含氧有机化合物，溶于水，在大气中可以降解，属于环境友好型物质。二甲醚在常温下是一种无色气体，具有轻微的醚香味。二甲醚无腐蚀性、无毒，在空气中长期暴露不会形成过氧化物，燃烧时火焰略带光亮[1]。
二甲醚的危险特性：二甲醚为易燃气体。与空气混合能形成爆炸性混合物。接触热、火星、火焰或氧化剂易燃烧爆炸。接触空气或在光照条件下可生成具有潜在爆炸危险性的过氧化物。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。
二甲醚的毒性：二甲醚为弱麻醉剂，对呼吸道有轻微的刺激作用，长期接触使皮肤发红、水肿、生疱。浓度为7.5%（体积）时，吸入12分钟后仅自感不适。浓度到8.2%（体积）时，21分钟后共济失调，产生视觉障碍，30分钟后轻度麻醉，血液流向头部，浓度为14%（体积）时，经23分钟引起运动共济失调及麻醉，经26分钟失去知觉，皮肤接触甲醚时易冻伤。空气中允许浓度为400ppm[1]。二甲醚的
物理性质见表1 [2]。
表1 二甲醚的物理性质
/℃/kg*m3.9173
3．二甲醚的用途
（1）用作燃料
二甲醚可替代液化石油气(LPG)作为燃料。二甲醚在常温常压下为无色无味气体，在一定压力下为液体，其液化气与LPG性能相似，贮存于液化气钢瓶中的压力为1.35M Pa，小于LPG压力(1.92M Pa)，因而可以代替煤气、石油液化气用作民用燃料。二甲醚液化气作为民用燃料有一系列优点：二甲醚自身含氧，碳链短，燃烧性能良好，燃烧过程中无黑烟,燃烧尾气符合国家标准，其热值比柴油和液化天然气低，但比甲醇高。二甲醚液化气在室温下压力符合现有LPG要求，可用现有的LPG 气罐集中统一盛装，储运安全，组成稳定，无残液，可完全利用；与LPG灶基本通用，使用方便，不需预热，随用随开。二甲醚可按一定比例掺入液化气中和液化气一起燃烧，可使液化气燃烧更加完全，降低析碳量,并降低尾气中的一氧化碳和碳氢化合物含量；二甲醚还可掺入城市煤气或天然气管道系统中作为民用燃料混烧，不仅可解决城市煤气高峰时气量不足的问题，而且还可以改善煤气质量,提高热值。总之，二甲醚在储存、运输、使用等方面比LPG更安全。因此二甲醚代替LPG作为优良的民用洁净燃料，具有广阔的前景。
二甲醚液化后还可以直接用作汽车燃料，是柴油发动机的理想替代燃料。因为二甲醚燃料具有高的十六烷值(50～55)，比甲醇燃料具有更好的燃烧效果，而且没有甲醇的低温启动性和加速性能差的缺点。二甲醚燃料高效率和低污染，可实现无烟燃烧，并可降低噪音和减少氮氧化物的排放[3]。
（2）用作氯氟烃的替代品
二甲醚可替代氯氟烃作气雾剂、致冷剂和发泡剂。
二甲醚作为氯氟烃的替代物在气雾剂制品中显示出其良好性能：如不污染环境，与各种树脂和溶剂具有良好的相溶性，毒性很微弱，可用水或氟制剂作阻燃剂等。二甲醚还具有使喷雾产品不易受潮的特点，加之生产成本低、建设投资少、制造技
术不太复杂，被人们认为是一种新一代理想气雾剂用推进剂。而且二甲醚对金属无腐蚀、易液化,特别是水溶性和醇溶性较好，作为气雾剂具有双重功能：推进剂和溶剂，还可降低气雾剂中乙醇及其它有机挥发物的含量，减少对环境的污染。目前在国外，二甲醚在民用气溶胶制品中已是必不可少的氯氟烃替代物。国内气雾剂产品有一半用二甲醚作抛射剂。
（3）用作化工原料
二甲醚是一种重要的化工原料,可用来合成许多种化工产品或参与许多种化工产品的合成。二甲醚作烷基化剂,，可以用来合成N,N-二甲基苯胺、硫酸二甲酯、烷基卤以及二甲基硫醚等。作为偶联剂，二甲醚可用于合成有机硅化合物、制作高纯度氮化铝二氧化铝二氧化硅陶瓷涂料。二甲醚与水、一氧化碳在适当条件下反应可生成乙酸,羰基化后可制得乙酸甲酯，同系化后生成乙酸乙酯，另外还可用于醋酐的合成。二甲醚还可合成氢氰酸、甲醛等重要化学品。二甲醚与环氧乙烷反应,在卤素金属化合物和H3BO3的催化作用下，在50℃～55℃时生成乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚的混合物，其主要产物乙二醇二甲醚是重要溶剂和有机合成的中间体[4]。
（四）合成及分离技术
1．合成技术
DME的制备主要有甲醇脱水法和合成气一步法两种。与传统的甲醇合成二甲醚相比，一步法合成二甲醚工艺经济理加合理，在市场更具有竞争力，正在走向工业化。其中浆态床一步法合成二甲醚克服了传统固定床的缺点。以下为各种方法的简单介绍：
（1）甲醇脱水法
①甲醇液相脱水法（硫酸法工艺）
反应式：CH3OH+H2SO4→CH3HSO4+H2O
CH3HSO4+CH3OH→CH3OHCH3+H2O 该工艺可生产纯度95％的DME产品，用于一些对DME纯度要求不高的场合。
工艺特点：反应条件温和（130℃-160℃），甲醇单程转化率高（>85％），可间歇也可连续生产。存在的问题：中间产品硫酸氢甲酯毒性较大；设备腐蚀、环境污染严重且产品后处理比较困难。国外已基本不再采用此法；国内仍有一些厂家使用该工艺生产DME，并在使用过程中对工艺有所改进。
②甲醇气相脱水法
反应式：2CH3OH→CH3OCH3+H2O
甲醇蒸气通过固体催化剂，气相脱水生成DME。该工艺成熟简单,对设备材质无特殊要求，基本无三废及设备腐蚀问题，后处理简单。另外装置适应性广，可直接建在甲醇生产厂，也可建在其他公用设施好的非甲醇生产厂。用该工艺制得的DME产品纯度最高可达99％,该产品不存在硫酸氢甲酯的问题。但该方法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺，流程较长，因而设备投资大，产品成本较高，且受甲醇市场波动的影响比较大。以此法生产的二甲醚做燃料，在现有的液化天然气和柴油市场价格下，还不具有竞争力[5]。
（2）一步法直接合成DME
一步法是以合成气为原料，在甲醇合成和甲醇脱水的双功能催化剂上直接反应生成DME。反应过程中，由于反应协同效应，甲醇一经生成，马上进行脱水反应转化成二甲醚，突破了单纯甲醇合成中的热力学平衡限制，增大了反应推动力，使得一步法工艺的C0转化率较高。一步法具有原料易得、流程短、设备规模小、能耗低、单程转化率较高、不受甲醇价格影响等优点，而且可以在联产甲醇的化肥厂中实施，利用化肥厂的造气、净化、压缩、合成等全套设备，将生产甲醇的装置适当改造就可以生产，使得设备投资费用和操作费用减少[6]。
①固定床法
固定床法即为气相法，合成气在固体催化剂表面进行反应；在气相法工艺中，使用贫氢合成气为原料气时，催化剂表面会很快积炭，因此往往需要富氢合成气为原料气。气相法的优点是具有较高的CO转化率，但是由于二甲醚合成反应是强放热反应，反应所产生的热量无法及时移走，催化剂床层易产生热点，进而导致催化
剂铜晶粒长大，催化剂性能下降[7]。
②浆态床法
浆态床法即液相法，采用气液固三相浆态床反应器，液相法是指将双功能催化剂悬浮在惰性溶剂中，在一定条件下通合成气进行反应，由于惰性介质的存在，使反应器具有良好的传热性能，反应可以在恒温下进行。反应过程中气一液一固三相的接触，有利于反应速度和时空产率的提高。另外，由于液相热容大，易实现恒温操作，催化剂积炭现象大为缓解，而且氢在溶剂中的溶解度大于CO的溶解度，因而可以使用贫氢合成气作为原料气.。浆态床工艺存在以下几方面的优点：1）由于操作温度较低，明显降低了甲醇合成催化剂的热失活及脱水催化剂的结炭现象，延长了催化剂的使用寿命；2)CO转化率较高；3)可使用贫氢原料气，因而为煤化工的发展提供了广阔的空间[8]。
二甲醚合成反应机理包括：
甲醇合成（CO氢化作用）：
CO+2H2→CH3OH;－90.4KJ/MOL （1）甲醇脱水：
2CH3O H→CH3OCH3+H2O －23.0kJ/mol （2）
水煤气转换：
CO+H2O→CO2+H2－41.0kJ/mol （3）
甲醇合成(CO2氢化作用)：
CO2+3H2→CH3OH+H2O －49.4kJ/mol （4）
总反应：
3CO+3H2→CH3OCH3+CO2 －258.312kJ/mol（5）
反应式（1）中生成的CH3OH可以由反应式（2）立即转化为二甲醚；反应式（2）中生成的H2O又可被反应式（3）消耗；反应式（3）中生成的H2又作为原料参与到反应式（1）中，提高三个反应式之间的“协同作用”。三个反应相互促进，从
而提高了CO的转化率。
由合成气直接合成DME，与甲醇气相脱水法相比，具有流程短、投资省、能耗低等优点，而且可获得较高的单程转化率。合成气法现多采用浆态床反应器，其结构简单，便于移出反应热，易实现恒温操作。它可直接利用CO含量高的煤基合成气，还可在线卸载催化剂。因此，浆态床合成气法制DME具有诱人的前景，将是煤炭洁净利用的重要途径之一。合成气法所用的合成气可由煤、重油、渣油气化及天然气转化制得，原料经济易得，因而该工艺可用于化肥和甲醇装置适当改造后生产DME，易形成较大规模生产，也可采用从化肥和甲醇生产装置侧线抽得合成气的方法，适当增加少量气化能力，或减少甲醇和氨的生产能力，用以生产DME。
2．分离技术
目前，制取二甲醚的最新技术是从合成气直接制取，相比较甲醇脱水制二甲醚而言，一步法合成二甲醚因为体系存在有未反应完的合成气以及二氧化碳，要得到纯度较高的二甲醚，分离过程比较复杂。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。一种分离工艺是一步反应后产物分为气液两相。Kohl等提出气相产物被吸收剂吸收后送入解吸装置，部分二甲醚根据要求的纯度，从第二精馏塔加入。oss Bodil等的工艺主要是液相产物进入第一精馏塔，塔釜馏分进入第二精馏塔，塔顶的甲醇蒸气引入清洗系统来洗涤气相产物，将反应产物与从第一精馏塔顶得到的馏分混合，即为燃料级二甲醚。Sosna等的工艺是液相产物通过二步精馏，气相产物与闪蒸气一起被吸收剂洗涤除去其中的二甲醚，含有二甲醚的吸收剂被送入第一个精馏塔。唐宏青等的分离流程与Kohl等相类似。Peng等提出的一步反应后分离二甲醚的改进工艺是在洗涤塔中用溶剂洗涤包括二甲醚、甲醇、二氧化碳以及未反应的合成气混合物，回收洗涤后的洗涤液，进行多步处理。另外的分离工艺是一步反应混合物直接用溶剂进行洗涤吸收，洗涤液送去精馏以获得二甲醚产品，董岱峰、郑丹星、田原宇等作了相关研究和报道[11]。
二、二甲醚分离装置流程
图1 工艺流程简图
1—冷凝器2—吸收塔3—闪蒸罐
4—二甲醚精馏塔
5—回收塔6—反应8—闪蒸罐7, 9, 10, 11, 12，13, 14—管道
反应后的气体6在温度为200-300℃，压力为1.5-1.6Mpa，经冷凝器1冷凝，冷凝温度为40℃，大部分二甲醚蒸气在此被冷凝，甲醇蒸气也被冷凝。含有不凝气体H2、CO、CO2和少量惰性气体和CH4及未冷凝的二甲醚气体的未凝气体16经减压到0.6-4.8MPa，进入吸收塔2下部，在2.0 MPa，在20-35℃下用软水吸收，冷凝器1的底流产物粗二甲醚溶液7和吸收塔2的底流产物醚水溶液8进入闪蒸罐3，闪蒸罐的温度为40-100℃。闪蒸后的气体9送入吸收塔2底部；闪蒸罐3底流产物纯醚溶液10，进入二甲醚精馏塔4，塔顶产物为精二甲醚12；底流产物为粗甲醇溶液11。醚水溶液8进入闪蒸罐3的压力为0.1-0.9 MPa。闪蒸罐3底流产物纯醚溶液10进入二甲醚精馏塔4的温度为80-150℃。二甲醚精馏塔4的压力为0.15-2.2 MPa，塔顶温度为20-90℃，塔釜温度为100-200℃。二甲醚精馏塔4的底流产物粗甲醇溶液11进入甲醇回收塔5，其底流产物为软水13，塔侧线产物为精甲醇14。高级醇浓集
于精馏塔顶部塔板上侧线采出。甲醇回收塔的压力为0.1-0.8MPa，塔釜温度为80-150℃，塔顶温度为40-90℃。吸收塔尾气15去变压吸附或膜分离提取有用成份后，返回二甲醚合成单元做合成原料。
CO、H
2
以下为分离过程中各产物质量分率的数据。
表2 分离过程中各物质质量分率数据表
三、精馏塔的工艺计算
（一）精馏塔的物料衡算
1．基础数据
（1）生产能力：3万吨/年，一年按330天计算，即7920小时。
（2）产品二甲醚的纯度：二甲醚≥99％。
（3）计算基准（kg/h）：P=3×107÷7920=3.788×103（kg/h）=82.22（kmol/h）2．物料衡算
DME：0.999
Ｄ
水CH3OH：0.001
F
DME：8.140×105
W H2O：0.9921
CH3OH：0.007891
图2 物料衡算简图
质量分数转换为摩尔分数
MDME=46.07kg/kmol MH2O=18.02 kg/kmol MCH3OH=32.04 kg/kmol 根据ai/Mi÷∑ai/Mi
其中ai—质量分数；Mi—摩尔质量
进料组分如表3：
表3 进料各组分所占比例
塔顶组分如表4：
4 塔顶各组分所占比例
表
表5 塔釜各组分所占比例
三、精馏塔设备计算
（1）塔压：1520mmHg
塔温：进料温度：T F=392.70K
塔顶温度：T D=332.25K
塔釜温度：T W=393.50K
（2）密度：由表（6）知
表6 密度数据表
经插值计算得
表7 插值计算后密度数据表
已知各组分在液相、气相所占的比例，如表8所示
表8 各组分所占比例
塔顶密度的计算
2
.762001400.0593.70.99861
1133,+=+=∑=
OH
CH OH CH DME
DME i i D L x x x ρ
ρρρ
=593.9（ kg/m 3）
②气相平均密度：
OH
CH OH CH DME DME y M y M Miyi M 33?+?=∑=
001400.004.329986.007.46?+?=05.46=
) g/m k ( 3.337=10013.125.3324.221020015.27305.464.2235
3D
V,??????== TP M
P T ρ
进料板密度的计算 ①液相平均密度：
11
2
23
3F L,O
H O
H OH
CH OH
CH DME ME
D i
i x x x x ρρρρρ+
+=∑
=
5
.9439648
.05
.685004300
.07
.41003090
.01
++=
=905.7（kg/m 3）
②气相平均密度：
O
H O H OH CH OH CH DME DME y M y M y M Miyi M 2233?+?+?=∑=
=46.07×0.04116+32.04×0.007743+18.02×0.9514=19.28
)g/m k 1.182(=10013.170.3924.221020015.27328.194.2235
3
F
V,??????== TP M
P T ρ
塔釜密度的计算
①液相平均密度：
112
23
3W L,O
H O H OH
CH OH CH DME ME D i
i x x x x ρρρρρ+
+=∑=
=
8.9397
.9429921.03.684007819
.08
.40510
140.81
5
=++?-（kg/m 3）
O
H O H OH CH OH CH DME DME y M y M y M Miyi M 2233?+?+?=∑=
=46.07×1.060×10-4+32.04×0.01415+18.02×0.9860=18.22
③精馏段和提馏段密度的计算
精馏段：气相平均密度：V ρ=1／2×（F V,ρ+D V,ρ）
= 1／2×（1.182+3.337）=2.259（kg/m 3）
液相平均密度：L ρ=1／2×（F L,ρ +D L ,ρ ）
=1／2×（905.7+593.9）=749.8（kg/m 3）
提馏段：气相平均密度：V ρ′=1／2×（F V,ρ+W V,ρ）= 1／2×（1.182+1.115）=1.148（kg/m 3）
液相平均密度：L ρ′=1／2×（F L,ρ +W L ,ρ）
=1／2×（905.7+939.8）=722.8
（kg/m 3）
2．精馏塔主要尺寸计算 （1）流量计算
进料 DME ：Fx DME =1.193×105×0.03090=3.686×103(kg/h)=1.024（kg/s ）
CH 3OH ：Fx CH3OH =1.193×105×0.004300=513.0(kg/h)=0.1425（kg/s ） H 2O ：Fx H2O =1.193×105×0.9648=1.175×105(kg/h)=32.65（kg/s ）
精馏段：
)
g/m k ( 1.115 = 10 013 . 1 50 . 393 4 . 22 10 200 15 . 273 22 . 18 4 . 22 3 5 3 W V, ? ? ? ? ? ? = = TP M P T ρ
气相流量：V=L+D=229.8+82.34=312.1（kmol/h ）=0.08671（kmol/s ）
=1.438×104（kg/h ）=3.994（kg/s ）
)/(254.1259
.267
.3208671.03s m M V V v
v
s =?=
=
ρ
)/(10514.433h m V h ?=
液相流量：L=RD=2.791×82.34=229.8（kmol/h ）=0.06383（kmol/s ）
=1.059×104（kg/h ）=2.941（kg/s ）
)/(002743.08
.74922
.3206383.03s m M L L L
L
s =?=
=
ρ
)/(875.93h m L h =
提馏段：
气相流量：V ＇=V=312.1（kmol/h ）=0.08671（kmol/s ）=1.438×104（kg/h ）
=3.994（kg/s ）
V S ′=
)/(416.1148
.175
.1808671.03s m M V v
v
=?=
'ρ
V h ′=5.098×103（m 3/h ）
液相流量：L ＇=L+F=229.8+6468=6.714×103（kmol/h ）=1.865（kmol/s ）
=1.299×105（kg/h ）=36.08（kg/s ） L S ＇=
)/(03682.08
.92224
.18863.13s m M L L
L
=?=
'ρ
L h ＇=132.6（m 3/h ）
（2）塔径的计算 ①计算公式：
u V D s ?=
π4
D ：塔径（m ）
s
V ：塔内气体流量s m /3
u ：空塔内气速m/s
u=安全系数×m ax u
m ax
u ：极限空塔气速m/s
C ：负荷系数（可由史密.斯关联图查出）
L v ρρ、：分别为塔内气液两相密度3/m kg
m ax
u =
V
V
L C ρρρ-
②精馏段计算：
03985.0)259
.28.749(254.1002743.05.05.0L =?=）（V L s V V ρρ 取板间距H T =0.35m ，取板上液层高度h L =0.07m 则H T -h L =0.35-0.07=0.28（m ） 根据以上数据，C 20=0.054
由于物系表面张力为30.62 dyn/cm ，不接近C 20 dyn/cm ，故需校正：
)/(164.1259
.2259
.28.74906400.0max s m C
u V V L =-?=-=ρρρ 取安全系数为0.7，则u= m ax
u ×安全系数=1.164×0.7=0.8150（m/s ）
塔径：m)(397.18150
.0254.144=??=?=
ππu V D s 按标准塔径圆整为D=1.4m 则塔截面积：)(539.14.14
4
22m D A T =?=
=π
π
空塔气速：u=
)/0.8146(539
.1254
.1s m A V T s == ③提馏段计算：
7332.0)148.18.922(416.103682.05
.05.0L =?=''
''）（V
L s V V ρρ 06400
.0)20
62.30(054.0202
.02
020=?==。）（δ
C C
取板间距H T ′=0.40m ，取板上液层高度h L ′=0.09m 则H T ′- h L ′=0.35-0.07=0.31（m ） 根据以上数据，C 20′=0.02599
由于物系表面张力为54.30 dyn/cm ，不接近C 20 dyn/cm ，故需校正：
)/(0.8993148.1148.18.92203174.0max s m C u V
V L =-?=''-''='
ρ
ρρ
取安全系数为0.7，则u′= m ax
u ′×安全系数=0.8993×0.7= 0.6295（m/s ）
塔径：m)(1.6936295
.0416.144=??=?=
'ππu V D s 按标准塔径圆整为D′=1.8m
则塔截面积：)(2.5458.14
422m D A T =?='='ππ
空塔气速：u ′=
)/0.5565(544.2416.1s m A V T
s =='' 四、塔高的计算
H=H D +（N-2-S ） H T +SH T ′+H F +H B H D ——塔顶空间，取1.2m
H T ——塔板间距，精馏段0.35m ，取提馏段取0.40m H T ′——开有人孔的塔板间距，取0.6m H F ——进料段高度，取1.0m
H B ——塔底空间，假设塔釜有3分钟的贮量，则
)(75.28.148.92210299.160342
5
2m D L t H L B =????=''
=πρ
N ——实际塔板数，前面算出实际板数为27块
S ——人孔数目，每隔9块塔板设置一个人孔，取人孔两个 H=1.2+14×0.40+9×0.35+2×0.6+1.0+2.75=14.9（m ）
五、主要设备设计和选型
（一）进料管
03174
.0)2030.54(02599.0202.02
020=?=''='。）（δC C
二甲醚及生产工艺 摘要：综述了二甲醚的性质、用途、生产方法及使用二甲醚时候的注意事项。 关键词：二甲醚化工产品合成气一步法甲醇液相法甲醇气相法 一、产品说明 1、二甲醚的基本概况 二甲醚别名：甲醚 英文名称：methyl ether；dimethyl ether；DME CAS编号：115-10-6 分子式：C2H6O 结构式：CH3—O—CH3 二甲醚又称甲醚，简称DME。二甲醚在常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度（20℃）0.666，熔点-14 1.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。 二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，毒性极低；能溶解各种化学物质；由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射
剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。 2 生产原理 2.1 生产方法简介 目前国外二甲醚生产方法主要有合成气一步法和甲醇法。甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相法。合成气一步法的工业化技术尚未成熟,理由是: ①现有的技术未经装置检验; ②即使按现有技术,其生产成本也高于甲醇气相法 2.2 反应方程式 合成气一步法以合成气(CO + H2 )为原料,合 成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成, 同时伴随CO的变换反应。其反应式如下。 2CO + 4H2 = 2CH3OH CO +H2O =CO2 +H2 2CH3OH =CH3OCH3 +H2O 总反应: 3CO + 3H2 =H3COCH3 +CO2 甲醇液相法： 甲醇脱水反应在液相、常压或微正压、130 ～130 ℃下进行。其化学反应式如下: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O 甲醇气相法：
太原理工大学化学化工学院 《化工设计》课程设计讲明书 年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计
学生学号：2009002273 学生姓名：武晓佩 专业班级：化工工艺0904 指导教师：郑家军 起止日期： 2012.11.26～2012.12.21
化工设计课程设计任务书
摘要 作为LPG和石油类的替代燃料，目前二甲醚(DME)倍受注目。DME 是具有与LPG的物理性质相类似的化学品，在燃烧时可不能产生破坏环境的气体，能廉价而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。目前生产的二甲醚差不多上由甲醇脱水制得，即先合成甲醇，然后经甲醇脱水制成二甲醚。甲醇脱水制二甲醚分为液相法和气相法两种工艺，本设计采纳气相法制备二甲醚工艺。将甲醇加热蒸发，甲醇蒸气通过γ-AL2O3催化剂床层,气相甲醇脱水制得二甲醚。气相法的工艺过程要紧由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。要紧完成以下工作： 1）精馏用到的二甲醚分离塔和甲醇回收塔的塔高、塔径、塔板布置等的设计； 2）所需换热器、泵的计算及选型； 关键词：二甲醚，甲醇，工艺设计。
Abstract: As LPG and oil alternative fuel, DME has drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar for LPG, and don’t produce combustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to become 21st century energy resources., DME is prepared by methanol dehydration, namely, synthetic methanol first and then methanol dehydration to dimethyl etherby methanol dehydration. Methanol dehydration to DME is divided into two kinds of liquid phase and gas-phase process. This design uses a process gas of dimethyl ether prepared by dimethyl. Heating methanol to evaporation, methanol vapor through the γ-AL2O3catalyst bed, vapor methanol dehydration to dimethyl etherby. This process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. Completed for the following work: 1) Distillation tower used in separation of dimethyl ether and methanol recovery , column height of tower ,diameter, arrangement of column plate etc; 2) The calculation and selection of heat exchanger, pump;
中国矿业大学艺术与设计学院 产品设计分析报告 15105766 号：名王家辉学 姓： 学院：艺术与设计学院班级：工业设计10-3
打蛋器分析题目： 时间： 2012-10-8 指导教师：陈亚明 2012年10月8日 一、产品简介 1、产品外观图片：2
工、作原理： 通过电机转动带动齿轮运作，由机械带动金属打蛋头旋转运动，产生两个相反的力量，从而达到将蛋的蛋黄和 蛋清均匀搅拌的效果。 3、主要功能： 电动打蛋器，它的用途就比较广，像是打发鲜奶油、打发黄油、打发蛋清和全蛋等等都要用到电动打蛋器。电动 打蛋器又分为手持型和桌上型。照片上的电动打蛋器就是一款手持型打蛋器，也是比较适合家用的。桌上型打蛋 器一般在西点蛋糕坊中会用到，适合比较大量的材料。 4、所用动力： 电机带动打蛋头。 5、使用方法： 先将需要搅拌的材料放置到容器中，然后将不锈钢打蛋头清洗一下，擦干净后，加载到打蛋器上，把打蛋器轻轻 搭在容器内，放置到材料中间。给打蛋器通电，选择适当的速度，打开开关，手持打蛋器，握紧，操作进行两三 分钟，关闭打蛋器，清洗打蛋头。操作中间注意用电安全，节约用电。 6、造型分析：
7、色彩分析： 该产品采用明度最亮的白色和明度适中的暗灰色两种颜色都是没有色相倾向的无彩色，而且在打蛋器的使用环 境中它的色彩有一定的色彩适应，在周围的环境中更有诱目性，而且在工作中，灰和白的色彩相差较大，容易 区分。打蛋器的下面部分是比较重的暗灰色，这样增加了产品的重量感，不显的那么轻飘飘的。白色的色彩会 给人一种紧张感，而灰色又给人舒适的感觉，从色彩上分析这样的配色师有一定的朴素感的。 8、人机分析： 打蛋器总长为18.5cm，高为12cm，整体形态偏小，是适合在厨房使用的小型器械，握手部分正好可以将人的手 掌包含，整体没有直棱直角的结构，显得很圆滑，给人一种安全感，舒适感。 二、产品整体爆炸图 1、爆炸图
二甲醚的生产方法最早是由高压甲醇生产中的副产品 精馏后制得，随着低压合成甲醇技术的广泛应用，副反应大大减少，二甲醚的工业生产技术很快发展到甲醇脱水或合成气直接合成工艺。甲醇脱水法包括液相甲醇法和气相甲醇法，前者的反应在液相中进行，甲醇经浓硫酸脱水而制得，但因该法存在装置规模小、设备易腐蚀、环境污染、操作条件恶劣等问题，逐步被淘汰。近年来，二甲醚的需求量增长较大，各国又相继开发投资省、操作条件好、无污染的新工艺，主要包括二步法和一步法。 二步法先由合成气制取甲醇，然后将甲醇在催化剂下脱水制取二甲醚。以前主要采用硫酸作催化剂，现在大多采用由γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛作催化剂，性能优良，选择性好，故能制备出高纯的二甲醚，还能避免污染。 一步法由合成气直接制取二甲醚，包括合成气进入反应器内同时完成甲醇合成与甲醇脱水两个反应和水-煤气变换反应，产物为甲醇与二甲醚的混合物，混合物经蒸馏分离得二甲醚，未反应的甲醇返回反应器。一步法多采用双功能催化剂，一般由两类催化剂混合而成，其中一类为合成甲醇催化剂，另一类为甲醇脱水催化剂。合成甲醇催化剂包括Cu-Zn-Al (O)基催化剂，如BASF、S3-85和I-CI-512等。甲醇脱水催化剂有氧化铝、多孔SiO2-Al2O3、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、丝光沸石等。一步法根据反应器类型分为固定床和浆
态床两种。 一步法制二甲醚的反应可分为以下几步： CO+H2—>CH3OH -ΔH=90.7kJ/mol (1) 2CH3OH—>CH3OCH3+H2O -ΔH=23.5kJ/mol (2) CO+H2O—>CO2+H2 -ΔH=41.2kJ/mol (3) 总反应式：3CO+3H2—>CH3OCH3+CO2 -ΔH=246.1kJ/mo l (4) 一步法与二步法相比较，各有优势。一步法中CO的转化率远高于二步法，但在一步法中，由于三个反应必须同时发生，且三个反应均为放热反应，这就要求所用的催化剂有很好的耐热性，在高温下具有高选择性。一步法生产的二甲醚一般用作醇醚燃料，若想生产高纯度，还需进一步分离提纯。二步法的转化率虽然不如一步法高，但是它具有生产工艺成熟，装置适应性广，后处理简单等特点，既可直接建在甲醇生产厂，也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。与一步法相比，二步法合成流程稍长，但两类催化剂装在不同反应器，互不干扰。从目前的技术发展趋势来看，一步法具有流程短、设备效率高、操作压力低和CO单程转化率高等特点，使得设备投资费用和操作费用大大减少，合成二甲醚的生产成本较两步法大幅度降低。因此，一步法经济上更加合理，市场上更具竞争力，总体上来说更具技术优势。 根据反应过程的相态和工艺特点来分，合成气一步法制二甲
中油石化有限公司年产10万吨二甲醚生产装置项目环境影响报告书（简本） 浙江中油石化有限公司 10万t/a二甲醚生产线项目 环境影响报告书 （简? 本） 浙江大学环境影响评价研究室 Institute of Environmental Impact Assessment Zhejiang University 国环评证：甲字第2002号 二OO六年十月 目??? 录 附? 图 1? 项目概况 公司概况和项目由来 浙江中油石化有限公司系上海中油能源控股有限公司、江苏中油长江石化有限公司、上海华油有限公司等单位共同投资，公司主要经营石化产品的生产、储运和销售。公司拟在平湖独山港建设浙江中油石化有限公司10万t/a二甲醚生产线项目，以甲醇为原料气相制备二甲醚，生产规模10万t/a。平湖市经济贸易局以平经贸投资备[2006]244号《平湖市企业投资项目备案通知书（技术改造）》予以备案。 项目名称和性质 （1）项目名称：浙江中油石化有限公司10万t/a二甲醚生产线建设项目。 （2）项目性质：新建。 立项情况 平湖市经济贸易局以平经贸投资备[2006]244号《平湖市企业投资项目备案通知书（技术改造）》 建设规模 项目总用地面积19096.5m2，装置占地面积9567m2，建筑面积1788 m2，主要建设主装置区、甲醇储罐区、锅炉房、分析控制室、循环水站和空压站等。预计在2008年初可建成投产。 项目建设地点 浙江中油石化有限公司“综合型石化产品储运加工基地”位于平湖市独山港区临港工业发展区块内，基地的东侧为上海金山石化库区（属浙江境内），南侧为杭州湾海域，西侧为闲置工业用地，北侧为金桥村。 本项目位于“综合型石化产品储运加工基地”的东北侧，项目北侧为金桥村，其中金桥村居民距离本项目厂界最近距离为100m；东侧是上海金山石化库区；南侧是中油石化化学品库区（属于石化储运加工同期建设项目）；西侧是中油石化液态烃库区（属于石化储运加工同期建设项目）。据现场踏勘，目前，项目所在地现状为陆地、水塘（废弃蟹塘）和滩涂，无任何建构筑物，自然地势为北高南低。 2? 工程内容及污染因素分析 公用工程内容 供水。本项目总用水量约301449m3/a，其中职工生活用水1449m3/a，冷却水总用量100万m3/a，采用冷却塔降温后循环使用，其中冷却补充水300000 m3/a（37.5 m3/h），由平湖自来水公司供给。 供电。本项目年用电量300万kWh，由平湖市供电局供给。 供热。本项目近期临时设有1400万大卡燃煤导热油锅炉1台，以工艺废气和煤为燃料，用于各设备装置加热。远期待荣成纸业正式投产运行后由该企业统一集中供热。 排水。雨污分流，雨水排入厂区南侧杭州湾独山港，生产废水经厂内污水预处理后和生活污水一起纳入平湖市东片污水处理厂。 消防。包括火灾消防系统和水消防系统 生产工艺流程
二甲醚的生产方法有多种，工业装置以甲醇法为主。甲醇法分为气相催化脱水法和液相催化脱水法。其代表分别为西南院和山东久泰。合成气一步法直接合成二甲醚的生产技术尚不完善。 最近有两套10万吨/年二甲醚装置刚刚投产，分别是湖北天茂和河北中捷石化，设计单位分别是西南院和东华工程公司（大连化物所技术），都是甲醇气相法。 总体来讲，甲醇气相脱水法是用的比较广的一项技术。 二甲醚的生产方法主要有硫酸法、甲醇气相催化脱水法、合成气一步法直接合成二甲醚法。硫酸法虽然反应条件温和，甲醇单程转化率高（>85%），可间歇或连续生产，但设备腐蚀严重，残液及废水对环境污染严重，操作条件苛刻，产品难以脱除微量杂质，有异味，产品质量差，属淘汰工艺；而以合成气（H2+CO）直接法合成二甲醚的生产技术目前尚不成熟。二甲醚国内外现有大型工业生产装置主要采用成熟的甲醇气相催化脱水法。 表4-6 二甲醚生产工艺技术比较 对比项目甲醇气相催化脱水法合成气一步成法甲醇液相催化脱水法备注 [wiki]催化剂[/wiki] 固体酸催化剂(γ-Al2O3) 多功能催化剂以硫酸为主的复合催化剂（含磷酸） 原料精甲醇、粗甲醇富CO的合成气， 理想合成气组份H2/CO=1 精甲 醇气相法以粗甲醇为原料，成本大幅降低 技术成熟程度成熟技术有待完善成熟 流程长短流程略长，二甲醚的分离和精馏简单流程略短，二甲醚的分离和精馏较复杂流程长 甲醇单程转化率 78~88% 88~95% 反应温度,℃ 230~360 250~300 160~200 反应压力，MPa 0.1~0.5 2.5~6.0 0.04~0.15 反应系统材质碳钢或普通不锈钢石墨等耐酸腐蚀材料 甲醇消耗 1.40~1.43/tDME 1.41~1.45/tDME 电力消耗≤10kw.h≥100kw.h液相法电耗太高 水蒸汽 消耗 1.45t/tDME 1.44 t/tDME 投资比较低,投资系数100%(基准) 软件费及专利设备费高，总体投资较高/105%(按现有资料估算）高,投资系数/30~300% 液相投资高 产品质量≥99.9 ~99 ~99 工程放大简单,反应系统单系列在缺乏足够试验数据情况下，建设大规模装置，工程风险很大难度大,反应器需多套并联 毒性除甲醇外无其他有毒介质甲醇、一氧化碳等磷酸、磷酸盐毒性大、中间产物硫酸氢甲酯为极度危害介质 废酸处理无废酸处理问题无废酸处理问题需处理硫酸、磷酸等废酸 环境保护无“三废”有废水处理投资、能耗高
二甲醚工厂的设计 前言 近年来，由于石油资源短缺、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视，成为近年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。作为LPG和石油类的替代燃料，二甲醚是具有与LPG的物理性质相类似的化学品，在燃烧时不会产生破坏环境的气体，能便宜而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。二甲醚特有的理化性能奠定了其在国际、国内市场上的基础产业地位。
二甲醚未来主要用于替代汽车燃油、石油液化气、城市煤气等，市场前景极为广阔，是目前国际、国内优先发展的产业。2002年我国LPG的表观消费量为1620万吨，同时中国自1990年开始大量进口LPG，2002年LPG进口量为626万吨。如果二甲醚的价格合适，假设二甲醚替代进口的LPG，以目前的进口量计算，需要燃料级二甲醚约1000万吨。 对开发二甲醚作为新型清洁能源，国家给予很大的政策鼓励。2007年7月1日，财政部和国家税务总局发布《关于二甲醚增值税适用税率问题的通知》，宣布自2008年7月1日起，我国将二甲醚增值税税率由17%下调为13%。此次二甲醚增值税税率下调，使二甲醚与液化气之间的价差进一步增大，从而有利于提升下游的购买热情。 我国的能源结构现状是“富煤、贫油、少气”，因此以煤制二甲醚发展替代能源优势明显。根据行业专家的测算，以目前的煤炭成本，制作二甲醚系列产品具有极大的成本优势，因而二甲醚将作为一种新能源逐渐走向前台。 综上所述，二甲醚是一个具有发展前景的新兴产业，它对国民经济的发展，能源结构调整，环境保护都具有十分重要意义。建立以二甲醚为中心的能源系统，当前面临的最大挑战是开发高效低廉的二甲醚生产技术，积极吸收与开发新技术，降低成本，同时加大宣传与推广力度，将其纳入发展绿色能源、解决能源安全问题的重要课题，并给于政策支持，为我国加快可持续发展的能源战略实施提供新途径，使这一新的清洁能源尽快产业化。本设计利用了目前最有工业应用前景的合成气一步法合成二甲醚，原料由位于无锡市的联合化工总厂供应。本设计的生产规模定位在年产10万吨，主要是为了从该规模的生产中合成气一步法制备二甲醚的优势，并从中探索出合成气一步法大规模工业化的技术 目录 一、设计背景 1.1 产品概述 1.2 生产能力分析 1.3 国内外发展概况 1.4 产品市场预测及发展前景分析 二、厂址选择（选做）
国内二甲醚发展现状及市场前景 摘要：文章重点介绍了近年来国内二甲醚产业发展状况，分析了二甲醚在我国发展存在的优势和问题，对其市场发展前景进行了展望。 关键词：二甲醚发展现状市场前景 二甲醚是一种新兴的煤化工产品，具有燃烧热值高、污染小等优点。在国际原油价格高企的背景下，二甲醚部分替代石油产品具有一定的经济优势，国内市场对于二甲醚的认同程度也渐渐提高。目前，国内二甲醚的主要用途是按一定比例（10%左右）添加到液化石油气中，作为民用燃气；其次，还可以替代柴油，作为汽车燃料。另外，二甲醚在医药、农药、金属焊接等领域也有一定的应用。近年来，由于国际原油价格持续上涨，液化气生产成本增加。二甲醚以其独特的优势逐步开始在市场上推广。 1国内二甲醚生产现状 1．1 2007年国内二甲醚生产情况 据统计，2007年我国共有二甲醚生产企业30家，产能合计261.15万吨/年，产量约130万吨。其中，外购甲醇生产二甲醚的企业共23家，产能合计170.65万吨/年；自配甲醇装置的企业7家，产能合计90.5万吨/年。我国主要二甲醚生产企业情况见表1 1．2 2008年产能扩张情况 2008年我国有8个二甲醚项目投产，产能合计147.5万吨/吨。其中自配甲醇装置的项目有2个，产能合计16万吨/年。需要外购甲醇的项目共6个，产能合计131.5万吨/年。我国二甲醚总产能达到408.65万吨/年，其中自配甲醇的产能为106.5万吨/年，外购甲醇的产能为302.15万吨/年。2008年投产的部分二甲醚项目统计见表2。
1．3 2009~2010年产能扩张情况 2009年~2010年投产的二甲醚项目共14个，产能合计395万吨/年（见表2）。其中，自配甲醇的项目共7个，产能合计125万吨/年，需要外购甲醇厚的项目也有7个，产能合计270万吨/年。预计到2010年底，国内二甲醚产能将至少达到803.65万吨/年，其中需要外购甲醇的生产能力为572.15万吨/年，若开工率按90%计算，则这部分二甲醚产量为514.9万吨，至少需要市场采购甲醇772.4万吨。 2 我国发展二甲醚产业的优势 2．1 资源优势 我国煤炭资源丰富，发展以煤为原料的化工产品原料充足，有利于保障行业的可持续发展，也符合我国“缺油富煤”的资源结构。国内拥有煤炭资源的企业发展二甲醚产业在保障原料来源的同时，也可以降低生产成本，提高产品竞争力，因此优势更加明显。从经济性考虑，建立在煤矿附近的甲醇生产企业可能有效降低甲醇生产成本，进而可以将二甲醚的生产成本相应控制在一定范围。 2.2市场优势 在两大应用领域——替代液化石油气领域和替代柴油领域，二甲醚都有广阔的市场前景。2007年我国液化石油气表现消费量为2300万吨，柴油表现消费量为1.25亿吨。随着国内经济的持续发展，市场对于液化气石油气和柴油的需求量都将保持稳定增长。预计到2010年，国内液化气石油气和柴油的市场需求量将分别达到2600万吨和1.4亿吨。但是，由于我国石油资源匮乏，原油和液化石油气的对外依存度不断上升。因此，发展替代产品有利于缓解我国石油供需矛盾，降低石油对外依存度。如果按照液化石油气替代10%，柴油替代3%计算，2010年二甲醚的市场需求量将会达到680万吨甚至更多。由此可见，只要二甲醚推广工作进展顺利、配套设施能够尽快完善，二甲醚的市场前景将会非常乐观。 2．3 政策优势 2007年8月，建设部发布了《城镇燃气用二甲醚》标准。该标准的实施表明，二甲醚作为液化气石油气的替代燃料已具有合法身份，可以正式进入城镇作为替代燃料。同时，该标准的实施也为二甲醚的大范围推广铺平了道路。除了在政策上给予支持，我国政府在二甲醚技术开发上也加大了投入。2006年12月，久泰化工获得了国家发改委总额730万元的财政扶持资金。此外，政府还直接推动中央企业参与二甲醚生产。由中煤、中石化等5家企业联合组建的中天合创420万吨/年甲醇、300万吨/年二甲醚项目已经在内蒙古鄂尔多斯签约，
二甲醚及生产工艺 1、二甲醚的基本概况 二甲醚别名：甲醚 英文名称：methyl ether；dimethyl ether；DME CAS编号：115-10-6 分子式：C2H6O 结构式：CH3—O—CH3 二甲醚又称甲醚，简称DME。二甲醚在常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度（20℃）0.666，熔点 -141.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。 二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，毒性极低；能溶解各种化学物质；由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。 2 生产原理 生产方法简介
目前国内外二甲醚生产方法主要有合成气一步法和甲醇法。甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相法。合成气一步法的工业化技术尚未成熟,理由是: ①现有的技术未经装置检验; ②即使按现有技术,其生产成本也高于甲醇气相法 反应方程式 合成气一步法以合成气(CO + H2 )为原料,合 成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成, 同时伴随CO的变换反应。其反应式如下。 2CO + 4H2 = 2CH3OH CO +H2O =CO2 +H2 2CH3OH =CH3OCH3 +H2O 总反应: 3CO + 3H2 =H3COCH3 +CO2 甲醇液相法： 甲醇脱水反应在液相、常压或微正压、130 ～130 ℃下进行。其化学反应式如下: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O 甲醇气相法： 催化剂为ZSM分子筛、磷酸铝或γ2Al2O3。 甲醇脱水反应的化学反应式如下。 主反应: 2CH3OH =H3COCH3 +H2O
第二章二甲醚分离塔的工艺计算 一、二甲醚分离塔的物料衡算 （一）已知所给数据得出物料衡算简图如下： 图2-1物料衡算简图 （二）选定衡算基准为kmol/h。 已知条件所给数据为kg/h,根据公式ai/M i÷∑a i/M i （1） 进行质量分数与摩尔分数的换算。 已知：M DME=46.07kg/kmol M CH3OH=32.04 kg/kmol M H2O=18.02 kg/kmol 其中a i—质量分数；M i—摩尔质量 得出下表所示数据： 1、进料组分 表2-1 进料各组分所占比例 2、塔顶组分 表2-2 塔顶各组分所占比例
3、塔釜组分 表2-3 塔釜各组分所占比例 （三）清晰分割 以二甲醚为轻关键组分，甲醇为重关键组分，水为非关键组分。 （四）物料衡算 已知：生产速率P =3×107÷8000=3.750×103（kg/h）=82.40 kmol/h D=81.40/0.9993=81.46 kmol/h X W，DME= 3.194×10-5X D，CH3OH=0.0007000 X W，DME，X D，CH3OH分别为塔釜二甲醚的摩尔分数和塔顶甲醇的摩尔分数。 表2-4 清晰分割法计算过程 组分进料馏出液釜液 DME 0.7080F 0.7080F-3.194×10-5W 3.194×10-5W CH3OH 0.008640F 0.0007000D 0.008640F-0.0007000D H2O 0.2834F 0 0.2834F ∑ F D W 列出物料衡算式： 3.194×10-5W+0.008640F-0.0007000D+0.2834F=W (2) F=D+W (3) 联立式（2），（3）得： F=242.93kmol/h=7747 kg/h W=160.07 kg/h=2902 kg/h D=82.46 kmol/h=3796 kg/h。 M F=31.89kg/kmol M W=18.13 kg/kmol M D=46.03 kg/kmol M F、M W、M D分别为进料、塔釜、塔顶的平均相对分子质量。
2008“三井化学”杯大学生化工设计竞赛 广广西西大大学学 f f o o r r w w a a r r d d 团团队队
2008三井化学杯 大学生化工设计竞赛项目设计说明书 项目名称：以蔗渣（蔗髓）为原料年产10万吨二甲醚项目 参赛学校： 设计时间：2008.08-2008.09
目录 第一章总论 (1) 1.1 项目名称 (1) 1.2 企业和建设性质 (1) 1.3 编制依据 (1) 1.4 编制原则 (1) 1.5 项目背景 (1) 1.6 项目投资的必要性和经济意义 (2) 1.7 工程项目研究概述 (3) 1.8 本项目的特色与创新点 (4) 第二章市场预测分析 (5) 2.1 二甲醚特性 (5) 2.2 二甲醚产品用途 (5) 2.3 市场情况及预测 (7) 2.3.1 国内市场 (7) 2.3.2 国际市场 (8) 2.3.3 市场预测 (10) 2.3.4 二甲醚产品价格预测 (11) 第三章产品方案及生产规模 (12) 3.1 产品方案 (12) 3.1.1 产品方案构成 (12) 3.1.2 产品规格及质量指标 (12) 3.2 生产规模 (12) 第四章工艺技术方案 (13) 4.1 工艺技术方案的选择及技术来源 (13) 4.2 二甲醚合成工艺路线的现状及选择 (13) 4.2.1 二甲醚生产工艺对比 (13) 4.2.2 国内工艺发展路线 (17) 4.2.3 二甲醚合成工艺方案的确定 (18) 4.3 生物质超临界水气化氧化技术 (18) 4.3.1 生物质超临界水气化技术的选择及意义 (18) 4.3.2 超临界水中生物质气化原理及工艺选择 (19) 4.3.3 超临界水氧化技术的运用 (22) 4.4 合成二甲醚工艺条件的选取 (23)
国内外二甲醚市场和生产工艺分析 国内外二甲醚市场和生产工艺分析 目前二甲醚
产品设计与价值分析 赵仕奇杨艳石 (淮安信息职业技术学院江苏省淮安市223003 、江苏宿迁宿迁学院江苏省宿迁市223800) 摘要:产品设计与价值分析是企业进行市场竞争的有力工具。二者的关系直接影响竞争的结果。在充分研究产品设计与价值分析的基础上，提出两者是相辅相成，互相促进的关系。在对产品设计的过程中, 只有提高产品本身的使用价值人们才愿意购买。产品设计的好坏可以决定产品的价值。价值分析也可以促进产品的改进，使企业更加重视产品设计。 关键词：产品设计价值分析产品价值 一．绪论 价值分析是研究技术经济效益的一门学科。它通过产品功能与成本的合理化来提供价值高的产品，并提高企业的经济效益。 工业设计以产品设计为主，产品进入市场变为商品，消费者选择商品就要考虑产品的功能、形态、价格等因素，这些都是设计阶段就需要确定的。因此如何在设计阶段提高产品的价值，提高产品功能，降低生产成本，是设计师必须掌握的基本理论。 二．价值分析与产品设计的关系 产品设计的宗旨是为人们提供更加合理的使用方式，但是产品只有在人们购买使用后才能实现它的作用，人们愿意购买自己喜欢的产品是因为产品的使用价值在起作用。人们在购买产品时都必然会考虑到产品的功能、外观造型、价格等问题。产品的功能强大、性能优良、外观漂亮、操作方便、价格合理等条件无疑会提高产品的价值，产品价值的高低是影响消费者是否愿意购买的重要因素。在市场上性价比高的产品人们就愿意购买，反之，性价比低的产品人们就会倾向于放弃。从这个角度来说价值分析提高了产品的价值，使人们愿意购买产品，从而使产品设计的目的得以实现。 2．1产品设计决定产品价值 产品设计可以决定产品的价值。一件产品的价值往往在它的设计生产阶段就已经确定了。产品的设计可以更好的满足使用者对产品功能的需求。价值分析作为一门学科主要是研究产品的价值，但是价值分析并不只是简单的用替换材料来降低产品的生产成本，而是在更好地保证和提高产品功能时并以最小的费用可靠的实现产品的功能为原则，通过对产品的设计提高产品的功能，从而带动产品的价值。随着科技的进步，人们对产品的功能要求越来越高，先进的技术和精巧的设计可以在产品的功能提高的同时降低产品的成本。这就最大程度的提高了产品的性价比。使消费者更愿意接受这样的产品。 2．2价值分析促进产品改进 价值分析可以促进产品的改进，使企业更加重视产品设计。随着人们对市场的认知能力的提高和自我意识的增强，“不太好看”、“不太好用”的产品越来越不被接受，人们更看好形式与技术结合完美的产品。当形式和技术在一个产品身上表现出不平衡时，那么这个产品就要保持形式和技术的相互统一协调，从而使产品能更适合人们的心理需求。而“形式”指的是能够将情感（新奇感、独立感、安全感、感性、信心、力量感），人机工程(易用性、安全性、舒适性)、美学（视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉）结合起来的感觉因素。“技术”指的是采用先进的技术或加工质量很高的传统技术，为产品赋予足够的功能，能使产品持续正常工作，并保持良好性能的技术能力。在制造中按要求达到所需的配合与表面工艺要求，在预期的产品寿
第一章概述 1.1 概述 1.1.1项目名称、建设地点、建设单位 项目名称：年产120万吨甲醇、30万吨二甲醚项目 建设地点：内蒙古呼伦贝尔市鄂温克族自治旗浩勒堡 建设单位： 具体联系人： 编制时间： 1.1.2项目建设原因 石油、天然气和煤是目前世界能源的三大支柱，按现在石油消耗量和开采量计算，石油的开采年限约半个世纪，而煤的开采年限却超过200年。中国是一个煤炭资源极其丰富的国家，石油资源却相对较少，所有油田的出油率随开采年限的增长而下降，而石油的需求却正在逐年增加，加之天然气的价格比较高，工业经济效益难以得到保障。 我国煤炭资源丰富，2001年资源量为1万吨居世界第三位。估计到2010年消费量为18-19亿吨／年。坑口煤价较便宜，煤价为60-80元／吨。 内蒙古呼伦贝尔市有丰富的矿产资源，已探查到的矿产有4 0多种，主要有煤、石油、铁、铜、铅、锌、水泥灰岩、天然碱等。煤炭资源储量大、分布广，以海拉尔区为中心，
北有宝日希勒煤田，南有伊敏煤田，东有大雁煤田，西有扎赉诺尔煤田，四大煤田保有储量约280亿吨。内蒙古东部煤炭资源丰富保有储量大，占东北全区保有储量的58％，呼伦贝尔市煤炭储量占内蒙东部煤炭储量的67％，占东北煤炭储量的4O％左右，远景储量约1000亿吨，是黑龙江、吉林、辽宁三省总和的1.8倍，均是适于煤转化工用的优质褐煤。 1.1.3企业概况 大雁煤业集团公司为山东鲁能集团所属重点煤炭生产企业，属国有大型二档企业，是以煤炭生产为主，兼营电力、矿井建设、建筑安装、建材生产、绿色薯业以及生态旅游等多元化产业的经济实体，为全国煤炭百强企业。现有三对矿井，核定生产能力690万吨。 1.2项目建设的目的和意义 甲醇既是基本有机化工原料，又可以用来做汽车或民用的代用燃料。以甲醇为原料可以生产六十多个下游化工产品，经过再加工，又可以得到几百种化工产品，因此甲醇工业目前已成为碳一化学中的主要支柱。同时，我国对汽油掺烧甲醇已经进行了先期的试验，并取得了成功的经验。汽油掺烧甲醇被世界公认是可行的、经济的、安全的、环保的。为了在全国推广汽车用汽油掺烧甲醇，国家标准局在国家经贸委各有关司局的配合下正积极制订汽油中掺甲醇5％、10％和15％的各项标准规范和实施细则，并有望近期出台，
年产3.0万吨二甲醚装 置分离精馏工段的设计 学院：化学与生物工程学院 专业：化学工程与工艺 姓名：谢恒杰学号：200807011 指导老师：杨西职称：讲师
年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计 摘要 随着社会的发展，能源问题日益成为人们所关注的热门话题，二甲醚作为燃料可代替液化石油气成为可能。二甲醚的合成技术来源主要有甲醇脱水法和一步直接合成法，甲醇脱水法有甲醇液相脱水法和甲醇气相脱水法。相比于甲醇合成法，一步合成法具有流程短、投资省、能耗低且可获得较高的单程转化率的优点。 制取二甲醚的最新技术是从合成气直接制取，相比较甲醇脱水制二甲醚而言，一步法合成二甲醚因为体系存在有未反应完的合成气以及二氧化碳，要得到纯度较高的二甲醚，分离过程比较复杂。合成气法现多采用浆态床反应器,其结构简单,便于移出反应热,易实现恒温操作，它可直接利用CO含量高的煤基合成气,还可在线卸载催化剂。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。一步反应后产物分为气液两相，气相产物二甲醚被吸收剂吸收后送入解吸装置，液相甲醇、水进入甲醇分离系统对甲醇进行提纯，以便甲醇的再循环，部分二甲醚根据要求的纯度，从第二精馏塔加入。在设计过程中涉及到二甲醚分离塔的工艺计算包括物料衡算、热量衡算、操作条件等；设备的计算包括塔板数、塔高、塔径等；还有附属设备主要是换热器和泵的设计与选型。最后再通过流体力学演算证明各指标数据是否符合标准。 关键词：二甲醚合成分离三元体系精馏
Annual output of 30,000 tons of dimethyl ether distillation section in the design of separation device Abstract With the development of society, the energy problem , two ether as fuel can replace liquefied petroleum gas become possible. Two ether synthesis technology the main source of methanol dehydration method and one-step direct synthesis, methanol dehydration of methanol liquid-phase dehydration and methanol gas dehydration. Compared to methanol synthesis, one step synthesis method and can obtain advantages. Preparation of two methyl ether of the latest technology is directly prepared from synthesis gas, methanol dehydration to dimethyl ether is two, one step synthesis of two methyl ether because the system synthesis gas and carbon dioxide, to obtain process is more complex. Synthesis gas method is now adopted a slurry bed reactor, which , it can be directly used in coal based syngas, also available online unloading catalyst. This design is mainly for the separation of distillation process for process design, separation of two methyl ether, methanol and water three element system of. One step reaction product is divided into gas-liquid two phase, gas phase product two ether is absorbent to desorption device, liquid phase methanol, water enters into a methanol separation system for methanol purification, so that recycling part two ether methanol, according to the requirements of the purity, from the second distillation column to join. In the design process involves two ether separation process calculation including material balance, condition of equipment; calculated including plate number, tower, tower diameter; and ancillary equipment is the main and design. Finally, through the fluid mechanics calculation of the index data are consistent with the standard of proof. Keywords: DME synthesis separation ternary system distillation
经典工业设计产品形态构成分析
目录： 1.经典工业设计产品——Audi A6产品分 析 2.经典工业设计产品——BMW Mini产品分 析 3.经典工业设计产品——Apple iPhone4 产品分析
经典工业设计产品——Audi A6产品分析 Audi A6系一汽-大众推出的国内生产的技术最先进、性能最佳、国情适应性最强的高档豪华商务车，Audi A6融入了Audi在全球最先进的高科技独家技术，又进一步丰富了豪华的配置，并赋予其超强的运动特性，从设计到性能无不体现出完美品质。其特点是更豪华、更动感、更成熟。豪华主要体现在BOSE 音响、电视/DVD和冰箱上，而且都是世界一流名牌产品。更动感体现在运动座椅、方向盘上；更成熟体现在Audi A6经过多次成功的升级，不仅达到了一个全新的标准，而且可靠性很强.Audi A6的Multitronic无级/手动一体式变速箱，在豪华轿车历史上，第一次实现了真正的无级变速。它采用金属链传动方式，彻底取代了传统的齿轮组变速方式，所以动力输出全无顿挫感，比普通自动变速更顺畅平滑，更拥有手动变速般的快捷灵敏，同时还更节省燃油，操控更舒适。新增设的S档，提高加速能力，增加驾驶乐趣。Multitronic无级/手动一体式变速箱的最迷人之处，就在于它最终克服了自动变速箱和手动变速箱的一切不足，一举超越二者的各项性能，实现了汽车变速箱技术的大飞跃。舒适与豪华背后，是Audi细致入微的尖端科技，车载冰箱专为行驶移动的Audi A6而设计，耐颠簸、倾斜。工作状态高度稳定。高品质的TV/DVD系统安全融入Audi A6原有结构，功能多样，而且极易操作，电动高级桃木办公桌可谓符合人体工程的精心之作，只需轻触按钮，就能打开或放下桌板，可延伸，可调角度。 Audi A6 外观造型形态分析： 在外形设计方面，与上一代Audi A6相比，全新Audi A6在外观上的最大变化是，前脸上原本被前保险杠分开的散热和进气格栅变成了一个完整的梯形格栅。这种Audi家族最新成员的标志性前脸设计将复古、经典与现代、时尚有机地融为一体，既透着Audi的创始人霍希在上世纪30年代统治德国顶级豪华车市场时的威严，又体现出Audi自战后复兴以来突出科技和运动特点的品牌理念。 尾部上方由圆润的流线型改为略微翘起的棱角，具有扰流板的功效，可使车辆在高速行使时获得足够的抓地力，从而增强了高速行使状态下车辆的操控性和安全性，同时也使尾部造型更显硬朗和运动化。 Audi产品被公认为极致经典的低悬式车窗设计以及类似跑车的车顶轮廓现在变得更具张力，动感十足：低平的腰线和向后上扬的肩线把整个车身勾勒出蓄势待发、呼之欲出的动感神