《化工工艺学》课程设计任务书
一、课程设计的目的
通过课程设计，旨在使学生了解化工工艺基本原理、重要工艺过程、设备的构造及工程设计基本内容，初步掌握化工工艺设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、收集和查阅文献资料的能力、分析和解决工程实际问题的能力、独立工作和创新能力。课程设计的任务是：学生能综合运用所学理论知识和所掌握的各种技能，通过独立思考和锐意创新，在规定的时间内完成指定的化工工艺的设计任务，并通过设计说明书及设计图形式正确表述。
二、设计任务及要求
1、设计题目
5.5/ 9 / 13万吨/年二甲醚生产工艺设计
2、设计条件
1）工艺路线：自选
2）原料：工业级甲醇；产品纯度根据工业要求
3）操作压力、操作温度、运行时间：年生产7440小时
4）设备选型：自选
3、设计任务
1）设计方案简介：对给定或选定的工艺流程进行简要的论述。
2）主要设备的工艺设计计算：包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计。对甲醇回收塔的操作参数及设备参数、流体力学参数做详细设计算，二甲醚精馏塔回收塔粗略计算
3）典型辅助设备的选型和计算：包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。
4）工艺流程简图：以单线图的形式绘制，标出主要设备和辅助设备的物流量、能流量和主要化工参数测量点。
6）编写设计说明书：包括设计任务书、目录、设计方案简介与评述、工艺设计及计算、主要设备设计、设计结果汇总表、参考资料等内容，并附带控制点的工艺流程图。
三、设计时间进程表
四、课程设计说明书格式要求
1.标题页
2.设计任务书
3.目录
4.设计方案选择
5.工艺流程图及说明
6.物料、能量衡算及附图（工艺物料流程图、输入输出平衡表）
7.主体设备的设计
8.辅助设备的计算与选型
9.设计结果概要或设计一览表
10.结论与设计过程中存在的问题
11.收获与体会
12.参考文献
13.附图带控制点的工艺流程图
其他要求
1、内容完整，条理清晰, 书面清洁，字迹工整；计算要求方法正确, 计算公式和所用数据必须注明出处；图表应能简要表达计算的结果。
2、计计算书目录要有序号、内容、页码；
3、计计算书要有封面和封底，均采用A4纸,横向装订成册。
五、评分标准
每个学生要全面认真地完成课程设计所规定的设计内容，认真复习教材内容，查阅有关设计规范、手册等资料，独立按时完成任务；正确综合运用所学的基础理论，来分析和解决课程设计中的问题；掌握课程设计的设计方法和计算方法，方案设计要正确，步骤要清楚、简练、正确；设计说明书、计算书要求逻辑清晰、层次分明、书写整洁，图纸表达内容完整、清楚、规范。
评定标准
A、设计方案合理、有创新、参数选取恰当、公式应用正确、计算无误、说明书文字流畅、内容简明扼要、无遗漏；设计图纸尺寸与计算相符、图面整洁、且符合要求。视情况可给91-100分；
B、设计方案合理、参数选取恰当、公式应用正确、计算无误、说明书文字流畅、内容简明扼要、设计图纸尺寸与计算基本相符、图面整洁、且符合要求。视情况可给81-90分；
C、设计方案比较合理、公式应用正确、计算无误、说明书文字流畅、内容简明扼要、设计图纸尺寸与计算基本相符、且基本符合要求。视情况可给71-80分；
D、设计方案基本合理，公式应用、计算基本正确，说明书内容简明扼要，设计图纸尺寸基本符合要求。视情况可给61-70分；
E、设计方案一般、公式应用、计算不准确、说明书内容不全、设计图纸不符合要求。不及格。
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;
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
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）
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
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
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。
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
119二甲醚生产工艺及其应用技术分析 徐玉国，韩兆君 （烟台南山学院，山东烟台265713） 摘要：本文综述了二甲醚的性质、生产工艺以及二甲醚的主要应用,同时展望了二甲醚作为清洁燃 料的发展前景。 关键词：二甲醚；生产工艺；应用 1概述 能源是发展农业、工业、国防和改善人民生活的重要物质基础，是一切生产技术变革的前提。尽管我国有丰富的资源，但存在一些不利方面，主要表现在：人均占有量少，地理分布不均，单位产值耗能高。另外，随着经济发展，汽车工业产销量大增，其直接后果是汽车尾气污染，造成环境问题日益严重，这不仅造成经济上的重大损失，对人体健康也有极大危害。因此清洁能源开发也为世界各国所重视。 近年来，二甲醚作为一种新型清洁能源,特别是作为车用燃料，引起了人们的关注,对二甲醚生产工艺的研究已成为世界各国的研究热点 二甲醚(Dimethyl ether，缩写为DME)在常温常压下是一种无色气体，具有轻微的醚香味，毒性很低，人吸入或经皮肤吸收过量二甲醚会引起麻醉、失去知觉和呼吸器官损伤；具有较优良的环境性能指标，不致癌，不会对大气臭氧层产生破坏作用；为无色易液化气体，燃烧时火焰略带光亮；具有良好的混溶性，可以与大多数极性和非极性有机溶剂混溶，如能溶于汽油、四氯化碳、苯、氯苯、丙酮及乙酸甲酯等，加入少量助剂后可以与水以任意比例互溶。二甲醚基本的物理性质见表1。 表1二甲醚的物理性质 分子式：CH3OCH3蒸气压：0.53MPa(20℃) 摩尔质量：46.07燃烧热(气态)：1455kJ/mol 沸点：-24.9℃蒸发热：476.4kJ/kg(-24.8℃) 熔点：-141.5℃自燃温度：350℃ 闪点：-41℃爆炸极限(空气中)：3.45～26.7vol％临界压力：5.32MPa在水中的溶解度：35.3%(wt)(24℃)临界温度：128.8℃密度：0.661kg/l(20℃) 2合成二甲醚的生产工艺 2.1甲醇脱水合成工艺 目前生产的二甲醚基本上由甲醇脱水制得，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。 （1）液相法是将甲醇与浓硫酸混合并加热到140℃，脱水制得二甲醚。该工艺比较落后，产品后处理也比较困难，设备易腐蚀，环境污染严重，因此目前已少采用。 （2）气相法是将甲醇加热蒸发，甲醇蒸气通过催化剂床层气相脱水制得二甲醚。常用的催化剂为活性氧化铝、结晶硅酸铝等。气相法的工艺过程主要由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。 2.2直接合成工艺 一步法合成二甲醚即合成气在同一反应器 2008年第12期2008年12月 化学工程与装备 C hem i cal E ngi neer i ng&E qui pm en t
合成气制二甲醚工艺 目前合成气合成二甲醚的生产工艺主要有两步法和一步法两种，两步法是经过甲醇合成和甲醇脱水两步过程得到DME，一步法是合成气直接生产DME，新开发的工艺有二氧化碳加氢合成二甲醚和生物质间接液化制取二甲醚。 1、两步法制二甲醚 两步法制二甲醚是以合成气为原料由低压法制得甲醇后,甲醇再经脱水制得DME，其主要过程如图1所示： 图1两步法合成二甲醚流程简图 其中甲醇脱水制二甲醚的方法又包括液相甲醇脱水法和气相甲醇脱水法液相甲醇脱水是将甲醇与浓硫酸混合加热使甲醇脱水得到二甲醚,浓硫酸起到催化剂的作用该工艺具有反应温度低,原料转化率和二甲醚的选择性高的优点,但是产品后处理比较困难,而且浓硫酸的存在使设备腐蚀严重,并且产生大量的废液,带来很大的环境污染,限制了此工艺的发展"目前国内仅有武汉硫酸厂和山东久泰化工科技有限公司开发此工艺。 在液相脱水制DME基础上，为了避免液体酸作为甲醇脱水剂时产生的设备腐蚀问题,美孚公司和意大利的ESSO公司开发了以固体酸为催化剂的甲醇气相脱水技术，气相甲醇脱水法的基本原理是将甲醇蒸汽通过固体酸催化剂脱水生成二甲醚，目前常用的催化剂主要有沸石、氧化铝、二氧化硅/氧化铝、阳离子交换树脂等，由于甲醇脱水反应是放热反应，因此维持适宜的反应温浙江大学博士学位论文合成气合成二甲醚和乙二醇研究综述度是气相甲醇脱水法的关键，两步法制二甲醚的反应条件温和，副反应少，二甲醚的选择性和产品的纯度高，但是由于需要从合成气开始生产甲醇，导致合成气的转化率低，生产流程长，并且需要经过甲醇分离精制过程，使得整个工艺的成本增加，即使购买成品甲醇直接脱水制得二甲醚，也容易受到甲醇价格的影响，而使成本难以控制。 2、一步法制二甲醚 合成气直接制二甲醚被称为“一步法”，一步法合成二甲醚由甲醇合成和甲醇脱水两个过程组成，同时还存在水汽变换反应，由于受到热力学的限制，甲醇合成反应的单程转化率一般较低，而由合成气一步法合成二甲醚，采用具有合成甲醇和甲醇脱水两种功能的复合催化剂，由于催化剂的协同效应，反应系统内各个反应相互祸合，生成的甲醇不断转化为二甲醚，合成甲醇不再受热力学的限制，与传统的经甲醇合成和甲醇脱水两步得到DME两步法，相比，一步法具有流程短、操作压力低、设备规模小、单程转化率高等优点，经济上更加合理，但缺点在于二甲醚的选择性低，产物的纯度不高。 目前国内外一步法合成二甲醚的反应工艺主要包括固定床工艺和浆态床工艺两大类：（1）固定床工艺 该工艺采用固定床作为合成二甲醚的反应器，合成反应在固体催化剂表面进行，在此工艺中，若采用贫氢合成气为原料气，催化剂表面会很快积碳，因此须使用富氢合成气为原料气，固定床一步法制取二甲醚的优点是具有较高的CO转化率，该方法具有简单高效的优点，但由于二甲醚合成反应是强放热反应，反应所产生的热量如果无法及时移走，致使催化剂床层局部区域产生热点，进而导致催化剂铜晶粒长大，从而导致催化剂活性降低甚至失去活性，同时，在目前所使用的催化剂上，具有催化甲醇合成的功能团和具有催化甲醇脱水功能的酸
浅议二甲醚的合成工艺 【摘要】二甲醚（简称DME）习惯上简称甲醚，为最简单的脂肪醚，分子式C2H6O，是乙醇的同分异构体，结构式CH3―O―CH3，分子量46.07，是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品。DME因其良好的理化性质而被广泛地应用于化工、日化、医药和制冷等行业，近几年更因其燃烧效果好和污染少而被称为“清洁燃料”，引起广泛关注。 【关键词】二甲醚；设计；工艺 1.DME的用途[1] 1.1用作制冷剂和发泡剂 由于DME的沸点较低，汽化热大，汽化效果好，其冷凝和蒸发特性接近氟氯烃，因此DME作制冷剂非常有前途。国内外正在积极开发它在冰箱、空调、食品保鲜剂等方面的应用，以替代氟里昂。关于DME作发泡剂，国外已相继开发出利用DME作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑聚酯泡沫的发泡剂。发泡后的产品，孔的大小均匀，柔韧性、耐压性、抗裂性等性能都有所增强。 1.2 DME用作燃料 由于DME具有液化石油气相似的蒸气压，在低压下
DME 变为液体，在常温、常压下为气态，易燃、毒性很低，并且DME的十六烷值（约55）高，作为液化石油气和柴油汽车燃料的代用品条件已经成熟。由于它是一种优良的清洁能源，已日益受到国内外的广泛重视。在未来十年里，DME 作为燃料的应用将有难以估量的潜在市场，其应用前景十分乐观。可广泛用于民用清洁燃料、汽车发动机燃料、醇醚燃料。 1.3 DME用作化工原料 DME作为一种重要的化工原料，可合成多种化学品及参与多种化学反应：与SO3反应可制得硫酸二甲酯；与HCL 反应可合成烷基卤化物；与苯胺反应可合成N，N-二甲基苯胺；与CO反应可羰基合成乙酸甲酯、醋酐，水解后生成乙酸；与合成气在催化剂存在下反应生成乙酸乙烯；氧化羰化制碳酸二甲酯；与H2S反应制备二甲基硫醚。此外，利用DME还可以合成低烯烃、甲醛和有机硅化合物。 2.DME工艺说明及设计 2.1设计依据 本项目基于教科书上的教学案例，通过研读大量的关于DME性质、用途、生产技术及市场情况分析的文献，对生产DME的工艺过程进行设计的。 2.2设计方法[2] 2.2.1液相甲醇脱水法制DME
二甲醚的生产方法比较及市场预测 能源、环境和人口是当今全球进展战略的三大咨询题。能源是国民经济进展的基础资源和重要战略物质。石油产品是国民经济的“血液”。按照已探明的能源储量推测：全球石油可再坚持30~50年。与许多国家相比，我国的石油贮藏量并不多，因此受石油危机的阻碍也更大。面对石油的短缺，能源的不可再生性，以及国际上对环境的要求日高，国外早已提出代用燃料和燃料清洁化的开发方向。我国政府也已意识那个咨询题的严肃性，近期又反复强调抓紧开展这项工作。因此，近年来二甲醚的开发受到了越来越多的关注。 二甲醚是碳一化学中的一个拳头新产品，一样通过甲醇脱水获得。二甲醚亦称甲醚（CH3）2O，缩写DME，无色无毒气体或压缩液体，沸点-24℃，凝固点-140℃。其用途广泛，它不仅是一种重要的化工原料（可用于许多精细化学品的合成），而且也是一种清洁燃料和燃料添加剂；还可作为汽油和烯烃的中间体；在制药，农药等化学工业中有许多专门的用途；能够替代氯氟烃类（即CFC物质）用作溶胶喷射和制冷剂；高纯度的二甲醚可用作麻醉剂；此外，二甲醚还能够成为都市煤气和液化气的代用品，也可作为汽车燃料。 2、二甲醚的生产方法比较 2.1生产方法 工业上制取二甲醚的生产方法要紧有以下四种： （1）甲醇脱水法； （2）在生产甲醇时作为副产物经分离，精制而得到；
（3）合成气直截了当合成二甲醚（进展方向，目前正进行工业装置的中试时期）； （4）甲酸甲酯催化分解； 现时期大多数工业生产都采纳甲醇脱水法，该法有如下技术路线： A、以浓硫酸脱水反应 B、添加磷酸铝高温反应 C、催化反应 在以上三种技术中，浓硫酸脱水反应的方法，设备腐蚀严峻，操作条件差；磷酸铝高温反应的方法，甲醇转化率及二甲醚的选择性均较低。而改性固体酸催化的方法，尽管温度和压力条件要求较低，生产操纵比较容易，便于连续化工业生产，但甲醇蒸汽与固体催化剂表面接触面积有限，存在转化率低，二甲醚气体与反应气不易分离等缺点。针对以上情形，阳离子型液体催化反应法是近几年成功开发的一项专利技术，它采纳“液-液-气”工艺路线，甲醇分子与催化剂分子接触充分，因而转化率高，二甲醚气体极易脱离液相。而且投资少，能耗低，收率高、成本低，且具较强的市场竞争力。 2.2反应特点 该方法的特点为： （1）催化剂的再生与反应过程是同步的，即在产气的同时就完成了催化剂的再生。 （2）液体甲醇在较低温度（＜130℃），较低压力（＜0.1MPa）条件下脱水。 （3）反应平和稳固，能耗少，易操纵。 （4）无污染、无腐蚀。
年产10万吨的二甲醚生产工艺设计 摘要：本设计为年产10万吨二甲醚的初步工艺设计，在设计说明书中，简单介绍了二甲醚的性能、主要用途、生产现状和发展趋势，本设计结合了湖南雪纳新能源有限公司的生产现状，确定以甲醇脱水法作为本设计的工艺生产方法。在设计过程中，根据设计任务书的要求，通过物料衡算和热量衡算，以确定设备工艺参数和消耗工艺指标，同时对二甲醚生产过程中的安全注意事项及“三废”治理作了相关说明，对整个装置进行了简单的初步技术经济评价。绘制了相应的设计图纸，设计图纸包括工艺流程图、主要设备图的装配图、设备的平面布置图等。 关键词：二甲醚；甲醇；工艺设计 目录 摘要 前言 1 文献综述 (1) 1.1 二甲醚概述 (1) 1.1.1 二甲醚的发展现状 (1) 1.1.2 二甲醚的传统领域的应用及其拓展 (1) 1.2国内二甲醚市场简况 (2) 1.2.1现状 (2) 1.2.2 国内市场预测 (4) 1.3国外二甲醚市场简况 (5) 1.3.1现状 (5) 1.3.2 国外市场预测 (6) 1.4 原料说明 (7) 1.6 二甲醚的主要技术指标 (8) 1.6.1技术要求 (8) 1.6.2试验方法 (9) 2 DME产品方案及生产规模 (11) 2.1 产品品种、规格、质量指标及拟建规模 (11) 2.2 产品规格、质量指标 (11) 2.3 产品方案分析及生产规模分析 (12) 3 工艺流程介绍 (12) 3.1生产方法简述 (12) 3.2工艺流程说明 (14) 3.3生产工艺特点 (16) 3.4主要工艺指标 (16) 3.4.1 二甲醚产品指标 (16) 3.4.2 催化剂的使用 (17)
二甲醚事故现场处置方案 我厂二甲醚生产装置年生产能力20万吨，罐区容量1万方，构成重大危险源。二甲醚易燃、易爆、有毒，在设备失效、泄漏、操作失控或自然灾害情况下，存在发生火灾、爆炸、人员中毒等严重事故的潜在危险。为防止二甲醚在由于各种原因造成火灾、爆炸及其它危害时，能及时控制危害源，抢救受伤人员，扑灭火灾，制定现场处置方案。 1、事故特征与成因 1．1、生产设备串气至二甲醚球罐发生爆炸着火。 1．2、二甲醚装置、球罐发生泄漏、溢流或被引燃着火。 1．3、操作人员责任心差，未按照相关规程操作或超出指标要求。 1．4、界区内违章动火作业造成事故。 1．5、雷击、静电等原因造成着火、爆炸事故。 1．6、装置区内设备腐蚀、老化造成设备本身存在缺陷。 1．7、由于电气、仪表本身质量问题或存在缺陷造成工艺事故。 1．8、由于灌装操作不当或外来人员违章行为造成事故。 2、应急组织与职责 2．1、应急组织 二甲醚车间成立事故应急自救小组，作为事故初期救援及处理的机构。 组长：二甲醚车间主任 副组长：二甲醚车间副主任、当班值班长 成员：中控室操作、罐区、灌装现场及巡检人员。 紧急电话：6070（二甲醚车间办公室电话） 2．2、应急自救小组职责 2．2．1、分析存在的危险有害因素，制定二甲醚事故预防及应急处置措施。 2．2．2、告知从业人员作业场所和工作岗位存在的危险有害因素、防范措施和事故应急处置措施，督促各单位对干部职工进行应急处置措施贯彻学习和演练，提高应急救援能力。
2．2．3、发生事故后立即组织自救，防止事故扩大，将事故危害降到最低。 2．2．4、根据事故情况及应急自救程度，对抢险救灾方案进行决策指挥，确定相应报警级别和应急救援级别，对应急救援工作中发生的争议问题进行裁决和紧急处理。 2．2．5、指挥、调度我厂医疗抢救，后勤支援等工作，调度解决抢险救灾所需资金和救灾物资。 2．2．6、督察应急处置人员的行动，保护现场抢救和现场以外其他人员的安全。 2．2．7、对事故秩序维护、事故调查、事故善后处理、恢复生产等工作进行检查和督促落实 2．2．8、宣布应急恢复、应急结束。 2．3、应急处置自救小组成员的职责 2．3．1、组长是处理灾害事故的全权指挥者，在副组长的协助下，制定事故的处置计划。 2．3．2、技术负责人是组长处理灾害事故的助手，在组长领导下开展工作。 2．3．3、安全负责人根据批准的事故处置计划，按照安全规程规定，对抢险救灾工作的入井人员进行控制，对安全实行有效监督。 2．3．4、救护负责人对救护行动具体负责，全面指挥、领导应急救护队，根据事故处置计划所规定的任务，完成对人员的救援和事故处理。 2．3．5、领导小组各成员应在组长、副组长的领导下开展工作。 2．4、现场应急自救指挥中心 当事故进一步扩大时，我厂成立二甲醚事故应急处置自救指挥中心，，作为我厂应急处置事故的最高决策机构。 组长：厂长 副组长：我厂分管保卫、经营、安全、设备、生产、环保的副厂长 成员：我厂有关总工、各业务部室负责人、联合车间负责人，安全管理部有关人员等。 应急处置自救指挥中心应指定专责联系电话。 应急处置自救指挥中心下设：
. 毕业设计 题目：年产20万吨甲醇制二甲醚工艺设计学院：化学与材料工程学院 专业：化学工程与工艺 姓名： 学号： 完成时间：
设计说明 作为液化石油气（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。目前生产的二甲醚基本上由甲醇脱水制得，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，本设计采用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。气相法的工艺过程主要由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。 甲醇气相法合成二甲醚是目前国内外二甲醚生产的主要工艺，该法以精甲醇为原料，脱水反脱水和二甲醚精馏等工艺。目前国外公布的大型二甲醚建设项目绝大多数采用两步法工艺技术，说明甲醇气相法有较强的综合竞争力。 关键词：二甲醚，甲醇，工艺设计
Design specification As LPG and oil alternative fuel, DME has drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar for LPG, and don’t produc e 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[2]. This process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. Methanol gas phase method synthesis of dimethyl ether is at home and abroad and dimethyl ether, the main technology of production with fine methanol as raw materials, dehydrated, reaction by-products less, dimethyl ether purity of 99.9%, the craft is mature, the device wide adaptability, simple post-treatment, can be directly built in methanol production factory, also can be built in other public facilities good the methanol production factory. The law should pass methanol synthesis, methanol distillation, methanol dehydration and dimethyl ether distillation, etc. At present foreign large dimethyl ether released most of the construction project by two-step process technology, explain methanol gas phase method has the strong comprehensive competitive power. Key words: dimethyl ether, methanol, process design