利用ASPEN PLUS 做设计——年产5万吨二甲醚精馏工段工艺设计

二甲醚分离装置中的精馏工段工艺设计__本科毕业设计论文摘要本设计主要针对分离中的精馏工段进行工艺设计，分离二甲醚、甲醇和水三元体系。

查阅相关资料充分了解二甲醚的性质、用途及其现有的分离工艺。

结合实际情况提出分离工艺。

通过基础数据的查找、处理得到相应条件下的基础数据。

精馏塔采用浮阀塔，本设计较为突出的特点有以下几点：（1）塔顶采用液氨冷凝，用来准确控制回流比。

（2）塔板结构设计中精馏段采用单溢流，提馏段则采用双溢流。

塔底采用水蒸汽加热，以提供足够的热量。

再通过计算得出理论板数为7.76块，塔效率为0.292，实际板数为27块，进料位置为提馏段向上第十六块，在浮阀塔主要工艺尺寸的设计计算中得出精馏段塔径为1.6m，提馏段塔径为2.1m。

有效塔高15.5m。

通过浮阀的流体力学验算，用AutoCAD绘制负荷性能图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；甲醇；水；三元体系；分离AbstractThe design conducts process programming to separate ternary system of dimethyl, methanol and water mainly based on distillation processes in separation. understanding the nature, application and existing separation process of dimethyl through searching relevant information. proposing separation process with actual situation.Basic data of corresponding conditions was obtained by searching and handling basic data. the float valve tower was considered as the primary device of distillation operation, there are several points for the innovation characteristic of the design: (1) liquid ammonia condensate in the top of the tower, it Was used to control reflux ratio accurately. (2) the rectifying sectionutilizes single overflow and the stripping section utilizes double overflow in design of trays structure.Water vapor provide enough heat in tower bottom. Theoretical plate number of 7.76, tower efficiency of 0.292, The actual number of trays of 27, Feed location locates in sixteenth trays above the stripping section by calculation, Column diameter of the rectifying section of 1.6 meters, column diameter of the stripping section of 2.1 meters and effective tower height of 15.5 meters in the main process size design calculations of float valve tower. each index data are in line with standards In order to ensure the smooth progress of the rectification process and improve efficiency as much as possible by checking hydrodynamics of float valve tower which drawed load performance with Auto CAD.Keywords: DME ; Methanol ; Water ; Ternary system ; Separation毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

摘要：本文的主要内容为生产高密度聚乙烯装置中的聚合阶段的工艺流程设计、工艺计算、物料和能量衡算及主要设备的计算。

本工艺的聚合机理属于阴离子配位聚合。

乙烯单体是具有π-π共轭体系的烯类单体，处于络合状态的铝钛活性中心，使乙烯单体双键上的电子云密度减少，从而打开乙烯双键，使乙烯单体不断在铝钛活性中心处聚合。

目前，工业生产高密度聚乙烯的方法主要有液相法（又分为溶液法和淤浆法）和气相法（物料在反应器中的相态类型）。

本设计选用的工艺是日本三井石化公司低压淤浆法生产高密度聚乙烯，该工艺以高纯度乙烯为主要原料, 丙烯或1-丁烯为共聚单体, 己烷为溶剂, 采用高效催化剂, 在72～85℃条件下进行低压聚合反应。

聚合的淤浆经分离干燥, 混炼造粒得到各种性能优良的HDPE产品。

在聚合反应釜的计算中，首先由主要反应方程式和转化率确定物料质量，再由质量换算体积从而确定反应釜的容积。

其次，根据反应类型、目的及物性特征确定反应釜的类型和冷凝器的类型。

关键字：高密度聚乙烯催化剂工艺反应釜冷凝器目录1.绪论 (1)1.1聚乙烯概述 (1)1.2高密度聚乙烯概述 (5)1.3聚乙烯发展现状 (8)1.4生产工艺研究新进展 (9)2.生产方案的确定 (13)2.1生产工艺的介绍 (13)2.2生产工艺确定 (21)3.生产流程简述 (24)3.1流程简述 (24)3.2工艺流程简图 (26)4.工艺计算书 (27)4.1物料衡算 (27)4.2热量衡算 (29)4.3第二釜顶冷凝器 (31)5.主要设备的工艺计算及设备选型 (33)5.1第二釜式反应聚合釜(R-202) (33)5.2第二釜顶冷凝器 (35)5.3主要装置设备一览表 (38)6.原材料、辅助原料的规格及消耗定额 (41)6.1主要原材料及辅助原料的规格 (41)6.2原材料、辅助原料的消耗定额 (44)7.产品后期处理 (48)7.1杂志影响及消除 (48)7.2包装与储运 (49)7.3回收利用再生处理技术 (49)8.结论 (52)设计体会及收获 (53)参考文献 (54)致谢 (55)1.绪论1.1聚乙烯概述[1]1.1.1聚乙烯简介1.1.1.1 聚乙烯基本概述聚乙烯英文名称为：polyethylene ，简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。

年产5万吨甲醇双塔精馏工艺设计The Two-tower-distillation Process Design of50Kt/a Methanol目录摘要 ....................................................................................................................... Abstract ................................................................................................................引言 .......................................................................................................................第1章综述...................................................................................................1.1 甲醇的性质和用途 ....................................................................................................1.1.1 甲醇的性质..............................................................................................................1.1.2 甲醇的用途..............................................................................................................1.2 甲醇的发展状况 ........................................................................................................1.2.1 甲醇的生产工艺发展 .............................................................................................1.2.2 甲醇市场状况 .........................................................................................................1.2.3 甲醇的发展方向 .....................................................................................................第2章工艺流程...............................................................................................2.1 甲醇精馏工艺的概况 ................................................................................................2.1.1 精馏原理..................................................................................................................2.1.2 甲醇精馏的任务 .....................................................................................................2.1.3 甲醇精馏工艺流程的选择 .....................................................................................2.1.4 甲醇精馏设备的选择 .............................................................................................2.1.5 甲醇精馏操作压强的选择 .....................................................................................2.1.6 甲醇精馏物料进料热状态的选择 .........................................................................2.1.7 甲醇精馏加热方式的选择 .....................................................................................2.2 甲醇双塔工艺流程说明 ............................................................................................第3章工艺计算...............................................................................................3.1 物料衡算.....................................................................................................................3.1.1 预塔物料衡算 .........................................................................................................3.1.2 主塔物料衡算 .........................................................................................................3.2 热量衡算.....................................................................................................................3.2.1 预塔的热量衡算 .....................................................................................................3.2.2 主塔的热量衡算 .....................................................................................................3.2.3 精馏系统能量结果汇总 .........................................................................................第4章精馏塔和接管的设计...........................................................................4.1 设计任务和条件： ....................................................................................................4.2 设计方案的确定 ........................................................................................................4.3 塔板数的确定 ............................................................................................................4.3.1 各点的甲醇摩尔分数 .............................................................................................4.3.2 处理能力..................................................................................................................4.3.4 最小回流比..............................................................................................................4.3.5 理论板数..................................................................................................................4.3.6 进料位置..................................................................................................................4.3.7 全塔效率的估算 .....................................................................................................4.3.8 实际板数..................................................................................................................4.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据 ........................................................................4.4.1 操作压力及温度 .....................................................................................................4.4.2 平均摩尔质量的计算 .............................................................................................4.4.3 平均密度及体积流量的计算 .................................................................................4.4.4 平均粘度的计算 .....................................................................................................4.4.5 平均表面张力的计算 .............................................................................................4.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 ....................................................................................4.5.1 塔径计算..................................................................................................................4.5.2 塔总体高度计算 .....................................................................................................4.5.3 塔体壁厚计算 .........................................................................................................4.6 塔板主要工艺尺寸的计算 ........................................................................................4.6.1 溢流装置的计算 .....................................................................................................4.6.2 塔板布置及浮阀数目与排列 .................................................................................4.7 塔板流体力学验算 ....................................................................................................4.7.1 汽相通过浮阀塔的压降 .........................................................................................4.7.2 淹塔..........................................................................................................................4.7.3 雾沫夹带..................................................................................................................4.8 塔板负荷性能图 ........................................................................................................4.8.1 雾沫夹带线..............................................................................................................4.8.3 液相负荷上限线 .....................................................................................................4.8.4 漏液线......................................................................................................................4.8.5 液相负荷下限线 .....................................................................................................4.9 接管计算.....................................................................................................................4.9.1 进料管......................................................................................................................4.9.2 回流管......................................................................................................................4.9.3 塔底出料管..............................................................................................................4.9.4 塔顶蒸汽出料管 .....................................................................................................4.9.5 塔底蒸汽进气管 .....................................................................................................4.9.6 浮阀塔设计计算结果总表 .....................................................................................结论 .......................................................................................................................致谢 ......................................................................................... 错误！未定义书签参考文献 ...............................................................................................................附录 (48)年产5万吨甲醇双塔精馏工艺设计摘要：甲醇是无色、透明、高度挥发、易燃的液体，略有酒精气味，分子式为CH3OH。

本科毕业设计( 2013 届)题目：年产5 万吨二甲醚分离工段工艺设计学院：化学化工学院专业：化学工程与工艺学生姓名：XX 学号：XXXXXXXXX 指导教师：XXXX 职称（学位）：讲师完成时间：2013 年 5 月20 日成绩：XXXX 教务处制学位论文原创性声明兹呈交的学位论文，是本人在指导老师指导下独立完成的研究成果。

本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方式标明。

本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。

声明人（签名）：年月日目录摘要.............................................................................................. 错误！未定义书签。

英文摘要.......................................................................................... 错误！未定义书签。

1. 引言 (3)1.1 二甲醚的基本性质及用途 (3)1.2 工业现状及发展趋势 (5)1.2.1 二甲醚生产现状 (5)1.2.2 我国二甲醚工业的市场前景 (5)1.3 设计任务和要求 (6)2. 二甲醚生产及工艺流程 (8)2.1 二甲醚生产方法介绍 (8)2.2 二甲醚分离装置流程及其介绍： (9)2.2.1 物料衡算流程图： (9)2.2.2 工艺流程介绍： (9)3. 工艺计算 (10)3.1 物料衡算 (10)3.1.1 冷凝器的物料衡算 (10)3.1.2 吸收塔的物料衡算 (11)3.1.3 闪蒸罐的物料衡算 (15)3.1.4 二甲醚精馏塔的物料衡算 (17)3.1.5 甲醇精馏塔的物料衡算 (18)3.2 热量衡算 (20)3.2.1 各物质在不同温度下的比热容 (20)3.2.2 冷凝器的热量衡算 (20)3.2.3 吸收塔的热量衡算 (21)3.2.4 闪蒸罐的热量衡算 (22)3.2.5 二甲醚精馏塔的热量衡算 (23)3.2.6 甲醇精馏塔的热量衡算 (24)4. 二甲醚精馏塔设备计算 (25)4.1 密度的计算 (25)4.1.1 基础数据 (25)4.1.2 精馏塔各部分密度的计算 (25)4.2 表面张力的计算 (27)4.3 塔板数的确定 (28)的确定 (28)4.3.1 最小回流比Rmin4.3.2 实际回流比R (29)4.3.3 最小理论板的确定 (29)4.3.4 全塔理论板数的确定 (29)4.3.5 精馏段和提馏段理论板数的确定 (29)4.3.6 实际板数的确定 (29)4.3.7 精馏段和提馏段实际板数的确定 (30)4.4 精馏塔主要尺寸计算 (30)4.4.1 流量计算 (30)4.4.2 塔径的计算 (32)4.4.3 塔体总高度的确定 (33)4.5 塔板结构设计 (34)4.5.1 精馏段 (34)4.5.2 提馏段 (36)4.6 塔板流体力学验算 (38)4.7 二甲醚精馏塔塔顶冷凝器的选型 (41)5.安全生产及三废处理 (45)结束语 (46)参考文献 (47)致谢 (48)年产5 万吨二甲醚分离工段工艺设计摘要：本文介绍了二甲醚的一些基本性质和用途，以及其未来的发展趋势，通过比较目前较为先进的二甲醚生产方法，选择合成气一步法生产二甲醚。

专科毕业论文（设计）题目：年产5.5万吨甲醇水溶液精馏装置工艺设计学生姓名学号指导教师院系专业应用化工技术年级2012诚信声明本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。

毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。

特此声明。

论文作者签名：日期：年月日毕业设计(论文)任务书设计题目：年产 5.5 万吨甲醇水精馏装置工艺设计函授站：陕西函授站学生姓名：张恩智指导老师：刘明丽1 设计的主要任务及目标：设计—筛板式精馏塔，通过该装置的设计，使学生在熟练掌握专业知识的基础上能够将理论应用到实际的生产中去，从而培养学生理论联系实际以及独立设计、创新的能力。

撰写设计计算书一份；主体设备装配图1张，工艺流程图1套原料为甲醇—水混合物，其中：甲醇含量为50%（质量分率，下同）塔顶产品中甲醇含量不低于94%塔釜残液中甲醇含量不高于0.01%进料温度为泡点，年开工时间330天2 设计的基本要求和内容：（1）完成塔设备主体部分的燃料衡算与主要设备设计计算；（2）画出塔设备的装配图；（3）画出带控制点的工艺流程图；3 主要参考文献：[1] 谭天恩.化工原理(第二版)下册[M].北京：化学工业出版社，1998：132—156[2] 匡国柱.化工单元过程及设备课程及设计（第二版）[M].北京：化学工业出版社.2007：193—236[3] 编委会.化工工艺手册[M].北京：化工工业出版社.1994：203—264 4目录一综述 (6)1.1精馏 (6)1.1.1 精馏的含义 (6)1.1.2 精馏的原理 (6)1.2相和相平衡 (7)1.3精馏的分类 (7)1.3.1 精馏的分类方式 (7)1.3.2 间歇精馏 (7)1.3.3 连续精馏 (8)1.3.4 减压精馏及其应用 (8)1.3.5 加压精馏及其应用 (8)1.3.6 常压精馏 (8)1.3.7 恒沸精馏 (9)1.3.8 萃取精馏 (9)1.4常用精馏塔的结构形式 (9)1.4.1 板式塔 (10)1.4.3 怎样合理地选择精馏塔的操作条件 (12)1.4甲醇的性质及用途 (12)二甲醇精馏塔的工艺计算 (13)2.1原始数据 (13)2.2物料衡算关键组分 (13)2.2.1摩尔分率计算 (13)2.2.2 平均摩尔质量 (13)2.2.3 物料衡算 (13)2.3塔板的计算 (14)2.3.1 水，甲醇属理想物系，可采用图解法求理论塔板层数。

二甲醚岗位操作规程第一章 产品规格及性质一 、 二甲醚产品规格目前国内商品二甲醚没有统一的产品标准。

本装臵建成投产后，产品主要作为燃料级二甲醚销售。

按合同要求，燃料级二甲醚产品规格为：二甲醚含量 ≥99.0% （wt%）H 2O 含量 ≤0.50%（wt%）1. 甲醇含量 ≤0.50%（wt%）二 、 二甲醚产品性质二甲醚，简称甲醚。

常温下为无色气体或压缩液体，有类似氯仿臭味。

结构式：分子式：33分子量： 46.07密度（液相）： 661Kg/m 3（气相）： 1.617 Kg/m 3 （20℃，空气=1）熔点： -141.5℃沸点： -24.9 ℃闪点（闭口）： -41℃表面张力： 16达因/厘米（-10℃）气体粘度： 82.5μP （0℃）蒸发热： 111.64卡/克（-24.8℃）燃烧热： 7545卡/克自燃点： 350℃比热： 0.5351卡/克〃℃临界压力： 5.37MPa临界温度： 126.9℃液态二甲醚发热量： 6903×4.1868J/kg气态二甲醚发热量： 14200×4.1868J/kg在空气中的爆炸极限：3.45～26.7%（V%）。

20℃时，约0.49Mpa下，二甲醚在水中的溶解度为35.3%（wt），甲醚在汽油中的溶解度（25℃）7.0%（wt），能溶于四氯化碳、丙酮、氯仿、乙酸甲酯等。

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。

三.原料甲醇性质化学名称：甲醇，别名：甲基醇、木醇、木精。

为有类似乙醇气味的无色透明，易挥发性液体。

OH分子式： CH3分子量： 32.04密度： 0.7913克/毫升（20℃）溶点： -97.8℃沸点： 64.65 ℃折射率（n）： 1.3290表面张力： 22.6达因/厘米粘度： 0.5945厘泊（20℃）蒸汽压： 96.3mmHg闪点： 11.11℃（闭口）， 16℃（开口）自燃点： 455℃燃烧热： 5420卡/克汽化热： 263卡/克比热： 0.599卡/克〃℃（20℃）在空气中甲醇蒸汽的爆炸极限：6.0～36.5%（V%）。

Aspen模拟甲醇脱水制二甲醚工业背景及分离要求二甲醚（DME）是一种重要的工业产品，它的主要用途是：清洁燃料、气雾剂、制冷剂、发泡剂、有机合成原料等。

特别是当其作为柴油掺烧剂和替代民用燃料液化石油气后，其呼声与日俱增。

二甲醚生产成本低，与液化石油气有较大的差价，使得二甲醚代替液化石油气成为可能，成为民用燃料的理想产品。

二甲醚的生产主要有硫酸法、甲醇气相催化脱水法、合成气直接法合成二甲醚法。

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，发属淘汰工艺；而以合成气（3H2+CO）直接法合成二甲醚的生产技术目前尚不成熟，CO2 加氢直接合成二甲醚以及催化精馏法合成二甲醚由于一些条件的限制，短时间内工业化的可能性也不大。

目前，二甲醚国内外现有大型工业生产装置主要采用技术成熟的甲醇气相催化脱水法。

汽相气相甲醇脱水法制DME气相法具有操作简单、自动化程度较高, 少量废水废气排放, 排放物低于国家规定的排放标准，DME 选择性和产品质量高等优点。

同时该法也是目前国内外生产DME的主要方法。

该方法的主要生产流程是甲醇和水进入反应器经催化剂脱水生成DME和水，转化率为80%，因而生成三组分体系，经过第一个精馏塔塔顶分出产物DME,要求其摩尔纯度达到99.9%，塔底的水和甲醇经过第二个精馏塔分离，塔顶的甲醇纯度要求达到99%，甲醇可以循环利用。

参考文献马朝伟，利用ASPEN PLUS 做设计——年产5万吨二甲醚精馏工段工艺设计，【毕业设计】，新疆工程学院，2013一、分离流程和设备参数流程图如下根据分离要求作设计规定，初试20块理论板离分离要求已经很近，变量设为回流比，最终结果如下此时两个精馏塔的操作条件分别如下：各设备的平衡参数如下塔D1塔D2各换热器依次如下塔D1温度分布图塔D2温度分布图塔D1组分分布图塔D2组分分布图塔热负荷计算Q=-0.594+0.867-0.894+1.154Gcal/hr=0.533Gcal/hr由于未求出塔的高度和具体加热方式，无法求出其操作费用。

摘要本设计是年产10万吨甲基叔丁基醚装置生产工艺设计，主要以反应工段为工艺设计对象，在借鉴了国内外成熟的MTBE生产工艺和技术的基础上，结合了吉林市地区的自然及其地理条件，按任务要求生产量设计本工艺流程。

由于我国目前是世界上汽油消耗量相当大而且用量正在大量增加的国家，而采用甲基叔丁基醚作为汽油添加剂，有提高汽油烷值和汽油燃烧效率、减少CO和其他有害物(如臭氧、苯、丁二烯等)的排放等优点，因此建设此项目具有重要意义。

我们采用的合成工艺是由混合碳四中的异丁烯和甲醇在强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂催化剂上进行反应最终合成MTBE。

此次设计采用的技术虽不是业内最先进的，但是就我们目前的实际状况来讲是最成熟的。

我们会坚持不懈地努力改进MTBE的生产工艺，望各位评委见谅。

关键词：甲基叔丁基醚异丁烯甲醇目录摘要 (Ⅰ)第1 章绪论 (1)概述 (1)MTBE生产历史和生产前景 (1)设计依据 (1) (2)工艺说明 (2)原材料规格 (2)副产品规格 (3)安全标准 (3)产品性质 (4)生产工序及工艺流程叙述 (6)生产控制一览表 (9)三废及处理 (10)第2 章计算部分 (11)物料衡算 (11)全车间物料衡算 (11)反应器物料衡算 (12)MTBE精馏塔物料衡算 (18)萃取塔物料衡算 (19)回收塔物料衡算 (21)热量衡算 (22)一器一段循环冷却器E-101热量衡算 (23)一器一段热量衡算 (23)T101B塔底出料换热器E104的热量衡算 (25)T101进料换热器热量衡算 (25)T101热量衡算（包括T101B塔底再沸器E106，T101A塔顶冷凝器E107） (26)E108热量衡算 (27)反映器部分的计算 (30)R101各段出口温度的计算 (30)R101各段密度的计算 (31)催化剂用量和床层高度的计算 (32)反应器直径的计算 (33)精馏塔的计算 (35)精馏塔物料平衡 (35)精馏塔各部分温度的计算 (36)回流比和理论塔板数 (40)进料位置的计算 (42)精馏塔全塔热平衡 (42)精馏塔塔径和塔高的计算 (43)萃取塔计算 (44)萃取塔理论级数的确定 (45)萃取塔塔径的计算 (46)萃取塔塔高的计算 (52)换热器的计算 (54)泵的计算 (55)进口阻力 (55)ϕ⨯出口钢管阻力 (56)764mm技术经济核算 (58)第 1 章绪论1.1 概述甲基叔丁基醚（MTBE）是一种高辛烷值汽油添加剂，用MTBE取代四乙基铅可减少环境污染。