【优秀毕设】年产3万吨二甲醚装置分离精馏设计

目录第一章总论 (3)1.1设计综述 (3)1.1.1设计任务的题目 (3)1.1.2设计依据 (3)1.1.3设计范围 (3)1.1.4设计指导思想 (3)1.2 设计产品性能及用途 (3)1.2.1产品性能 (3)1.3 市场需求 (4)1.4产品及原料规格 (4)第二章生产流程及生产方法的确定 (5)2.1生产方法 (5)2.2生产流程及方法选择依据和特点 (5)2.3 反应原理 (6)2.4 反应条件 (6)2.5 反应选择性和转化率 (6)2.6 催化剂的选择 (6)第三章Aspen的模拟及生产流程图 (7)3.1 化工模拟 (7)3.2 流程模拟 (7)3.2.1 流程的建立 (7)3.2.2 变量的设置 (8)3.2.3 程序的运行 (8)3.3 单元模拟 (8)3.4 流程模拟与单元模拟的关系 (8)3.5 Aspen plus流程模拟软件介绍 (9)3.5.1 Aspen plus的启动 (9)3.6 建立流程图 (11)3.7物料衡算 (12)3.7.1反应器 (12)3.7.2精馏塔 (12)3.7.3 D1回收塔 (13)3.7.4 D2回收塔 (13)3.8能量衡算 (14)3.8.1反应器 (14)3.8.2 精馏塔 (14)3.8.3回收塔 (14)3.8.4换热器 (15)第四章换热器的模拟 (16)4.1 换热器的概述 (16)4.2 换热器的连接方式 (16)4.3 Heater模型设定参数 (17)4.4 换热器的实际模拟 (17)第五章反应器的模拟 (19)5.1 反应器的概述 (19)5.2 化学计量反应器RStoic (20)5.3 化学计量反应器RStoic (20)5.4化学计量反应器RStoic的实际模拟 (20)第六章精馏塔的模拟 (24)6.1 精馏塔的概述 (24)6.2 DSTWU精馏塔的连接图 (25)6.3 DSTWU精馏塔的实际模拟 (25)6.4 精馏塔的严格计算模块RedFrac (27)第七章反应器 (29)7.1 物料衡算及热量衡算 (29)7.2催化剂的填充量 (30)7.3床层高度 (30)7.4 管束尺寸与反应管的排列 (30)7.5反应床层压降 (30)7.6机械强度的计算和校核 (30)7.7折流板 (30)7.8封头的设计 (30)第八章换热器及储槽 (31)8.1冷凝器 (31)8.2换热器 (31)8.3 储槽 (32)第九章精馏塔 (33)9.1 甲醚精馏塔物性数据记录表 (33)9.2 塔径各参数表 (33)9.3 甲醚精馏塔各构件高度（单位：m） (34)第十章回收塔 (35)10.1 回收塔的物性数据表如图 (35)10.2 甲醚精馏塔各构件高度 (35)第十一章管道及泵的选型 (36)11.1管道的选型 (36)11.2 泵的选型 (37)第十二章环境保护与安全措施 (38)12.1环境保护措施 (38)12.1.1废水处理 (38)12.1.2废渣处理 (38)12.1.3噪音处理 (38)12.2安全措施 (38)参考文献 (40)第一章总论1.1设计综述1.1.1设计任务的题目年产3万吨甲醇脱水制二甲醚初步设计1.1.2设计依据1)《化工厂初步设计文件内容深度规定》（HG/T20688—2000）[1]；2)化工工程设计相关规定；3)设计项目可行性报告。

课题名称：年产3万吨甲醇合成工艺设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

分类号编号兰州交通大学毕业论文年产3万吨二甲醚的初步工艺设计Primary for the Manufacturing Process of Dimethyl ether 30Kt/a申请学位：工学学士院系：化学化工学院专业：化学工程与工艺班级：化工1001学生XX：马学成学号： 201007042指导老师：杨西2014年04月20日XX交通大学化工学院年产3万吨二甲醚的初步工业设计姓名：马学成导师：杨西2014年04月20日XX交通大学化工学院XX交通大学毕业论文（设计）任务书院（系）：化学化工学院[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。

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。

设计结果达到了设计课题的要求，完成了二甲醚的生产工工艺的初步设计，完成了物料、热量、设备等的相关计算。

[关键词]二甲醚；甲醇；工艺设计[Abstract]As LPG and oil alternative fuel, DME has been drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar for LPG, and don’t produce bustion gas to damage the environment,so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to bee 21st century energy sources., 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 process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. The design result reached the requirements of the design issues, pleted the DME production process design, finished materials, thermal, etc-related calculations.[Keywords]dimethyl ether；methanol；process design目录前言11 文献综述21.1 二甲醚概述21.2原料说明31.3二甲醚的性质32 DME产品方案及工艺流程介绍42.1产品品种、规格、质量指标及拟建规模42.2生产方法简述42.3工艺流程说明42.4生产工艺特点52.5主要工艺指标53主要塔设备计算及选型63.1 汽化塔及其附属设备的计算选型63.2 合成塔及其附属设备的计算选型143.3 初馏塔及其附属设备的计算选型183.4 精馏塔及其附属设备的计算选型243.5 回收塔及其附属设备的计算选型304 环境保护及三废处理374.1主要污染源及主要污染物374.2设计中采取的环保措施及其简要处理工艺流程37 4.3装置危险性物料主要物性38总结39致谢40参考文献41前言二甲醚又称甲醚、木醚氧,是重要的甲醇下游产品。

年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究The technical design and research of30kt/amethanoldistillation目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)引言 (1)第1章文献综述 (2)1.1研究背景 (2)1.1.1课题的提出 (2)1.1.2课题的内容 (2)1.1.3课题的方法 (2)1.1.4课题的目的 (2)1.2甲醇的简介 (2)1.2.1甲醇的性质 (2)1.2.2甲醇的用途及其发展 (3)1.3甲醇精馏工艺主要精馏工艺 (4)1.3.1甲醇精馏工艺发展 (4)1.3.2甲醇主要精馏工艺的介绍 (4)1.3.3双塔与三塔精馏技术比较 (5) (6)1.4.1预精馏系统 (6)1.4.2 加压精馏系统 (6)1.4.3常压精馏系统 (6)1.5 甲醇三塔精馏工艺流程操作控制 (7)第2章甲醇精馏工段物料及热量横算 (9)2.1甲醇三塔精馏工艺物料衡算 (9)2.1.1预塔物料衡算 (9)2.1.2加压塔物料衡算 (10)2.1.3常压塔物料衡算 (11)2.1.4粗甲醇中甲醇回收率 (12)2.2 常压精馏塔的能量衡算 (12)第3章常压塔实际塔板数及塔径设计 (16)3.1 常压塔实际塔板数计算 (16)3.1.1常压塔理论塔板数的计算 (16)3.1.2常压塔实际塔板数的计算 (18)3.2塔高的计算 (18)第4章浮阀塔塔盘工艺设计 (20)4.1塔高设计 (20)4.2溢流堰设计 (20)4.3降液管设计 (21)4.4塔板布置及浮阀数目与排列 (22)4.4.1浮阀数目计算 (22)4.4.2浮阀数排列 (23)4.5 塔板流体力学验算及校核 (23)4.5.1气相通过浮阀塔的压降计算 (23)4.5.2降液管液泛校核 (24)4.5.3 液体在降液管内停留时间 (25)4.5.4 雾沫夹带量校核 (25)4.5.5塔板负荷性能 (26)第5章辅助设备的设计 (28)5.1 再沸器与贮罐的设计 (28)5.2接管设计 (28)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究摘要：甲醇是基本的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经济中占有重要地位。

前言二甲醚(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，，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。

DME的用途可分如下几种[1]：1．替代氯氟烃作气雾剂随着世界各国的环保意识日益增强,以前作为气溶工业中气雾剂的氯氟烃正逐步被其他无害物质所代替。

2．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。

3． 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。

4． 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。

目前，全球二甲醚总生产能力约为21万t/a，产量16万t/a左右，表1-1为世界二甲醚主要生产厂家及产量。

年产3万吨酒精工艺设计Annual Output of 30k Tons of Process Design ofAlcohol目录摘要............................................................................. Abstract........................................................................引言..........................................................................第一章概述................................................................1.1乙醇的性质及质量标准.............................................1.1.1物理性质.......................................................1.1.2化学性质.......................................................1.1.3生化性.........................................................1.1.4质量标准.......................................................1.2乙醇生产的意义及发展.............................................1.2.1乙醇生产的意义.................................................1.2.2乙醇生产发展...................................................1.3乙醇的应用领域...................................................第二章乙醇生产方法介绍....................................................2.1合成法...........................................................2.2发酵法...........................................................2.2.1淀粉质原料的发酵工艺...........................................2.2.2糖蜜原料的发酵工艺.............................................第三章工艺流程介绍及精馏塔设备选型 ....................................3.1 总生产工艺流程介绍...............................................3.1.1 原料的处理.....................................................3.1.3糖化和发酵.....................................................3.1.4浓缩...........................................................3.1.5 精馏 ..........................................................3.2 精馏概述 ........................................................3.3 塔设备选型.......................................................第四章塔设备及附件设计....................................................4.1物料衡算.........................................................4.1.1理论糖蜜消耗量.................................................4.1.2实际糖蜜消耗量.................................................4.1.3精馏塔全塔物料衡算.............................................4.2塔板数的确定.....................................................4.2.1理论板数N的求取...............................................4.2.2实际塔板数的确定...............................................4.3精馏塔操作工艺条件及相关物性数据的计算 ...........................4.4塔板主要工艺结构尺寸的计算 .......................................4.4.1塔径...........................................................4.4.2塔板工艺结构尺寸的设计与计算 ...................................4.5塔板的流动性能校核...............................................4.5.1 气相通过浮阀塔板的压降.........................................4.5.2淹塔校核.......................................................4.5.3物沫夹带校核...................................................4.5.4漏液校核.......................................................4.6 塔板的负荷性能图.................................................4.7附件设计.........................................................4.7.2 筒体与封头.....................................................4.7.3 除沫器 ........................................................4.7.4 裙座 ..........................................................4.7.5吊柱...........................................................4.7.6 人孔 ..........................................................4.8塔体高度的设计...................................................第五章塔附属设备设计.......................................................5.1确定冷凝器和再沸器的热负荷， .....................................5.2冷凝器的选择.....................................................5.3再沸器的选择.....................................................结论............................................................................致谢............................................................................参考文献........................................................................附录............................................................................年产3万吨酒精工艺设计摘要：酒精又叫乙醇，是一种用途最为广泛重要的工业产品之一。

二甲醚化工设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解二甲醚的化学性质、制备方法和工业应用。

2. 学生能掌握二甲醚生产过程中涉及的化学反应原理及催化剂的作用。

3. 学生能了解二甲醚生产过程中的设备选型、工艺流程及参数优化。

技能目标：1. 学生具备运用所学知识，设计二甲醚生产流程的能力。

2. 学生能够运用化工软件对二甲醚生产过程进行模拟、优化和分析。

3. 学生能够通过实验操作，掌握二甲醚制备的关键步骤和技巧。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到化学与化工技术在国民经济发展中的重要性，增强社会责任感和使命感。

2. 学生能够养成合作、探究、创新的学习习惯，培养科学精神和敬业精神。

3. 学生能够关注二甲醚生产过程中的环保问题，提高环保意识。

本课程针对高年级化学工程与工艺专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果。

课程注重理论知识与实践操作相结合，旨在培养学生的化工设计能力、创新能力和实践能力，为我国化工行业输送高素质的专业人才。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 二甲醚的性质与用途：介绍二甲醚的基本性质、工业应用及市场前景，对应教材第3章。

2. 二甲醚的制备方法：讲解二甲醚的合成反应原理、催化剂选择及反应条件优化，对应教材第4章。

3. 化工设计原理：阐述化工设计的基本原则、流程和参数优化方法，对应教材第5章。

4. 二甲醚生产设备与工艺：分析二甲醚生产过程中的设备选型、工艺流程及操作要点，对应教材第6章。

5. 化工软件应用：教授化工流程模拟、优化及分析软件的使用方法，以二甲醚生产为例进行实践操作，对应教材第7章。

6. 实验教学：开展二甲醚制备实验，使学生掌握实验操作技能，对应教材第8章。

教学内容安排与进度：第1周：二甲醚的性质与用途、化工设计原理；第2周：二甲醚的制备方法、催化剂选择及反应条件优化；第3周：二甲醚生产设备与工艺；第4周：化工软件应用；第5周：实验教学。

摘要目前生产二甲醚的方法不同，甲醇液相脱水法，合成气一步法，一氧化碳直接合成法，甲醇气相脱水法等。

不过，最主要的方法，气相甲醇脱水法制备二甲醚。

该工艺中，气相先将工业加热的甲醇脱水，二甲醚，冷凝和蒸发，蒸馏和类似的制造方法。

使用甲醇气相脱水法制备DME，主要做到以下几点：比较不同类型板的优点和缺点，选择了气液传质筛板塔;完成二甲醚和甲醇回收塔的分离和塔高径，板布局设计;换热器的计算，你需要选择水泵选型的类型和塔及辅助设备。

该设计包括设计说明书和图纸两部分。

说明书包括确定过程，物料平衡，热平衡，工艺设备的设计和选择，并进行初步的经济分析，如图纸，包括工艺流程图，蒸馏设备和工厂布局等图。

The process design on dimethyl ether of annualoutput 200,000 tonsAbstractThere are various methods of producing dimethyl ether, such as liquid methanol dehydration, CO2 direct synthesis, synthesis from syngas, vapor methanol dehydration and so on. At present, however, vapor methanol dehydration is the main way. In the process of vapor phase method, methanol was heated and evaporated firstly ; and then ,was dehydrated; finally, dimethyl ether was condensated and rectified.DME was produced with the method of vapor methanol dehydration in this design. The tasks finished are as follow.Including the following tasks: he advantages and disadvantages of several kinds of tower plates were compared. At last the perforated plate tower was chosen to finish the mass transfer between the vapor and the liquid; The height, diameter and arrangement of column plate of dimethyl ether separation tower and methanol recovery tower were designed; The equipment selection including the heat exchangers, pumps and affiliated facilities has also been done.The design consists of two parts, the specifications and the drawings. Determination of technological process, material balance, heat balance, process equipments design and selection, as well as a preliminary economic analysis were all included in the specifications. And the drawings were made of flow chart of the whole process, equipment drawing of rectification tower as well as the layout chart of factory.Key Words：dimethyl ether；The vapor phase methanol dehydration；process design；perforated plate tower；目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 文献综述 (2)1.1 研究现状及其意义 (2)1.1.1 二甲醚的物理性质 (2)1.1.2 二甲醚的用途及其前景 (2)1.1.3 课题研究的工艺比较 (2)2 合成塔的计算 (7)2.1 衡算物料 (7)2.2 计算催化剂床层体积 (7)2.3 反应器管数 (8)2.4 热量衡算 (8)3 DME精馏塔设计计算 (10)3.1 DME料衡算及的物精理论板数馏塔 (10)3.2 实际板层数的求取 (11)3.3 精有关物性塔的工数据的计算馏艺条件及 (12)3.3.1 操作压力的计算 (12)3.3.2 操作温度计算 (12)3.3.3 平质量均计算摩尔 (12)3.3.4 平度计算均密 (13)3.3.5 液体平面张力的计算均表 (14)3.3.6 液体平均粘度 (15)3.3.7 精馏尺寸工艺计算塔的塔体 (15)3.3.8 精的计径算馏段塔 (15)3.3.9 提馏径的计算段塔 (16)3.3.10 精高度的计馏塔有效 (17)3.4 塔板工艺尺寸的计算主要 (17)3.4.1 溢置计算流装 (17)3.4.2 塔板布置 (19)3.5 塔学验算板体力的流 (20)3.5.1 压降塔板 (20)3.5.2 液夹带沫 (21)3.5.3 漏液 (21)3.5.4 泛液 (22)3.6 精馏负荷塔板性能图段 (22)3.6.1 漏线液 (22)3.6.2 液沫带线夹 (23)3.6.3 液相负荷下限线 (23)3.6.4 液相负荷上限线 (24)3.6.5 液泛线 (24)3.7 提负荷性塔板能图馏段 (25)3.7.1 漏线液 (25)3.7.2 液带线沫夹 (26)3.7.3 液相负荷下限线 (26)3.7.4 液上相荷限线负 (26)3.7.5 液线泛 (27)3.8 精馏尺管寸计算塔接 (28)3.8.1 塔口管的气出直径顶蒸 (28)3.8.2 回的直流径管 (28)3.8.3 进料直径管的 (28)3.8.4 塔底直的径出料管 (29)4 甲醇计算精馏塔结构 (30)4.1 设案计的确定方 (30)4.2 精物馏料衡算塔的 (30)4.2.1 原料液的摩顶和塔底尔分率及塔 (30)4.2.2 原料均摩尔质顶和塔量液底的平及塔 (30)4.2.3 物衡算料 (30)4.3 塔板确定数的 (30)4.3.1 理层论求取版数的 (30)4.4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (32)4.4.1 操作压力的计算 (32)4.4.2 操度计作算温 (32)4.4.3 平算均量计摩尔质 (33)4.4.4 平度均计算密 (33)4.4.5 液体平均表面张力的计算 (34)4.5 精塔体工艺算尺馏寸计塔的 (35)4.5.1 精馏段塔径的计算 (35)4.5.2 提馏段塔径的计算 (36)4.5.3 精馏塔有效高度的计算 (37)4.6 塔板主要工艺尺寸的计算 (37)4.6.1 溢流装置计算 (37)4.6.2 塔布板置 (39)4.7 塔板体力学算的流验 (40)4.7.1 压板降塔 (40)4.7.2 液夹带沫 (41)4.7.3 液漏 (41)4.7.4 液泛 (42)4.8 精荷性能图馏塔板段负 (42)4.8.1 漏线液 (42)4.8.2 液夹沫带线 (43)4.8.3 液负相线荷限下 (43)4.8.4 液相限负线荷上 (44)4.8.5 液线泛 (44)4.9 提馏负荷图性能段塔板 (45)4.9.1 漏线液 (45)4.9.2 液沫线夹带 (46)4.9.3 液相负荷下限线 (46)4.9.4 液相负荷上限线 (47)4.9.5 液泛线 (47)4.10 精馏塔接管尺寸计算[ (48)4.10.1 塔顶蒸气出口管的直径 (48)4.10.2 回流管的直径 (48)4.10.3 进料管的直径 (49)结论 (50)参考文献 (51)致谢 ............................................................................................... 错误！未定义书签。

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。

摘要碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，简称DMC)：化学式CH3OCOOCH3，分子量为90.08，常温下为透明液体，略带香味。

难溶于水，但能与醇、酮、酯等任意比混溶。

DMC毒性很小，对金属基本上无腐蚀性。

DMC具有酯的通性，可与水发生水解反应；可与含活泼氢基团的醇、酚、胺、酯等化合物反应；与二元醇或二元酚反应生成聚碳酸酯。

DMC分子中含有羰基、甲基、甲氧基等基团，具有良好的反应性能，可代替剧毒的光气、硫酸二甲酯、氯甲烷等作为羰基化剂、甲基化剂和甲氧基化剂，成为开发一系列洁净化工工艺的新基块。

设计3万吨/年碳酸二甲酯的工厂设计。

本次设计我选用尿素直接醇解法其特点如下：（1）原料廉价易得；（2）工艺简单，易于操作；（3）反应产生的氨气可以回收利用，对环境友好，绿色无污染；（4）反应过程无水生产，避免了甲醇‐DMC‐水这复杂体系的分离问题，使后续分离提纯简单化。

通过本次实验，我学习到了工厂设计一套生产碳酸二甲酯的工艺流程的整个过程。

关键词：碳酸二甲酯，合成，工艺流程1AbstractDMC (Dimethyl Carbonate, referred to as DMC): chemical formula CH3OCOOCH3, molecular weight of 90.08, a transparent liquid at room temperature, slightly fragrant.Insoluble in water, but with alcohols, ketones, esters and other any more than compatibility. DMC toxicity is very small, essentially non-corrosive metal. DMC continuity with the ester, the hydrolysis reaction with water; can be used with active hydrogen groups with alcohols, phenols, amines, esters and other compounds reaction; and diols or polycarbonate dual phenol reaction. DMC molecules containing carbonyl, methyl, methoxy and other groups, has a good reaction performance, can replace the highly toxic phosgene, dimethyl sulfate, carbonyl chloride, etc., as agent, methyl and methoxy agent Based agent, a chemical process developed a new series of clean blocks.The design I chose direct alcoholysis of urea following features: (1) cheap and readily available raw materials; (2) process is simple, easy to operate; (3) the reaction of ammonia can be recycled, environmentally friendly, green pollution-free; (4) The reaction of water production, to avoid the complexity of methanol-DMC-water separation system, the subsequent separation and purification of simplicity.Through this experiment, I learned to design a production plant in the process of dimethyl carbonate in the whole process.Keywords：DMC Dimethyl Carbonate Synthesis Process2目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1.总论 (5)1.1设计项目 (5)1.2 碳酸二甲酯的性质和用途 (5)1.3设计原则 (5)2 碳酸二甲酯生产工艺设计 (5)2.1工艺方案的选择 (5)2.2 碳酸二甲酯生产工艺 (6)2.2.1 反应流程 (6)2.2.2反应条件及能耗 (7)2.2.3反应主要设备 (7)2.2.4催化剂的比较与选择 (7)3 物料衡算 (8)3.1流程简述 (8)3.2碳酸二甲酯合成及分离工段 (8)3.3反应精馏塔物料衡算 (9)3.4共沸精馏塔物料衡算 (10)3.5萃取精馏塔物料衡算 (10)3.6萃取剂回收塔物料衡算 (11)3.7DMC精制塔物料衡算 (12)3.8甲醇精制塔物料衡算 (12)3.9总流程物料衡算 (13)4 主要设备设计与选型 (15)4.1换热器的设计 (15)4.2 精馏塔的设计举例 (17)4.2.1精馏塔T5设计数据 (17)4.2.2计算过程： (19)4.2.3 反应精馏塔 (21)4.3泵的选型举例 (22)3附录 (24)参考文献 (27)声明 (29)41.总论1.1设计项目本课题以某石油化工厂尿素和甲醇为原料，进行年产30000吨工业碳酸二甲酯装置的工业设计，并提交设计说明书及相关工程图纸。

年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究The technical design and research of30ktamethanoldistillation目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)引言 (1)第1章文献综述 (2)1.1研究背景 (2)1.1.1课题的提出 (2)1.1.2课题的内容 (2)1.1.3课题的方法 (2)1.1.4课题的目的 (2)1.2甲醇的简介 (2)1.2.1甲醇的性质 (2)1.2.2甲醇的用途及其发展 (3)1.3甲醇精馏工艺主要精馏工艺 (4)1.3.1甲醇精馏工艺发展 (4)1.3.2甲醇主要精馏工艺的介绍 (4)1.3.3双塔与三塔精馏技术比较 (5) (6)1.4.1预精馏系统 (6)1.4.2 加压精馏系统 (6)1.4.3常压精馏系统 (6)1.5 甲醇三塔精馏工艺流程操作控制 (7)第2章甲醇精馏工段物料及热量横算 (9)2.1甲醇三塔精馏工艺物料衡算 (9)2.1.1预塔物料衡算 (9)2.1.2加压塔物料衡算 (10)2.1.3常压塔物料衡算 (11)2.1.4粗甲醇中甲醇回收率 (12)2.2 常压精馏塔的能量衡算 (12)第3章常压塔实际塔板数及塔径设计 (16)3.1 常压塔实际塔板数计算 (16)3.1.1常压塔理论塔板数的计算 (16)3.1.2常压塔实际塔板数的计算 (18)3.2塔高的计算 (18)第4章浮阀塔塔盘工艺设计 (20)4.1塔高设计 (20)4.2溢流堰设计 (20)4.3降液管设计 (21)4.4塔板布置及浮阀数目与排列 (22)4.4.1浮阀数目计算 (22)4.4.2浮阀数排列 (23)4.5 塔板流体力学验算及校核 (23)4.5.1气相通过浮阀塔的压降计算 (23)4.5.2降液管液泛校核 (24)4.5.3 液体在降液管内停留时间 (25)4.5.4 雾沫夹带量校核 (25)4.5.5塔板负荷性能 (26)第5章辅助设备的设计 (28)5.1 再沸器与贮罐的设计 (28)5.2接管设计 (28)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)年产3万吨甲醇精馏工艺设计及研究摘要：甲醇是基本的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经济中占有重要地位。

年产3万吨二甲醚的初步工艺设计本文将为您详细介绍一种年产3万吨二甲醚的初步工艺设计方案。

二甲醚（又称甲醚）是一种重要的有机化工原料，广泛用于医药、涂料、塑料、染料等行业。

年产3万吨的二甲醚工艺设计需要综合考虑原料成本、工艺效率和环保要求。

1. 原料准备：甲醇和一氧化碳是二甲醚的主要原料。

甲醇与一氧化碳通过合成气反应生成甲酸甲酯，然后通过缩合反应生成二甲酸甲酯。

最后，经过脱水反应得到二甲醚。

原料的纯度要求较高，需要经过预处理工序进行净化。

2. 反应过程：合成气反应和缩合反应通常在高压、高温条件下进行。

合成气反应采用催化剂，在合成气生成器中进行，生成甲酸甲酯。

缩合反应需要配备适当的催化剂，经过反应器反应，生成二甲酸甲酯。

3. 脱水过程：为去除反应产物中的水分，通常采用减压蒸馏或吸附脱水的方法。

减压蒸馏通过调节温度和压力，将二甲醚从混合物中分离出来。

吸附脱水则使用适当的吸附剂，将水分吸附，使得混合物中只留下纯净的二甲醚。

4. 产品提纯：为了获得高纯度的二甲醚产品，还需要进行进一步的提纯。

通常采用蒸馏和溶剂萃取等方法，将杂质分离出来，得到符合使用要求的产品。

5. 副产物利用：在二甲醚的生产过程中，会产生一些有机废气和废水。

为了减少环境污染，可以采用尾气净化和废水处理等方法，将副产物进行高效利用。

除了以上的核心工艺步骤，还需要配备相应的设备和控制系统，确保生产过程的顺利进行。

此外，为了保证安全性和稳定性，还需要进行合理的工程设计和装置布局。

总之，年产3万吨二甲醚的工艺设计方案包括原料准备、合成气反应、缩合反应、脱水过程、产品提纯和副产物处理等环节。

通过科学合理的工艺设计和操作控制，可以实现高效、环保的二甲醚生产。

在年产3万吨二甲醚的工艺设计方案中，除了核心的工艺步骤，还需要考虑一系列相关的设备和控制系统，以及保证生产过程的安全和稳定性。

首先，原料准备是工艺设计的前提。

甲醇和一氧化碳作为二甲醚的主要原料，需要经过严格的质量监控和预处理工序。

目录1 绪论 (1)1.1设计意义 (1)1.2塔设备类型简介 (1)1.3塔设备的发展状况及方向 (2)1.4塔设备选型及要求 (2)1.5设计步骤 (3)1.6本章小结 (3)2 精馏塔工艺设计计算 (4)2.1精馏塔全塔物料衡算 (4)2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (4)2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (4)2.1.3物料衡算 (4)2.2最小回流比的确定 (5)2.3塔板数的确定 (6)2.3.1理论板数T N的求取 (6)2.3.2实际塔板数p N的求取 (7)2.4精馏塔有关物性数据的计算 (7)2.4.1平均温度计算 (7)2.4.2平均密度计算 (8)2.4.3混合液体表面张力计算 (10)2.4.4 混合液体粘度计算 (13)2.4.5混合液的相对挥发度计算 (13)2.4.6气液相体积流量计算 (13)2.5塔体工艺尺寸计算 (14)2.5.1塔径的计算 (14)2.5.2塔体有效高度的计算 (16)2.6塔板工艺尺寸计算 (16)2.6.1溢流装置的设计计算 (16)2.6.2塔板布置及筛孔数目与排列 (18)2.7塔板流体力学验算 (20)2.7.1气相通过浮阀塔板的压降 (20)2.7.2淹塔 (21)2.7.3物沫夹带量 (22)2.8塔板性能负荷图 (23)2.8.1物沫夹带线 (23)2.8.2液泛线 (24)2.8.3液相负荷上限线 (26)2.8.4漏液线 (26)2.8.5液相负荷下限线 (26)2.9本章小结 (29)3 塔盘的结构设计 (30)3.1塔板结构 (30)3.1.1矩形板 (31)3.1.2通道板 (31)3.1.3弧形板 (31)3.2受液盘 (32)3.2.1凹形受液盘 (32)3.2.2液封盘 (32)3.3降液板 (33)3.4支持板和支持圈 (33)3.5紧固件结构 (33)3.6 塔盘机械计算 (35)3.6.1塔盘的载荷 (35)3.6.2塔盘板的允许挠度 (35)3.6.3矩形板稳定性校核 (35)3.6.4通道板稳定性校核 (39)3.7本章小结 (40)4 辅助装置及附件设计 (41)4.1接管设计 (41)4.1.1进料管 (41)4.1.2回流管 (42)4.1.3塔釜出料管 (42)4.1.4塔顶蒸气出料管 (43)4.1.5塔釜进气管 (44)4.1.6法兰 (44)4.2除沫器设计 (44)4.2.1设计气速的选取 (45)4.2.2除沫器直径计算 (46)4.3吊柱 (46)4.3.1吊柱的选型 (46)4.3.2吊柱的结构 (46)4.4人孔 (47)4.5裙座 (48)4.5.1裙座选材 (48)4.5.2裙座的结构 (48)4.6操作平台和扶梯 (50)4.7本章小结 (50)5 塔的强度设计和稳定性校核 (51)5.1已知设计条件 (51)5.1.1塔总体高度计算 (51)5.1.2其他主要已知条件 (51)5.2 按计算压力计算塔体和封头的厚度 (52)。

05 设备选型与布局
反应器设计
反应器类型
根据二甲醚的生产工艺，选择合适的反应器类型，如固定床反应器、 流化床反应器或浆态床反应器。
反应器材质
考虑到二甲醚的生产过程中可能存在的腐蚀和磨损问题，选择耐腐 蚀、耐磨损的优质材料，如不锈钢、合金钢或陶瓷等。
反应器尺寸与数量
根据生产规模和产能需求，确定反应器的尺寸和数量，以满足生产要 求。
副产物处理
对副产物进行回收或处理，如回收甲烷、处理废水等，以实 现资源的有效利用和环境保护。
03 生产流程设计
原料的预处理
原料选择
原料压缩
选择天然气、煤、生物质等作为原料， 确保原料来源可靠且经济合理。
将净化后的原料进行压缩，提高原料 的浓度和反应活性。
原料净化
对原料进行脱水、脱硫、脱氮等净化 处理，以去除杂质，提高原料纯度。
废水处理
生产过程中产生的废水应进行分类收集和处理，对含油、含盐等不同性质的废水分别进 行处理，达标后排放或再利用。
废渣处理
对生产过程中产生的废渣应进行合理处理，可采用填埋、焚烧或回收再利用等方法，确 保不对环境造成污染。
安全操作规程和应急预案
安全操作规程
制定详细的安全操作规程，规范操作人 员的行为，确保生产过程中的安全。
总结词
反应原理、反应条件和反应设备
详细描述
反应流程图展示了二甲醚合成的化学反应原理、反应所需的温度、压力等条件， 以及反应设备的设计和布局。根据反应原理，选择合适的催化剂，控制好反应 条件是提高二甲醚收率的关键。
产物分离流程图
总结词
产物的分离和提纯方法
详细描述
产物分离流程图描述了二甲醚从反应液中的分离和提纯过程。通过蒸馏、精馏等工艺，将二甲醚与未 反应的原料、副产物等进行有效分离，得到高纯度的二甲醚产品。同时，也包括对副产物的处理和回 收利用。

3.0万吨/年二甲醚装置分离工段精馏塔设计摘要二甲醚（DME）具有一系列优良的物理化学性质，可用于于制药、染料、农药、气溶胶喷雾剂和制冷剂，另外，二甲醚作为一种新型清洁能源，市场前景非常可观。

所以对二甲醚生产工艺的研究具有重要意义。

本设计主要针对二甲醚生产工艺的分离工段进行计算。

通过计算理论塔板数、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。

通过塔板的流体力学验算，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。

二甲醚的分离是一个三组分的多组分分离，所以本设计采用两个简单精馏塔，即一个二甲醚塔和一个甲醇回收塔来将三种物质分离。

为使工艺中尽可能的节约原料，所以将物系中的甲醇进行回收，继而将分离得到的甲醇气化得到气化甲醇，重新应用到生产流程中，使工艺流程更加合理化。

关键词：二甲醚工艺设计多组分分离计算Separation of Producing 30kt/a DME Process DesignABSTRACTDimethyl ether (DME),which has many excellent physical and chemical properties for manufacturing pharmacy, dye, pesticide, spraying solvent and refrigerant, is widely used as raw materials. As a novel clean fuel, DME has a very promising future for developments. SO, it is magnificent to study on the process of producing DME.The design of the main production process for the separation of DME section in the calculation.Through the sieve plate distillation column design, I initial grasp the basic principles and methods of chemical design. Total condenser is used to accurately control the reflux ratio at the top of the tower, It use direct steam heating at Bottom of the column, in order to provide sufficient heat. By calculating the number of theoretical plates, efficiency, the actual plate number, feed location, it Calculate the column diameter, effective tower, sieve number by the main technical dimensions design calculation of Plate column. By checking fluid mechanics, it prove the index data are in line with standards, ensure the smooth progress and to improve efficiency as much as possible.Separation of DME is a separation of three components of the multi-component. Therefore, this design uses two simple distillation column, one of DME and one of methanol recovery. In order to process raw materials savings as much as possible, so the material in the methanol recovery system, and then the isolated methanol gasification gasified methanol, re-applied to the production process, so that process to rationalize.Keywords: DME Process Design Multi-component separation Calculate目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第一章绪论 .. (1)1.1 概述 (2)1.2 甲醚的工业现状 (2)1.3工艺技术的比较与选择 (2)1.4 原料及产品规格..................................................................... - 3 - 1.5 三废处理................................................................................. - 3 - 1.5.1 废气处理.............................................................................. - 3 - 1.5.2 废水处理.............................................................................. - 3 - 1.5.3 固体废物的处理.................................................................. - 4 - 1.6 确定方案................................................................................. - 4 - 1.6.1 设计依据.............................................................................. - 4 - 1.6.2 设计方法.............................................................................. - 4 - 1.6.3 设计流程.............................................................................. - 4 - 1.7 操作条件的确定..................................................................... - 5 - 1.7.1塔板类型的选取..................................................................... - 5 - 1.7.2进料状态................................................................................. - 5 - 1.7.3加热方式的选择................................................................................ - 5 -第二章精馏塔的工艺计算 ............................................................... - 7 -2.1 物性数据................................................................................. - 7 -2.1.1 甲醚和甲醇（水）的物理性质.......................................... - 7 - 2.1.2. 饱和蒸汽压......................................................................... - 7 - 2.1.3 甲醚和甲醇（水）的液相密度ρL..................................... - 7 - 2.1.4 液体表面张力σ .................................................................. - 8 - 2.1.5 液体粘度μL ........................................................................ - 8 - 2.1.6 液体汽化热γ...................................................................... - 9 - 2.2 塔的物料衡算......................................................................... - 9 - 2.2.1 原料液及塔顶、塔底组分分配的摩尔分率 ..................... - 9 - 2.2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 .................... - 11 - 2.2.3 物料衡算............................................................................. - 11 - 2.3 塔顶、进料和塔釜温度的计算............................................ - 11 - 2.4 平均相对挥发度的计算....................................................... - 12 - 2.5 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 .......................... - 13 - 2.6 最小理论塔板数................................................................... - 13 - 2.7 实际塔板数和进料位置....................................................... - 14 -第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 ............................... - 15 -3.1 塔的有关物性数据计算....................................................... - 15 - 3.1.1 操作压强............................................................................ - 15 - 3.1.2 操作温度............................................................................ - 15 - 3.1.3 平均分子量........................................................................ - 15 - 3.1.4 平均密度............................................................................ - 16 - 3.1.5 液体表面张力.................................................................... - 16 -3.1.7 体积流率的计算 (20)3.2 精馏塔的主要工艺尺寸的计算........................................... - 18 - 3.2.1 塔径的计算........................................................................ - 18 - 3.2.2 塔的有效高度的计算........................................................ - 18 - 3.2.3 溢流装置计算.................................................................... - 19 - 3.2.4 塔板结构的确定................................................................ - 20 - 3.2.5 筛板的流体力学验算........................................................ - 20 - 3.2.6 塔板负荷性能图........................................................................... - 23 -第四章热量衡算 ................................................................................. - 28 -4.1 塔进料液带入热QF ............................................................. - 28 - 4.2 回流热带入热QR ................................................................ - 28 - 4.3 塔顶上升蒸汽带出热QV .................................................... - 28 - 4.4 塔顶产品带出热QD ............................................................ - 28 - 4.5 冷凝器热负荷QC ........................................................................... - 29 -第五章附属设备的计算 .................................................................. - 30 -5.1 试算和初选冷凝器的型号................................................... - 30 - 5.1.1 确定流体物性.................................................................... - 30 - 5.1.2 计算冷却水用量................................................................ - 30 - 5.1.3 计算两流体平均温差........................................................ - 30 - 5.1.4 初选换热器型号................................................................ - 31 - 5.2 核算压力损失....................................................................... - 31 -5.2.2 壳程压力损失.................................................................... - 32 - 5.3 总传热系数核算................................................................... - 33 - 5.3.1 管程对流传热系数............................................................ - 33 - 5.3.3 污垢热阻......................................................................................... - 34 -第六章塔附件设计 ............................................................................ - 35 -6.1 接管尺寸............................................................................... - 35 - 6.1.1 塔顶蒸汽管........................................................................ - 35 - 6.1.2 回流管................................................................................ - 35 - 6.1.3 进料管................................................................................ - 35 - 6.1.4 出料管................................................................................ - 35 - 6.2 进料泵的选取................................................................................... - 36 -参考文献.................................................................................. - 37 -结束语...................................................................................... - 38 -附录 ............................................................................................................... - 39 -谢辞 (40)第一章绪论1.1 概述二甲醚(Dimethyl Ether)又称甲醚、木醚、氧二甲，简称DME，是一种无色气体或压缩液体，具有轻微的醚香气味，易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多种有机溶剂。

(3)采用先进塔器内件和分离工艺，回收效果好，流程简化，醇耗低。
二甲醚生产方法无论从投资和生产成本角度看，西南化工研究设计院的甲醇气相法是首选的方法，使用该技术投运装置市场占有率80%—90%。嬷鯀賊沣謁麩溝赉涞锯。
1.2.3
甲醇液相硫酸催化法和甲醇气相法制取二甲醚的生产技术较为成熟，两种方法均有工业装置运转。甲醇脱水法以精甲醇为原料，脱水反应副产物少，二甲醚纯度高达99%，使用于有较高要求的气雾产品，也可以用作制冷剂或医用气雾剂的抛射剂。该工艺比较成熟，可以依托老企业建设新装置，也可单独建厂生产。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，产品成本高，受甲醇市场波动的影响也比较大。讯鎬謾蝈贺綜枢辄锁廪。
年产25万吨二甲醚的精馏系统及二甲醚精馏塔设计
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。主要完成以下工作：矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
西南化工研究设计院是我国最早研究开发二甲醚生产技术的研究单位之一，上世纪90年代开始研究开发二甲醚装置技术，与国内外现有甲醇气相催化脱水法比较，其技术有较大的改进和创新，处于领先水平。轉厍蹺佥诎脚濒谘閥糞。
其工艺特点为:
(1)生产二甲醚的原料可为精甲醇或粗甲醇，蒸汽消耗和生产成本较低。