年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计_毕业设计

年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计目录1 绪论 (1)1.1概述 (1)1.1.1设计规模及设计要求 (1)1.1.2产品规格、性质及用途 (1)1.1.3技术来源 (3)1.2二甲醚分离装置流程 (5)2 精馏塔的工艺计算 (6)2.1精馏塔的物料衡算 (6)2.1.1基础数据 (6)2.1.2物料衡算 (7)2.2精馏塔工艺计算 (8)2.2.1物料衡算 (8)2.2.2操作条件的确定 (8)2.3精馏塔设备计算 (11)2.3.1基础数据 (11)2.3.2塔板数的确定 (14)2.3.3精馏塔主要尺寸计算 (16)2.3.4塔板结构设计 (19)2.3.5塔板流体力学验算 (24)2.3.6塔板负荷性能图 (27)2.3.7塔高的计算 (31)3 热量衡算 (34)3.1数据 (34)3.2冷凝器的热负荷 (34)3.3再沸器的热负荷 (35)3.4冷却水消耗量和加热蒸汽消耗量 (37)4主要设备设计和选型 (37)4.1接管的设计 (37)4.1.1进料管 (37)4.1.2回流管 (37)4.1.3釜液出口管 (38)4.1.4塔顶蒸汽管 (38)4.1.5加热蒸汽管 (38)4.2冷凝器的选型 (39)5 结论 (40)参考文献 (40)附录 (41)谢辞 (42)1 绪论1.1概述摘要近年来，二甲醚已成为国际石油替代途径与新型二次能源的热点课题，引起各国关注与重视。

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。

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。

二甲醚项目设计（3）
1、在集中编写项目可行性报告，明确项目实施方案后，本题要求完成：
工艺流程计算机仿真设计；
绘制PFD和PID；
编制物料及热量平衡计算书。

2、在集中编写项目可行性报告，明确项目实施方案后，本题要求完成：
主要非标设备工艺设计（塔设备），编制设计说明书；
标准设备换热器及其它设备选型设计，编制设计说明书；
编制设备一览表；
按照非标设计结果，绘制设备施工图。

3、在集中编写项目可行性报告，明确项目实施方案后，本题要求完成：
针对精制工段，应用Aspen 的能量分析器软件（Aspen Energy Analyzer）进行热集成网络分析；
优化精制工段热集成网络；
绘制精制工段节能流程图；
对二甲醚项目进行总图设计。

4、在集中编写项目可行性报告，明确项目实施方案后，本题要求完成：
精制工段车间布置设计
精制工段平面布置图
精制工段立面布置图
5、在集中编写项目可行性报告，明确项目实施方案后，本题要求完成：
精制工段主要工艺管道配管设计；
绘制精制工段管道轴测图（应用软件设计）；
绘制工厂的平面布置总图（提供三维视图）。

8万吨/年二甲醚精馏工段及分离塔的设计【摘要】本文主要对二甲醚精馏工段进行工艺设计，分离二甲醚、甲醇和水三元体系。

二甲醚精馏塔采用筛板塔，塔顶冷凝装置采用全凝器，用来准确控制回流比。

塔底采用水蒸汽加热，以提供足够的热量。

通过运用化工模拟软件对二甲醚精馏塔进行模拟，分别讨论了回流比、轻组分回收率等参数对二甲醚精馏过程的影响，得出合适的回流比，理论塔板数，最佳进料板位置。

由模拟结果进行工艺计算得出塔径，有效塔高，筛孔数，通过筛板塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。

同时，设计结果与实际生产情况相符。

【关键词】二甲醚精馏;工艺设计;模拟分析Abstract:The article mainly designes the process of DME distillation to separate dimethyl ether, methanol and water system.Design of DMEdistillation columnusessieve.To accurately control the reflux ratio,topcondensing unit uses all-condenser.At the bottom of the column,sufficient heat can be provided by steamheating.Sieveis simulated by usingASPEN PLUS chemical industry simulation system.Factors,such as refluxratio,feedingtemperature,light keycomponent recoveries are discussed on the effects of DMEdistillation to obtain suitablereflux ratio,number of theoretical plates, the best feedlocation..Column diameter, the effective height oftower,sievenumber can be calculated by the simulationresults.Checkingthrough thesieveof thefluid dynamics, proves that theindex dataare in lined withstandards.And the results of design conforme to the Actual production.Keywords: DMEDistillation; Process Design ;Simulation1.引言二甲醚(Dimethy1 Ether，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，分子量46.07，是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品。

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。

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。

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学生姓名：马学成学号：201007042指导老师：杨西2014年04月20日兰州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日兰州交通大学化工学院兰州交通大学毕业论文（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 combustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to become 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, completed the DME production process design, finished materials, thermal, etc-related calculations.[Keywords]dimethyl ether；methanol；process design目录前言 (1)1 文献综述 (2)1.1 二甲醚概述 (2)1.2原料说明 (3)1.3二甲醚的性质 (3)2 DME产品方案及工艺流程介绍 (4)2.1产品品种、规格、质量指标及拟建规模 (4)2.2生产方法简述 (4)2.3工艺流程说明 (4)2.4生产工艺特点 (5)2.5主要工艺指标 (5)3主要塔设备计算及选型 (7)3.1 汽化塔及其附属设备的计算选型 (7)3.2 合成塔及其附属设备的计算选型 (15)3.3 初馏塔及其附属设备的计算选型 (19)3.4 精馏塔及其附属设备的计算选型 (25)3.5 回收塔及其附属设备的计算选型 (31)4 环境保护及三废处理 (39)4.1主要污染源及主要污染物 (39)4.2设计中采取的环保措施及其简要处理工艺流程 (39)4.3装置危险性物料主要物性 (40)总结 (41)致谢 (42)参考文献 (43)前言二甲醚又称甲醚、木醚氧,是重要的甲醇下游产品。

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。

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。

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)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 deviceAbstractWith 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目录第一章绪论一、概述（一）设计规模及设计要求1、设计规模：年产3万吨的二甲醚分离精馏装置。

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。

题目：年产40万吨二甲醚工艺设计
专业：化学工程与工艺
班级：XXX
学生姓名：XXX
学生学号：XXX
指导教师：XXX
化学工程系
2014年3月5日
毕业设计（论文）开题报告
二甲醚合成反应机理包括：
甲醇合成（CO氢化作用）：
甲醇脱水：
水煤气转换：
甲醇合成(CO2氢化作用)：
总反应：
3.3可行性分析
二甲醚的制备主要有甲醇脱水法和合成气一步法两种。

甲醇脱水法以精甲醇为原料,脱水反应副产物少,二甲醚纯度达99% ,适用于有较高要求的气雾产品,也可以用作制冷剂,甚至可用于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,产品成本较高,受甲醇市场波动的影响比较大。

合成气法生产二甲醚工艺是一项适合中国国情的技术路线,特别是在淤浆床中,反应温度分布均匀,热平衡较易控制,操作简单且稳定性好,生产成本大大降低。

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厂和甲醇厂,这些工厂可将甲醇装置适当改造用于生产二甲醚,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,用以生产二甲醚。