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年产40万吨二甲醚工艺设计[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：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。
The design of dimehyl ether process annualoutput 400,000 tonsMa Peng-jun(Grade06,Class 1, Major Chemical Engineering and Technology ,School of Chemical and environmental sciences,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,Shaanxi)Tutor: LI Zhi-zhouAbstract: 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 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 design uses a process gas of dimethyl ether prepared by dimethyl. Heating methanol to evaporation, methanol vapor through the γ-AL 2O3 catalyst 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;Key words: dimethyl ether, methanol, process design.目录1概述 (1)1.1二甲醚的用途 (1)1.2设计依据 (1)1.3技术来源 (1)1.3.1 液相甲醇脱水法制二甲醚 (1)1.3.2 气相甲醇脱水法制二甲醚 (1)1.3.3 合成气一步法生产二甲醚 (2)1.3.4 二氧化碳加氢直接合成二甲醚 (2)1.3.5 催化蒸馏法制二甲醚 (2)1.3.6 本设计采用的方法 (3)1.4原料及产品规格 (3)1.5设计规模和设计要求 (3)2 技术分析 (4)2.1反应原理 (4)2.2反应条件 (4)2.3反应选择性和转化率 (4)2.4催化剂的选择 (4)3 反应器的结构计算 (5)3.1物料衡算 (5)3.2计算催化剂床层体积 (5)3.3反应器管数 (5)3.4热量衡算 (5)4 甲醚精馏塔结构计算 (8)4.1甲醚精馏塔的物料衡算及理论板数 (8)4.2实际板层数的求取 (9)4.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)4.3.1 操作压力的计算 (10)4.3.2 操作温度计算 (10)4.3.3 平均摩尔质量计算 (11)4.3.4 平均密度计算 (11)4.3.5 液体平均表面张力的计算 (13)4.3.6 液体平均粘度 (13)4.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)4.4.2 提馏段塔径的计算 (15)4.4.3 精馏塔有效高度的计算 (16)4.5塔板主要工艺尺寸的计算 (16)4.5.1 溢流装置计算 (16)4.5.2 塔板布置 (17)4.6塔板的流体力学验算 (18)4.6.1 塔板压降 (18)4.6.4 漏液 (19)4.6.5 液泛 (19)4.7塔板负荷性能图 (19)4.7.1 漏液线 (19)4.7.2 液沫夹带线 (20)4.7.3 液相负荷下限线 (20)4.7.4 液相负荷上限线 (21)4.7.5 液泛线 (21)4.8精馏塔接管尺寸计算 (22)4.8.1 塔顶蒸气出口管的直径 (22)4.8.2 回流管的直径 (22)4.8.3 进料管的直径 (22)4.8.4 塔底出料管的直径 (23)5 甲醇精馏塔结构计算 (24)5.1设计方案的确定 (24)5.2精馏塔的物料衡算 (24)5.2.1 原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 (24)5.2.2 原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (24)5.2.3 物料衡算 (24)5.3塔板数的确定 (24)5.3.1理论板层数的求取 (24)5.3.2 实际板层数的求取 (26)5.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (26)5.4.1 操作压力的计算 (26)5.4.2 操作温度计算 (27)5.4.3 平均摩尔质量计算 (27)5.4.4 平均密度计算 (27)5.4.5 液体平均表面张力的计算 (28)5.4.6 液体平均粘度 (28)5.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (29)5.5.1 塔径的计算 (29)5.5.2 精馏塔有效高度的计算 (30)5.6塔板主要工艺尺寸的计算 (30)5.6.1 溢流装置计算 (30)5.6.2 塔板布置 (31)5.7塔板的流体力学验算 (32)5.7.1 塔板压降 (32)5.7.2 液面落差 (33)5.7.3 液沫夹带 (33)5.7.4 漏液 (33)5.7.5 液泛 (33)5.8塔板负荷性能图 (34)5.8.1 漏液线 (34)5.8.2 液沫夹带线 (34)5.8.3 液相负荷下限线 (35)5.9精馏塔接管尺寸计算 (37)5.9.1 塔顶蒸气出口管的直径 (37)5.9.2 回流管的直径 (37)5.9.3 进料管的直径 (37)5.9.4 塔底出料管的直径 (38)6 甲醇精馏塔塔内件机械强度设计及校核 (39)6.1精馏塔筒体和裙座壁厚计算 (39)6.2精馏塔塔的质量载荷计算 (39)6.2.1 塔壳和裙座的质量 (39)6.2.2 封头质量 (39)6.2.3 裙座质量 (39)6.2.4 塔内构件质量 (39)6.2.5 人孔、法兰、接管与附属物质量 (40)6.2.6 保温材料质量 (40)6.2.7 平台、扶梯质量 (40)6.2.8 操作时塔内物料质量 (40)6.2.9 充水质量 (40)6.3地震载荷计算 (41)6.3.1 计算危险截面的地震弯矩 (41)6.4风载荷计算 (41)6.4.1 风力计算 (41)6.4.2 风弯矩计算 (42)6.5各种载荷引起的轴向应力 (43)6.5.1 计算压力引起的轴向应力 (43)6.5.2 操作质量引起的轴向压应力 (43)6.5.3 最大弯矩引起的轴向应力 (44)6.6筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核 (44)6.6.1 筒体的强度与稳定性校核 (44)6.6.2 裙座的稳定性校核 (45)6.7裙座和筒体水压试验应力校核 (45)6.7.1 筒体水压试验应力校核 (45)6.7.2 裙座水压试验应力校核 (46)6.8基础环设计 (46)6.8.1 基础环尺寸 (46)6.8.2 基础环尺寸的应力校核 (47)6.8.3 基础环厚度 (47)6.9地脚螺栓计算 (47)6.9.1 地脚螺栓承受的最大拉应力 (47)6.9.2 地脚螺栓直径 (48)7 辅助设备设计 (49)7.1储罐的选择 (49)7.1.1 储罐的计算与选型 (49)7.2泵的选择 (49)7.3通风机的选择 (50)7.4.1 确定换热器的类型 (50)7.4.2 估算传热面积 (50)8 全厂总平面布置 (53)8.1全厂总平面布置的任务 (53)8.2全厂总平面设计的原则 (53)8.3全厂总平面布置内容 (53)8.4全厂平面布置的特点 (53)8.5全厂人员编制 (53)9 总结讨论 (55)9.1设计主要完成任务 (55)9.2设计过程的评述和有关问题的讨论 (55)参考文献 (56)致谢 (57)附录A (1)1概述二甲醚(Dimethyl 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，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。
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。
二甲醚的生产摘要：二甲醚是一种性能好、有发展前途的新燃料，分析了二甲醚的性能，国内外目前二甲醚的生产情况，制备二甲醚的两种方法及制备技术的进展。
介绍了二甲醚的甲醇气相脱水生产和合成气一步法，二甲醚用处广泛可作为氟氯烃的替代品，民用燃料和车用燃料的替代品，预示了二甲醚将成为21世纪新燃料。
关键词：二甲醚；制备；燃料二甲醚又称甲醚，简称DME，常温下为无色气体或压缩液体。
结构式为CH30CH3，二甲醚溶于水、四氯化碳、丙酮、氯仿、乙酸甲酯等；易燃，在燃烧时火焰略带光亮[1]；常温下有惰性，毒性低，蒸汽有刺激和麻醉作用。
二甲醚对金属无腐蚀性，在温度和湿度高场所具有较好的稳定性，且不合氯氟烃，是氟里昂的理想替代品，对保护大气臭氧层有着积极的意义，是理想环保产品[2]。
二甲醚的物理性质[3]:分子式：CH3OCH3蒸汽压：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℃自然温度：350℃闪点：-41℃爆炸极限（空气中）：3.45～26.7vol%1．二甲醚的生产情况据报道，国外已有建设大型工业化二甲醚装置的计划，并正在实施。
投资商主要以日本公司居多.目前我国两步法工艺已经具备建设百万吨级装置的能力。
我国将在宁夏、上海、四川、新疆、陕西等地建设一批规模不等的二甲醚生产装置。
新奥集团蚌埠二甲醚生产基地扩能改造工程于2007年3月初投产成功，产品纯度高达99.7%，标志这新奥第一个具有自主知识产权的二甲醚生产核心技术，经过实验证了应用价值。
改技术是新能源科技有限公司自主开发的软件包，由新奥能源研究院石家庄设计分院负责工程设计，中国第三化工建筑设计公司负责建设施工。
改扩能工程通过更换核心催化剂、反应工艺创新，以及分离装置的改造，使装置年产能有1万t提高到2万t[4]2.二甲醚的制备2.1甲醇气相脱水生产甲醇气象法是将甲醇蒸汽通过固体酸催化剂床层，发生非均相反应脱水生成二甲醚。
二甲醚（简称DME）是一种与传统燃料如汽油、液化石油气等相比具有更高能量密度和更低排放的清洁能源。
在当前全球关注环境保护和可持续发展的大背景下，DME作为一种替代燃料备受关注。
本文将介绍一种年产量达20万吨的DME装置的设计、建设和运营。
一、装置设计1.原料准备DME的主要原料是甲醇，因此装置需要设置甲醇储罐和相关设备，以满足生产所需的甲醇供应。
2.生产工艺本装置采用甲醇水合反应和甲醇脱水反应相结合的工艺，通过蒸汽加热甲醇水合反应器中的甲醇和水生成甲醇水合物，再通过脱水反应将甲醇水合物转化为DME。
具体的反应工艺参数和装置设计细节可参考相关工艺手册。
3.催化剂与反应器本装置采用固定床反应器，反应器中填充催化剂用于促进甲醇水合和脱水反应。
应选择活性高、稳定性好的催化剂，并定期对催化剂进行再生或更换。
4.分离与净化装置中需要设置分离和净化装置，以获取纯净的DME产品。
主要包括脱水塔、分馏塔、冷凝器等设备，通过不同的温度和压力条件，将DME从反应废气中分离出来，达到所需纯度要求。
5.制冷和供能为了满足装置的冷却需求，选用适当的制冷设备，如制冷机组、冷冻水机组等。
同时，为了提供装置所需的电力和热能，应配备适宜的电力和热能供应系统。
二、建设和安装1.场地选择装置需要选择符合环保要求的场地，足够的土地面积用于安装和运营。
并且场地要求接近甲醇和其他原料的供应基地，以减少运输成本。
2.设备采购和安装根据装置设计，进行设备采购，并选择可靠的厂商进行设备安装。
在安装过程中，应对设备进行检查和调试，确保其正常运转。
3.装置调试和试生产装置安装完成后，进行调试和试运行，对各项设备进行功能测试和性能验证，确保装置达到设计要求。
同时进行小规模的试生产，逐步提高生产能力，保证不断生产和产品质量。
三、运营管理1.生产管理装置应根据市场需求和产品销售计划，合理安排生产计划。
同时，应加强生产过程的质量控制和技术监督，确保产品质量符合标准要求。
目录1 总论 (1)1.1 概述 (1)1.2 二甲醚的用途 (2)1.2.1 作气雾剂 (2)1.2.2 作为环保型制冷剂 (2)1.2.3 作为车用发动机燃料和添加剂 (2)1.2.4 作为液化石油气的添加剂和民用燃料 (3)1.2.5 二甲醚作为化工原料 (4)1.3 国内外生产工艺开发概况 (4)1.3.1 国外状况 (4)1.3.2 国内状况 (5)2 生产流程和生产方案的确定 (7)2.1 工艺技术的比较与选择 (7)2.1.1 主要生产工艺技术简介 (7)2.1.2 工艺技术的比较与选择 (9)2.1.3 本设计采用的方法 (9)2.2 设计要求 (10)2.2.1 原料及产品规格 (10)2.2.2 设计规模和设计要求 (10)2.3 技术分析 (10)2.3.1 反应原理 (10)2.3.2 反应条件 (10)2.3.3 反应选择性和转化率 (11)3 生产流程叙述 (11)3.1 流程简述 (11)3.2 系统循环结构 (11)3.3 分离系统 (12)3.4 塔序 (12)4 工艺计算书 (14)4.1 物料衡算 (14)4.1.1 物料衡算图及衡算过程 (14)4.1.2 每小时生产能力的计算 (14)4.1.3 原料甲醇和循环甲醇量流量的计算 (14)4.1.4 原料甲醇中水的摩尔流量的计算 (15)4.1.5 废水中甲醇流量的计算 (15)4.1.6 回收甲醇中二甲醚流量的计算 (15)4.1.7 回收甲醇中水流量的计算 (15)4.1.8 缓冲槽出口水流量的计算 (15)4.1.9 反应器中物料衡算 (15)4.1.10 进入甲醇回收塔水流量的计算 (16)4.1.10 废水中水流量的计算 (16)4.2 系统热量衡算 (17)4.2.2 蒸馏塔热量衡算 (19)5 主要设备的工艺计算与设备选型 (21)5.1 二甲醚分离塔设计计算 (21)5.1.1 塔压力的选择与计算 (21)5.1.2 理论塔板数计算 (23)5.1.3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据（精馏段） (24)5.1.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (25)5.1.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (26)5.1.6 塔板的流体力学验算 (29)5.1.7 塔板负荷性能图 (31)5.2 甲醇分离塔设计计算 (35)5.2.1 塔压力的选择 (35)5.2.2 塔板数的确定 (35)（1）求最小回流比 (35)5.3 精馏的工艺条件及有关物性数据的计算 (36)5.3.1 精馏段 (36)5.3.2 提馏段 (37)5.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (38)5.4.1 精馏段塔径 (38)5.4.2 提馏段塔径 (39)5.4.3 填料层高度计算 (39)5.5 填料层压降计算 (39)5.5.1 精馏段 (40)5.5.2 提馏段 (40)5.6 反应器的选择 (40)5.6.1 单管逆流型反应器特点 (40)5.6.2 单管逆流型反应器结构尺寸与操作条件 (41)5.6.3 两种反应器的对比 (41)5.6.4 换热器及泵的选型 (41)5.6.5 机泵设备选型说明 (42)5.6.6 储罐的选择 (42)5.7 设备一览表及公用工程 (43)5.7.1 设备 (43)5.7.2 公用工程规格 (43)6 设计的体会和收获 (45)致谢 (46)附工程图纸 (47)1 总论1.1 概述能源是国民经济可持续发展的物质基础，据BP-Amoco公司研究报导[1]，全世界已探明的化石燃料资源中煤可使用221年，天然气为60年，而石油仅能使用39年，而当前全球一次能源结构中石油占40.6%，煤占25.0%，天然气占24.2%，核能占7.6%，水电占 2.7%。
毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：年产40万吨甲醇精馏工艺设计学院：专业：班级：晋艺学生：指导教师：1．设计（论文）的主要任务及目标(1) 结合专业知识和工厂实习、分析选定合适的工艺参数。
(2) 进行工艺计算和设备选型能力的训练。
(3) 进行工程图纸设计、绘制能力的训练。
2．设计（论文）的基本要求和内容(1) 本车间产品特点及工艺流程。
(2) 主要设备物料、热量衡算、结构尺寸计算及辅助设备的选型计算。
(3) 参考资料3．主要参考文献[1] 谢克昌、李忠.甲醇及其衍生物.北京.化学工业出版社.2002.5～7[2] 冯元琦.联醇生产.北京.化学工业出版社.1989.257～268.[3] 柴诚敬、张国亮。
化工流体流动与传热。
北京。
化学工业出版社。
2000.525-5304．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1 收集有关资料 2010-01-28~2010-02-112 熟悉资料，确定方案 2010-02-12~2010-02-263 论文写作 2010-02-27~2010-03-194 绘制设计图纸 2010-03-20~2010-04-035 准备答辩 2010-4-10目录摘要 (1)第1章甲醇精馏的工艺原理 2第1.1节基本概念 2第1.2节甲醇精馏工艺 31.2.1 甲醇精馏工艺原理 31.2.2 主要设备和泵参数 31.2.3膨胀节材料的选用 6第2章甲醇生产的工艺计算 7第2.1节甲醇生产的物料平衡计算 7第2.2 节生产甲醇所需原料气量 92.2.1生产甲醇所需原料气量 9第2.3节联醇生产的热量平衡计算 152.3.1甲醇合成塔的热平衡计算 152.3.2甲醇水冷器的热量平衡计算 18第2.4节粗甲醇精馏物料及热量计算 212.4.1 预塔和主塔的物料平衡计算 212.4.2 预塔和主塔的热平衡计算 25第3章精馏塔的设计计算 33第3.1节精馏塔设计的依据及任务 333.1.1设计的依据及来源 333.1.2设计任务及要求 33第3.2节计算过程 343.2.1塔型选择 343.2.2操作条件的确定 343.2.2.1 操作压力 343.2.2.2进料状态 353.2.2.3 加热方式 353.2.2.4 热能利用 35第3.3节有关的工艺计算 363.3.1 最小回流比及操作回流比的确定 363.3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 37 3.3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 373.3.4热能利用 383.3.5 理论塔板层数的确定 383.3.6全塔效率的估算 393.3.7 实际塔板数 40第3.4节精馏塔主题尺寸的计算 403.4.1 精馏段与提馏段的体积流量 403.4.1.1 精馏段 403.4.1.2 提馏段 42第3.5节塔径的计算 43第3.6节塔高的计算 45第3.7节塔板结构尺寸的确定 463.7.1 塔板尺寸 463.7.2弓形降液管 473.7.2.1 堰高 473.7.2.2 降液管底隙高度h0 473.7.3进口堰高和受液盘 473.7.4 浮阀数目及排列 473.7.4.1浮阀数目 483.7.4.2排列 483.7.4.3校核 49第3.8节流体力学验算 493.8.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降) 49 3.8.1.1 干板阻力 493.8.1.2板上充气液层阻力 493.8.1.3由表面张力引起的阻力 50第3.9节漏液验算 50第3.10节液泛验算 50第3.11节雾沫夹带验算 51第3.12节操作性能负荷图 51 3.12.1雾沫夹带上限线 513.12.2液泛线 523.12.3 液体负荷上限线 523.12.4漏液线 523.12.5 液相负荷下限线 52第3.13节操作性能负荷图 53第3.14节各接管尺寸的确定 54 3.14.1 进料管 543.14.2釜残液出料管 55第3.15节回流液管 55第3.16节塔顶上升蒸汽管 55第3.17节水蒸汽进口管 56第4章辅助设备的计算及选型 57 第4.1节水冷排设计计算 58第4.2节水冷排的设计选型 59 第4.3节预塔进料泵的选型 60 参考文献 62附录 63致谢 64年产40万吨甲醇精馏工艺设计摘要目前，我国的甲醇市场随着国际市场的原油价格在变化，总体的趋势是走高。
毕业设计(论文)年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计学院：化工与材料学院专业：姓名：指导老师：化学工程与工艺学号：职称：年月毕业设计《年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。
承诺人签名：日期：年月日年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计摘要近年来，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。
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Annual output of 30,000 tons of dimethyl ether distillation section in the design of separation deviceABSTRACTIn recent years, DME alternative channel of international oil and new secondary energy and and attention.Preparation of dimethyl ether mainly methanol dehydration and One-step synthesis. With the traditional methanol synthesis compared to synthesis of dimethyl ether, one-step synthesis of dimethyl ether process more rational economy, more competitive in the market and it is moving towards industrialization. Currently, synthesis gas to dimethyl ether is the latest technology Preparation of dimethyl ether. Compared with methanol dehydration, system of direct synthesis of DME as the existence of unreacted synthesis gas and carbon dioxide finished. If it want to getprocess. Developed mainly in the separation process such as chemical absorption and distillation unit operation in the process of dimethyl etherwith aimed at separating the distillation process for process design, separation of dimethyl ether, methanol and water ternary system. Designof distillation towers used valve. Use the whole top of the tower condensercooling device used to accurately control the reflux ratio. Bottom of thecolumn of steam . The main tower in the plate design and calculation ofprocess dimensions derived column diameter, the effective tower, sieve number. Checking through the sieve of fluid mechanics, to prove that theindicator data are in line with standards to ensure the smooth progress of distillation process and to improve efficiency as much as possibleKeywords: DME separate ternary system distillation目录摘要.................................................. ABSTRACT . (I)1 绪论 ...............................................1.1概述 ...................................................1.1.1设计依据 .............................................1.1.2设计规模及设计要求 ...................................1.1.3产品规格、性质及用途 .................................1.1.4技术来源 .............................................1.2二甲醚分离装置流程......................................2 精馏塔的工艺计算.....................................2.1精馏塔的物料衡算........................................2.1.1基础数据 .............................................2.1.2物料衡算 .............................................2.2精馏塔工艺计算 (1)2.2.1物料衡算 (1)2.2.2操作条件的确定 (1)2.3精馏塔设备计算 (1)2.3.1基础数据 (1)2.3.2塔板数的确定 (1)2.3.3精馏塔主要尺寸计算 (1)2.3.4塔板结构设计 (2)2.3.5塔板流体力学验算 (2)2.3.6塔板负荷性能图 (2)2.3.7塔高的计算 (3)3 热量衡算 (3)3.1数据 (3)3.2冷凝器的热负荷 (3)3.3再沸器的热负荷 (3)3.4冷却水消耗量和加热蒸汽消耗量 (3)4主要设备设计和选型 (3)4.1接管的设计 (3)4.1.1进料管 (3)4.1.2回流管 (3)4.1.3釜液出口管 (3)4.1.4塔顶蒸汽管 (4)4.1.5加热蒸汽管 (4)4.2冷凝器的选型 (4)5 结论 (4)参考文献 (4)附录 (4)谢辞 (4)1 绪论1.1概述1.1.1设计依据根据北京理工大学珠海学院下达的设计任务书，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。
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。
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。
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3.0万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。
2、设计要求：操作压力0.2MPa（约两个大气压），饱和液体进料，连续进料操作，年开工时数8000小时。
原料采用工业级甲醇（甲醇含量≥99.5wt%，水含量≤0.5wt%），二甲醚分离塔进料中含二甲醚49wt%，产品中二甲醚的含量≥99wt%。
（二）产品性质及用途1、二甲醚性质二甲醚是最简单的脂肪醚。
它是二分子甲醇脱水缩合的衍生物。
可以用作气雾剂的抛射剂、制冷剂、发泡剂。
高浓度的二甲醚可用作麻醉剂。
主要由合成甲醇生产中的副产获得。
单独小规模生产时，可采用甲醇催化脱水方法。
有液相法和气相法两种：液相法是加热硫酸与甲醇混合物；气相法是将甲醇蒸气通过氧化铝催化剂（也可用ZSM －5型分子筛作为催化剂）。
二甲醚主要作为甲基化剂和生产二甲基苯胺、硫酸二甲酯等的原料，二甲醚（分子式：CH3OCH3，DME）又也可用于制取甲醛和合成汽油。
是一种重要的有机化工产品和化学中间体。
（1）二甲醚的物理性质：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，还具有优良的混溶性，能同大多数极性和非极性有机溶剂混溶。
在100ml水中可溶解3.700ml二甲醚气体，且二甲醚易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多种有机溶剂，加入少量助剂后就可与水以任意比互溶。
燃烧时火焰略带光亮。
（2）二甲醚的化学性质：作为一种重要的化学中间体，二甲醚在催化剂存在下与苯发生烷基化反应。
与一氧化碳反应生成乙酸甲酯；同系化反应还可以生成乙酸乙酯、乙酸酐。
与二氧化碳反应生成甲氧基乙酸。
与发烟硫酸或三氧化硫反应生成硫酸二甲酯。
与氰化氢反应生成乙腈。
表1-1 二甲醚的物理性质2、二甲醚的用途（1）用作燃料二甲醚可替代液化石油气(LPG)作为燃料。
它具有较高的十六烷值，液化后可以直接作为汽车燃料，其燃烧效果比甲醇燃料好。
它不但具有甲醇燃料的所有优点，还克服了其低温启动性和加速性能差的缺点。
由于二甲醚自身含氧，组分单一，碳链短，可实现无烟高效燃烧，并可降低噪音。
汽车尾气不需要催化转化处理，就能满足美国加利福尼亚洲有关汽车超低排放尾气的标准。
而且，现有的柴油车发动机只需略加改装就可燃用二甲醚燃料，且运行性能不会受到损害。
二甲醚在常温常压下为无色无味气体,在一定压力下为液体,其液化气与LPG性能相似,贮存于液化气钢瓶中的压力为1.35M Pa,小于LPG压力(1.92M Pa),因而可以代替煤气、石油液化气用作民用燃料。
二甲醚液化气作为民用燃料有一系列优点：二甲醚自身含氧,碳链短,燃烧性能良好,燃烧过程中无黑烟,燃烧尾气符合国家标准,其热值比柴油和液化天然气低,但比甲醇高。
二甲醚液化气在室温下压力符合现有LPG要求,可用现有的LPG气罐集中统一盛装,储运安全,组成稳定,无残液,可完全利用;与LPG灶基本通用,使用方便,不需预热,随用随开。
二甲醚可按一定比例掺入液化气中和液化气一起燃烧,可使液化气燃烧更加完全,降低析碳量,并降低尾气中的一氧化碳和碳氢化合物含量;二甲醚还可掺入城市煤气或天然气管道系统中作为民用燃料混烧,不仅可解决城市煤气高峰时气量不足的问题,而且还可以改善煤气质量,提高热值。
总之,二甲醚在储存、运输、使用等方面比LPG更安全。
因此二甲醚代替LPG作为优良的民用洁净燃料,具有广阔的前景。
二甲醚液化后还可以直接用作汽车燃料,是柴油发动机的理想替代燃料。
因为二甲醚燃料具有高的十六烷值(50～55),比甲醇燃料具有更好的燃烧效果,而且没有甲醇的低温启动性和加速性能差的缺点。
二甲醚燃料高效率和低污染,可实现无烟燃烧,并可降低噪音和减少氮氧化物的排放。
（2）用作氯氟烃的替代品二甲醚作为氯氟烃的替代物在气雾剂制品中显示出其良好性能。
如：不污染环境,与各种树脂和溶剂具有良好的相溶性,毒性很微弱,可用水或氟制剂作阻燃剂等。
二甲醚还具有使喷雾产品不易受潮的特点,并且其生产成本低、建设投资少、制造技术不太复杂,被人们认为是一种新一代理想气雾剂用推进剂。
而且二甲醚对金属无腐蚀、易液化,特别是水溶性和醇溶性较好,作为气雾剂具有双重功能，作为推进剂和溶剂,还可降低气雾剂中乙醇及其它有机挥发物的含量,减少对环境的污染。
目前在国外,二甲醚在民用气溶胶制品中已是必不可少的氯氟烃替代物。
