二甲醚精馏系统及二甲醚精馏塔设计的开题报告

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。

甲醇脱水制取清洁能源——二甲醚0 前言二甲醚(DME)作为一种清洁化学品在制药、燃料、农药、化学品的合成方面有许多独特的用途，是重要的化工原料，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做麻醉剂；还可替代LPG及柴油成为新型燃料，二甲醚目前的主要用途是作为气雾剂的抛射剂。

国外许多国家正在开发二甲醚代替氟氯烃作制冷剂和发泡剂；开发利用二甲醚作为聚乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑性聚酯泡沫的发泡剂。

二甲醚与甲醇按一定比例的混合物是一种理想的液体燃料，可作为城市煤气和液化气的代用品，二甲醚还可作为汽油添加剂来生产无铅汽油，因此，对二甲醚生产方法及应用领域的研究，成为了国内外极为重视的开发课题二甲醚原料来源也十分广泛，可以由石油、天然气、煤和生物物质(如稻草，高粱秆及米糠等有机物质)制得，二甲醚最早由高压甲醇生产中的副产物精馏后制得。

随着甲醇合成技术的进步，甲醇脱水和合成气合成二甲醚工业生产技术很快发展起来，根据反应器的不同，合成气合成二甲醚又分为固定床反应器和淤浆床反应器两种形式。

……包括二甲醚研究进展和内循环无梯度反应器研究进展……本实验主要目的和任务：（1）掌握内循环无梯度反应器、气相色谱仪的工作原理、工艺结构与操作过程；（2）掌握甲醇脱水反应的基本原理；（3）学会甲醇－水－二甲醚体系的分析方法和数据处理方法。

（字数在600-1000字）1 实验方案1.1 实验材料甲醇（≥99.5%）；催化剂（NKC-2）硅铝比15）;色谱用高纯氢（≥99.999%）1.2 实验流程与步骤本实验采用常压内循环无梯度反应器，示意流程如下：TCI-控温；TI-测温；PI-压力计；V-截止阀；K-调节阀；J-三通阀；1-氮气；2-稳压阀；3-干燥器；4-过滤器；5-质量流量计；6-缓冲器；7-预热器；8-预热炉；9-反应器；10-反应炉；11-马达12-六通阀；13-冷阱；14-保温瓶；15-湿式流量计；16-加料泵甲醇内循环无梯度脱水反应流程图色谱分析方法SP-1000气相色谱仪（北京北分瑞利分析仪器公司）：GDX-401色谱填充柱（Φ3m m×3m，最高使用温度250℃），以氢气为载气。

化工专业开题报告范文人类与化工的关系十分密切，普及到生活的方方面面。

在现代生活中，几乎随时随地都离不开化工产品，从衣、食、住、行等物质生活到文化艺术、娱乐等精神生活，都需要化工产品为之服务。

化工专业开题报告一：论文题目：25万吨/年二甲醚精馏系统及二甲醚精馏塔设计一、课题的目的与意义二甲醚又称甲醚，简称DME，分子式：CH3OCH3 ，结构式：CH3—O—CH3 。

二甲醚在常温常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。

相对密度(20℃)0.666，熔点-141.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气(LPG)相似。

溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。

易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热(气态)为 1455kJ/mol。

常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。

二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，却具有神经毒性;能溶解各种化学物质;由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。

二甲醚作为一种基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。

如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂，减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。

由于其良好的水溶性、油溶性，使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。

代替甲醇用作甲醛生产的新原料，可以明显降低甲醛生产成本，在大型甲醛装置中更显示出其优越性。

作为民用燃料气其储运、燃烧安全性，预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气，可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。

也是柴油发动机的理想燃料，与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题。

它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。

由于石油资源短缺、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视，成为2010年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。

DN700甲醇精馏塔设计一、甲醇精馏塔设计的背景与意义精馏塔是化工工业中广泛使用，是分离工艺中的重要设备。

而精馏是甲醇生产的重要后处理工序，在甲醇生产中占据重要的位置。

甲醇精馏塔是精馏的核心设备，它与产品质量回收率消耗定额三废排放及处理等方面密切相关甲醇精馏塔既可采用板式塔，也可采用填料塔。

近年来，我国精馏塔内件技术有了长足发展，如高效导向筛板、新型垂直筛板、新型导向浮阀塔板及新型规整填料等技术开始被广泛采用[1]。

甲醇精馏装置是甲醇生产的重要处理工序，其能耗占甲醇生产总能耗20%左右。

甲醇精馏技术的好坏直接关系到精甲醇的质量；先进、节能、高效的精馏装置，对降低成本、节能降耗、提高产品竞争力和企业经济效益起到重要的作用。

加强对甲醇精馏塔的研究与改进，不断满足化学工业的要求，达到低成本、低耗能、节能环保、绿色高效等要求，有利于我国化学工业科学快速的发展，不断赶上国际以及发达国家的脚步，提升自己的竞争实力。

二、国内外对本课题的研究现状现阶段，国内外的研究聚焦于新型高效性能塔板的开发及工业应用；塔板设计、开发更趋于科学化的方向。

在填料塔研究方面，不断研究新型、高效的填料来提高填料塔的效能。

随着时代的发展，国内外对精馏塔的研究更趋向于经济、安全、高效、清洁方向发展，推动精馏设备的前进与发展。

2.1精馏塔的发展从精馏设备的历史发展来看，精馏技术与石油、化学加工工业的发展是相辅相成、相互刺激、共同进步的发展关系。

精馏技术的任何进步，都会极大刺激化学加工工业的技术发展，同样在石油、化学加工工业发展的每一个历史阶段都会对精馏设备技术提出更高的要求。

①.阶段一：20～50年代1920年，有溢流的泡罩塔板开始应用于炼油工业，开创了一个新的炼油时代泡罩塔板对设计水平要求不高、对各类操作的适应能力强、对操作控制要求低等特性在当时被认为是无可替代的板型Rachig环填料塔主要应用于较小直径的无机分离塔设备中，同时也开发了Pall环，标志着现代乱堆填料的诞生②.阶段二：50～70年代消除放大效应的研究：AIChE研究浮阀塔板的开发FRI的成立系统化的设计方法：1955年，Monsanto公司的Bolles发表了著名的“泡罩塔板设计手册”，首先提出了科学的、规范化塔板设计技术，该方法到目前为止仍然广泛流行大孔筛板的研究③.阶段三：70～90年代大型液体分布器的基础研究，使得填料塔的放大研究成功，并在减压塔中应用获得极大的经济效益和社会效益计算机应用（辅助精馏塔放大效应的研究，计算塔板效率；精馏过程设计）新型高性能浮阀塔板的开发及应用④.阶段四：80末至今新型高效性能塔板的开发及工业应用塔板设计、开发更趋于科学化的方向现有精馏设备的优点：结构简单，造价低；生产能力大，分离效率高；操作弹性大，精馏效率较高。

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，分子量46.07，是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品。

DME因其良好的理化性质而被广泛地应用于化工、日化、医药和制冷等行业, 近几年更因其燃烧效果好和污染少而被称为“清洁燃料”, 引起广泛关注。

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。

2018化工类开题报告论文题目：25万吨/年二甲醚精馏系统及二甲醚精馏塔设计一、课题的目的与意义二甲醚又称甲醚，简称dme,分子式：ch3och3 ,结构式：ch3—o—ch3 。

二甲醚在常温常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。

相对密度(20℃)0.666，熔点-141.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5mpa，与石油液化气(lpg)相似。

溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。

易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热(气态)为1455kj/mol。

常温下dme具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。

二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，却具有神经毒性;能溶解各种化学物质;由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。

二甲醚作为一种基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。

如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂，减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。

由于其良好的水溶性、油溶性，使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。

代替甲醇用作甲醛生产的新原料，可以明显降低甲醛生产成本，在大型甲醛装置中更显示出其优越性。

作为民用燃料气其储运、燃烧安全性，预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气，可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。

也是柴油发动机的理想燃料，与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题。

它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。

由于石油资源短缺、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视，成为XX年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。

作为lpg和石油类的替代燃料，二甲醚是具有与lpg的物理性质相类似的化学品，在燃烧时不会产生破坏环境的气体，能便宜而大量地生产。

反应精馏隔壁塔制二甲醚过程模拟与分析目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 文献综述 (4)2. 理论基础 (5)2.1 反应精馏基础理论 (7)2.2 二甲醚的合成机理 (8)2.3 隔壁塔技术介绍 (9)3. 工艺流程与操作参数 (10)3.1 工艺流程简述 (11)3.2 操作参数选择 (12)3.3 物料平衡与热量平衡计算 (13)4. 模拟软件选择与建模 (15)4.1 常用的反应精馏模拟软件 (16)4.2 模型结构的设计 (17)4.3 模型参数的设定 (18)5. 模拟结果与分析 (19)5.1 物料与热量平衡模拟结果 (20)5.2 操作条件的敏感性分析 (22)5.3 塔内浓度与温度分布模拟分析 (23)6. 能耗与环境保护分析 (24)6.1 能耗计算与优化 (25)6.2 水耗与废热回收方案 (27)6.3 环境保护措施与评估 (27)7. 工业应用前景 (29)7.1 技术优势与市场潜力 (30)7.2 面临的挑战与解决方案 (31)7.3 后续研究和改进方向 (31)1. 内容概要本文对反应精馏隔壁塔制二甲醚过程进行模拟与分析。

DME作为一种清洁的合成燃料和化学品，其生产前景广阔。

该过程利用甲醇反应生热山东，大幅度减少了传统二甲醚制备的能源消耗。

分析包括：工艺原理介绍:详细阐述反应精馏隔壁塔制二甲醚的原理、流程和关键技术，并对设备配置进行说明。

数学模型建立:应用反应动力学、相平衡以及传质传热等理论，构建反应精馏隔壁塔过程的数学模型，重点关注反应对数、相平衡关系和关键参数的影响。

过程模拟研究:利用。

等仿真软件，建立DME综合制备工艺流程模型，并进行数值模拟，研究不同操作参数对产品产量、质量以及能效的影响。

工艺优化:通过对模拟结果的分析和讨论，提出优化工艺构型的方案，旨在提高DME的保障率，降低产品的制造成本，并提高生产效率。

生物质合成气合成二甲醚的研究的开题报告一、选题依据化石能源的消耗和排放对环境和气候造成了严重的影响。

而生物质是一种可再生的资源，对环境友好。

因此，研究生物质的利用方式具有重要的意义。

生物质合成气是一种将生物质转化为可燃气体的技术，其用途广泛，并且可以实现能源的可持续利用。

而合成二甲醚作为一种清洁燃料，在气候和环境方面具有很高的优势。

因此，将生物质合成气转化为二甲醚技术的研究有着重要的意义。

二、研究目的与意义本研究旨在探究生物质合成气转化为二甲醚的技术，具体目的包括：1. 系统地研究生物质合成气转化为二甲醚的工艺流程、反应条件以及催化剂的选择等关键技术。

2. 探讨反应温度、压力、空间速度等对合成二甲醚的影响以及优化反应条件，提高反应产率。

3. 研究出合适的催化剂，提高反应的催化效率和稳定性。

4. 对于生物质合成气转化为二甲醚工艺的优化和研究成果进行系统总结，为该技术的实际应用提供重要的理论基础和技术支撑。

通过该研究，可对生物质的利用方式进行深入探究，为我国新能源的发展提供技术支持，并为减少化石能源的消耗和减轻环境负担做出贡献。

三、研究方法本研究主要采用以下方法：1. 文献资料分析法：对生物质合成气和二甲醚的相关文献进行综合分析，了解该领域的研究现状和发展方向。

2. 实验研究法：通过制备催化剂和进行反应考察，探索生物质合成气转化为二甲醚的反应机制和影响因素，为优化反应条件提供依据。

3. 数据分析法：对实验结果进行数据统计分析，找出影响反应产率的关键因素，提出优化方案。

四、预期成果及工作计划预期成果：1. 系统性地总结生物质合成气转化为二甲醚工艺的关键技术和应用现状。

2. 确定反应的最佳条件，提高反应产率。

3. 研发出高效、稳定的催化剂，提高反应的催化效率和稳定性。

4. 为生物质合成气转化为二甲醚技术的实际应用提供理论基础和技术支持。

工作计划：第一年：搜集相关文献，确定实验方案，制备催化剂，进行初步实验。

二甲醚工艺设计开题报告1. 引言本文档旨在对二甲醚工艺设计进行开题报告，包括项目背景、研究目的、研究方法、预期成果等内容，以指导后续的工艺实施和产业应用。

2. 项目背景二甲醚（简称DME）是一种重要的有机化工原料，广泛应用于化工、能源、医药等行业。

DME具有高燃烧效率、低污染排放、可替代石油燃料等优势，因此在工业生产和科学研究中备受关注。

目前，DME的生产主要基于煤和天然气资源。

然而，随着环保意识的增强和能源结构的调整，探索新型DME生产工艺具有重要意义。

本项目旨在设计一种新的DME工艺，使其能够利用可再生资源或废弃物实现高效生产和低碳排放的目标。

3. 研究目的本研究的主要目的是设计一种高效、环保的DME生产工艺，通过合理选择原料、催化剂和反应条件，提高生产效率和产品质量，降低能耗和碳排放。

同时，考虑到工艺的可持续性和经济性，寻求工艺的优化方案。

具体研究目标如下：•确定适宜的原料供应和催化剂选择，获取高纯度的DME产品。

•设计高效的反应系统，提高反应速率和转化率。

•降低生产过程中的能耗和损失，优化工艺流程。

•考虑工艺的可持续性和经济性，减少环境影响和生产成本。

4. 研究方法本研究将采用以下方法来完成工艺设计和优化：1.文献研究：深入了解DME的生产工艺和相关技术，探索新的工艺思路和创新点。

2.原料选择：评估不同原料的可获得性、成本和环境影响，选择合适的原料供应路径。

3.催化剂选择：研究不同催化剂的催化活性、选择性和稳定性，选取适宜的催化剂进行实验验证。

4.实验研究：在实验室条件下，开展DME工艺的基础研究和优化实验，探寻最佳反应条件和工艺参数。

5.工艺流程设计：建立DME生产的工艺流程图，包括原料处理、反应装置、产品分离等环节，考虑工艺安全性和经济性。

6.数据分析：通过实验数据的收集和分析，评估工艺的效果和经济效益，寻求工艺改进的方向。

7.工艺优化：综合考虑工艺参数、催化剂活性、能耗成本等因素，对工艺进行优化，提高DME生产的效率和质量。

开题报告书
精馏过程的控制系统设计题目
拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
研究方法：
前期查阅资料了解本次设计的目的及意义，并充分了解精馏过程的静态特性及动态特性。

根据已有资料和工程经验，确定主控制变量和辅助控制变量。

然后分析系统各变量的耦合关系，通过控制相关变量达到控制要求。

最后利用内模控制算法建立精馏控制系统并搭建Simulink仿真模型进行验证。

技术路线
精馏是一个多变量、强耦合、难以建立精确的数学模型的过程。

选取塔顶的温度和塔底的温度为被控变量。

对于塔顶温度选取塔顶的回流量作为操纵变量；对于塔底的温度选取塔底再沸器的蒸汽流量作为操纵变量。

二者均采用串级控制的方案；串级控制的主控制器采用内模控制的算法，由于副回路包括的扰动主要为反应快速的流量扰动，故仅采用简单的PI控制即可。

塔顶与塔底的温度存在着强耦合，故还需要对两个控制变量进行解耦。

控制系统方框图如下，
其中R1为塔顶回流量R2为塔底再沸器的蒸汽流量；G C11G C21 G C12 G C22 为内模解耦控制器，G C1 G C2为副控制器，G P1 G P2为流量模型,G P11 G P21 G P12 G P22为实际温度模型, G m11
G m21 G m12 G m22内部对象模型，Y1 Y2为塔顶和塔底的温度的输出值。

实验方案及可行性分析
运用MATLAB中的Simulink模块构建系统模型，对系统进行调试和仿真。

本设计利用抗扰特性优良的串级控制和可以克服时间滞后的内模控制的控制策略构成多回路的系统。

此种控制方法可以用于非线性、时变的系统，克服多种扰动，并且易于实现，可行性高。

一步法DME合成催化剂的完全液相制备工研究的开题报告一、研究背景和意义DME（二甲醚）是一种重要的有机化工原料和清洁燃料。

传统的DME生产方法是将甲醇和水汽混合直接加热到高温（250~300°C）和高压（5~10MPa）下进行脱水反应制得，这种方法存在着生产成本高、催化剂的活性和寿命低等问题。

近年来，催化剂领域的发展为DME的制备提供了新的解决方案。

其中一步法合成DME 的方法，在反应条件温和、催化剂寿命长、产品质量高等方面具有明显的优势。

目前，市面上的DME一步催化剂多数采用固相法制备，这种方法相对复杂，包括催化剂的硅胶载体的制备和后续的催化剂载体合成等，且制备过程中多为干法，催化效率和产量难以达到最优状态。

完全液相制备催化剂比起固相法具有制备工艺简单、易于控制反应条件等优势。

因此，本研究将探讨使用完全液相法制备DME合成催化剂的可行性以及实际效果。

这不仅可以给DME生产提供更加高效、简单的工艺流程，同时也可以在催化剂的设计和制备方面进行新的探索。

二、研究目的本研究的目的是通过完全液相法制备DME合成催化剂，探究制备工艺、催化剂活性和稳定性等方面的情况，为DME生产提供更加高效、简单的工艺流程以及更加优良的催化剂。

三、研究方法和步骤（1）原材料的选择与质量控制：选择适合的原材料并考虑其纯度和杂质含量等因素，以确保其中的催化剂成分的稳定性和反应条件下的可控性。

（2）制备液相催化剂：首先，制备催化剂的前驱物。

然后，在适当的反应条件下将前驱物裂解出其中的金属离子，将其成核形成于载体表面。

最后，提取催化剂并进行表征与分析。

（3）催化剂活性测试：使用实验室实验设备进行催化反应，通过监测反应前后的反应物和产物的浓度变化，确定催化剂的活性和反应的效率。

（4）催化剂稳定性测试：通过长时间的稳定性测试，观测催化剂的活性和稳定性，优化制备过程和参数，以提高催化剂的寿命。

（5）催化剂性能测试：对催化剂进行属性表征，包括表面积、孔径分布、结构、催化机理等方面，以便进一步探究催化剂在催化反应中的行为。

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。

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。