年产万吨甲醇制二甲醚生产工艺的初步设计

年产万吨甲醇制二甲醚生产工艺的初步设计太原理工大学化学化工学院《化工设计》课程设计说明书年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计学生学号：学生姓名：专业班级：化工工艺0904指导教师：起止日期：2012.11.26～2012.12.21化工设计课程设计任务书一、化工课程设计题目年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺的初步设计二、化工课程设计要求及原始数据（资料）：操作方式：连续操作产品品种：二甲醚拟建规模：20万吨/年年操作日：365天汽化塔：原料粗甲醇纯度90%（质量分数，下同），塔顶甲醇气体纯度≥99%，釜液甲醇含量≤0.5%；合成塔：选择 -Al2O3做催化剂，转化率≥80%，选择性≥99.9%，脱水温度选择300摄氏度。

精馏塔：塔顶二甲醚纯度≥“99.9%”釜液二甲醚含量≤0.5%；回收塔：塔顶回收甲醇纯度≥98%，废水中甲醇含量≤0.5%。

三、化工课程设计主要内容：1、绪论2、生产流程或方法的确定3、物料衡算和热量衡算4、主要工艺设备的计算及选型（包括设备一览表）5、原材料、动力消耗定额及消耗量6、参考文献7、致谢8、附图（带控制点的工艺流程图和关键设备的结构图）四、时间安排：共设计四周，前2周收集资料，进行工艺流程的设计、物料和热量衡算，后两周进行设计说明书的撰写、工艺流程图和设备图的绘制。

五、学生应交出的设计文件：课程设计说明书一本带控制点的工艺流程图一套（要求手工绘制2#图纸）主要设备结构图一套（要求CAD绘制，2#图纸）六、主要参考文献（资料）：1、《化工设计》王静康主编1995年版化学工业出版社出版2、《化工原理》（上、下）2001年版天津大学化工原理教研室编天津科学技术出版社出版3．…………专业班级化工工艺0904 学生武晓佩要求设计工作起止日期2012年11月25日至2012年12月21日指导教师签字日期教研室主任签字日期系主任批准签字日期摘要作为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。

Abstract: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 resources., 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-AL2O3catalyst 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 andmethanol 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目录摘要前言化工设计课程设计任务书 (I)前言 (1)1 文献综述 (1)1.1 二甲醚概述 (1)1.1.1 二甲醚的发展现状 (1)1.1.2 二甲醚的传统领域的应用及其拓展 21.2国内二甲醚市场简况 (6)1.2.1现状 (6)1.2.2 国内市场预测 (10)1.3国外二甲醚市场简况 (15)1.3.1现状 (15)1.3.2 国外市场预测 (20)1.4 原料说明 (23)1.6 二甲醚的主要技术指标 (28)1.6.1技术要求 (28)1.6.2试验方法 (29)2 DME产品方案及生产规模 (37)2.1 产品品种、规格、质量指标及拟建规模 . 382.2 产品规格、质量指标 (38)2.3 产品方案分析及生产规模分析 (39)3 工艺流程介绍 (41)3.1生产方法简述 (41)3.2工艺流程说明 (50)3.3生产工艺特点 (56)3.4主要工艺指标 (56)3.4.1 二甲醚产品指标 (56)3.4.2 催化剂的使用 (57)4主要塔设备计算及选型 (59)4.1 汽化塔及其附属设备的计算选型 (59)4.1.1 物料衡算 (59)4.1.2 热量衡算 (63)4.1.3 理论板数、塔径、填料选择及填料层高度的计算 (68)4.1.4 汽化塔附属设备的选型计算 (75)4.2 合成塔及其附属设备的计算选型 (77)4.2.1 物料衡算 (77)4.2.2 合成塔的选取选取： (78)4.2.3 热量衡算及附属设备的选型计算.. 784.3 精馏塔及其附属设备的计算选型 (86)4.3.1 物料衡算 (86)4.3.2 热量衡算 (88)4.3.3 理论塔板数的计算 (91)4.3.4 初馏塔主要尺寸的设计计算 (92)4.3.5塔径设计计算 (94)4.3.6 填料层高度的计算 (96)4.3.7 附属设备的选型计算 (97)4.4 回收塔及其附属设备的计算选型 (99)4.5.1 物料衡算 (99)4.4.2 热量衡算 (102)4.4.3 理论塔板数的计算 (105)4.4.4 回收塔主要尺寸的设计计算 (106)4.4.5塔径设计计算 (108)4.4.6 填料层高度的计算 (110)4.4.7 附属设备的选型计算 (111)致谢 (114)参考文献 (119)附录1.主要设备一览表 (123)前言二甲醚又称甲醚、木醚氧、二甲，是最简单的脂肪醚重要的甲醇下游产品之一。

二甲醚的理化性质比较独特，热植高，无毒、无害，具有潜在的广泛用途，除作为有机化工原料广泛用于制药、染料、农药等，还用于替代氟里昂用作汽溶胶喷射剂和制冷剂，由于其良好的燃料性能，具有实用、通用、环保、安全、质优价廉的优点，最近作为民用代用燃料和柴油代用燃料，二甲醚受到人民的日益重视。

20世纪70年代，二甲醚开始被用作气雾剂，以取代破坏臭氧层的氟里昂。

近几年来，在各国寻求清洁燃料的过程中，二甲醚的良好燃烧性能和低污染排放的特性使其日益受到重视。

二甲醚作为清洁燃料具备如下特征：（1）资源量丰富，来源广；（2）环境友好，其排放物对环境的影响很小；（3）技术可行、成熟，可在大范围内使用；（4）经济可行，其成本有竞争力；（5）易于实现，其运行所需要的基础设施和现有基础设施基本相容，不需要另装一套装置。

本设计流程简洁明畅，工艺条件温和，操作简易方便。

而且设备台数较少，设备制作立足于国内现状，均能在国内制造而不需进口，可大大降低项目投资。

按国家现行基本建设政策和市场价格对本项目进行了财务评价计算。

工程总投资估算值14300万元，项目的内部收益率所得税前为13.82%，高于基准收益率12%。

其它各项效益指标及盈亏平衡分析结果均表明本项目具有很强的抗风险能力。

上述各方面问题的研究结果表明，10万吨/年二甲醚项目符合国家产业政策和未来能源市场发展方向，市场预测乐观，工艺方案合理，工艺技术成熟可靠，投资估算和财务评价结果也表明项目经济效益明显。

本设计包括设计说明书和图纸两部分。

说明书主要包括工艺流程的确定，物料衡算，热量衡算，工艺设备的设计及选型，厂房平面布置，还有进行初步的经济分析等。

图纸包括工艺流程图，主设备图，车间布置平面等。

计者：武晓佩12年1 1月2 5日1 文献综述1.1 二甲醚概述1.1.1 二甲醚的发展现状自20世纪70年代，二甲醚开始被用作气雾剂，以取代破坏臭氧的氟利昂。

近几年来，在各国寻求清洁车用替代燃料的过程中，二甲醚的良好燃烧性能和低污染排放特性使其日益受到重视。

二甲醚（DME）常温常压下是一种无色低毒的可燃性气体，性能与液化石油气相似，燃烧时不析碳，无残液，燃烧废气无毒，是一种理想的清洁燃料。

DME 还是一种新型的、理想的、可替代车用燃料的“21世纪的绿色燃料”。

随着环境污染的日益严重及石油资源的日益匮乏，对二甲醚的需求量迅速增加，因此二甲醚的合成研究已成为各国科技人员的研究焦点。

二甲醚是21世纪的超清洁燃料，无论是作为民用燃料、或替代柴油、汽油作为汽车燃料、或是用于发电，其制备、储运等都比较容易解决，并能促进新一代汽车、电力等工业的发展。

目前，二甲醚发展的关键问题在于配套措施不完善、市场发展不成熟、二甲醚使用观念有待更新。