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中国石油和化工2012·12Technology技术CPCI 摘要:以四川泸天化绿源醇业有限责任公司１０万吨／年二甲醚装置合成反应系统为研究对象，用ＡＳＰＥＮ ＰＵＬＳ流程模拟软件，建立二甲醚合成反应器模型模拟计算，在此基础上进行了灵敏性分析，研究影响二甲醚合成生产的关键变量及对甲醇转化率的影响，将模拟数据结果与设计值和生产实际操作数据进行对照比较，为当前生产优化操作提供参考。
１ 前言四川泸天化绿源醇业有限责任公司１０万吨二甲醚装置于２００６年３月建成投产，使用的二甲醚合成塔是一个固定床立式自热式反应器，内置上、中、下三组冷却盘管，每一组冷却盘管内的冷却介质为甲醇蒸汽。
由于是世界上第一套１０万吨级规模的装置，在实际生产运行操作过程中，无任何经验可以借鉴，特别是二甲醚合成反应系统的操作，对各种操作参数的调整正确与否无从验证。
本文采用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ过程稳态仿真软件，模拟一个二甲醚合成系统的化工单元对其作全流程模拟计算，选用平推流反应器模型，把甲醇直接合成二甲醚看作是一个绝热反应过程，运用能量和物料衡算，通过动力学方程，可以计算出产物组成。
２ 二甲醚合成过程模拟２．１动力学方程甲醇气相脱水法制二甲醚发生的主要反应如下：２ＣＨ３ＯＨ→（ＣＨ３）２Ｏ＋Ｈ２Ｏ＋５．６ｋｃａｌ／ｇ－ｍｏｌ ．．．．．．①作为符合以上反应平衡式的反应机理，提出的模式之一，就是决定二甲醚合成反应的速度，即吸附在催化剂表面的ＣＨ３ＯＨ 和ＣＨ３Ｏ－的反应。
甲醇脱水生成的水抑制了反应，因为生成的水吸附在催化剂的表面，从而阻断了催化剂对甲醇的吸附。
随着反应转化率的增加，反应速率减慢。
另一方面，因为二甲醚对催化剂的吸附能力相当弱，二甲醚对反应不产生抑制。
根据①反应的动力学表达式及参数如下：．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．②ｒ—反应速率 ，ｋ—反应速率常数，Ｐｉ—分子ｉ的分压力，Ｋｉ—吸附常数。
（注i ：M —甲醇，W —水）平衡状态下Ｋｐ表达式如下：ｌｎＫｐ＝－２．２０５＋２７０８．６３１７／Ｔ ．．．．．．．．．．．．．．．．．③甲醇转化为二甲醚的反应受平衡限制。
年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺甲醇制二甲醚是一种重要的工业化学品，广泛用于燃料添加剂、溶剂、涂料等领域。
本文将介绍一种年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺。
一、工艺流程该工艺流程包括四个主要步骤：甲醇脱水、二甲醚合成、精馏和纯化。
1. 甲醇脱水采用沸腾蒸馏法对甲醇进行脱水。
甲醇在高温、低压下脱水生成甲醇蒸汽和水蒸汽。
经过多级沸腾器的处理，水蒸汽在不同的温度下逐渐与甲醇蒸汽分离。
最后蒸馏出高纯度的甲醇。
2. 二甲醚合成将甲醇和催化剂一起注入反应釜中，通过控制反应温度、压力、时间、催化剂浓度等条件，使甲醇和催化剂发生反应生成二甲醚。
催化剂采用固定床催化剂，可重复利用。
3. 精馏将合成的二甲醚通过精馏塔进行精馏，分离出不同纯度的二甲醚。
采用加热与冷却循环控制温度，使不同级数的蒸汽从塔底逐级上升，从而达到纯化的目的。
4. 纯化将得到的高纯二甲醚通过精密过滤、冷冻、水洗等操作，去除杂质，达到最终的纯度要求。
二、设备选型1. 甲醇脱水采用多级沸腾器，采用高效清洗器、冷凝器、精密分离器等设备，确保甲醇的高纯度。
2. 二甲醚合成采用反应釜式反应器，配有搅拌装置和温控装置，以保证反应的均匀和稳定，同时选用固定床催化剂实现反应。
3. 精馏塔采用塔板式精馏，配合温度控制装置，可操作稳定，适应不同的精馏要求。
4. 纯化采用过滤器、冷凝器、水洗器等设备，对产品进行最终处理，确保产品达到纯度要求。
三、优化方案1. 控制反应条件，采用高效催化剂，提高反应速率，降低工艺能耗。
2. 采用高效分离器，减少分离步骤，降低工艺能耗和成本。
3. 采用智能化控制系统，实现自动化生产和可远程监控，提高生产效率和质量。
4. 设备采用节能环保型设备，降低对环境的影响，符合可持续发展的要求。
综上所述，该工艺流程采用先进设备技术和优化方案，可高效、稳定地生产出高纯度的二甲醚，具有良好的经济效益和环保效益，有利于推动工业化进程。
气相甲醇脱水法制二甲醚的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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目录摘要 (III)Abstract (V)第1章绪论.............................................................................................................................. - 1 -1.1课题的背景及意义...................................................................................................... - 1 -1.2二甲醚的性质与作用.................................................................................................. - 1 -1.2.1二甲醚的性质................................................................................................... - 1 -1.2.2二甲醚的作用................................................................................................... - 2 -1.3课题的主要内容.......................................................................................................... - 2 -1.4二甲醚的生产工艺...................................................................................................... - 3 -1.4.1一步法生产工艺............................................................................................... - 3 -1.4.2两步法生成二甲醚........................................................................................... - 3 -1.4.3甲醇气相脱水制二甲醚工艺........................................................................... - 4 -1.5甲醇气相脱水制二甲醚催化剂的选取...................................................................... - 4 -1.6甲醇气相脱水制二甲醚工艺流程概述...................................................................... - 5 -1.7总结.............................................................................................................................. - 6 - 第2章五段绝热段间间接换热反应器的设计.................................................................... - 7 -2.1 基础数据分析与计算................................................................................................. - 7 -2.1.1混合气体的定压热容....................................................................................... - 7 -2.1.2反应热............................................................................................................... - 7 -2.1.3反应的平衡常数............................................................................................... - 8 -2.1.4气体混合物的粘度........................................................................................... - 8 -2.1.5气体的导热系数............................................................................................... - 8 -2.2五段绝热段间间接换热反应器模拟........................................................................ - 10 -2.2.1数学模型推导................................................................................................. - 10 -2.2.2原料甲醇流量对反应的影响......................................................................... - 15 -2.2.3进口温度对反应的影响................................................................................. - 15 -2.2.4催化剂颗粒大小对反应的影响..................................................................... - 17 -2.3总结............................................................................................................................ - 17 - 第3章三段绝热段间冷激式与内冷管式反应器的设计.................................................... - 19 -3.1三段绝热段间冷激式反应器数学模型推导............................................................ - 19 -3.2各参数对反应的影响................................................................................................ - 21 -3.2.1进口温度对反应的影响................................................................................. - 21 -3.2.2 操作压力对反应的影响................................................................................ - 22 -3.2.3进料量对反应的影响..................................................................................... - 23 -3.3 三段绝热段间内冷管式反应器数学模型推导....................................................... - 25 -3.4各参数对反应的影响................................................................................................ - 27 -3.4.1床层进口温度对反应的影响......................................................................... - 27 -3.4.2操作压力对反应的影响................................................................................. - 28 -3.4.3进料量对反应的影响..................................................................................... - 28 -3.5总结............................................................................................................................ - 29 - 第4章管壳式固定床反应器................................................................................................ - 31 -4.1管壳式固定床反应器的模拟............................................................................................ - 31 -4.2各参数对反应的影响................................................................................................ - 33 -4.2.1入口流量对反应的影响................................................................................. - 33 -4.2.2入口温度对反应的影响................................................................................. - 34 -4.2.3进口压力对反应的影响................................................................................. - 35 -4.2.4沸腾水温度对反应的影响............................................................................. - 36 -4.3总结............................................................................................................................ - 37 - 第5章二甲醚的储存............................................................................................................ - 39 -5.1确定参数.................................................................................................................... - 39 -5.2储罐公称直径的确定................................................................................................ - 39 -5.3壁厚设计.................................................................................................................... - 40 -5.4附件的选取................................................................................................................ - 40 -5.5人孔的补强................................................................................................................ - 42 -5.6鞍座的选取................................................................................................................ - 44 - 第6章结论............................................................................................................................ - 45 - 参考文献.................................................................................................................................. - 47 - 致谢.......................................................................................................................................... - 49 - 附录一外文文献.................................................................................................................... - 51 - 附录二外文文献翻译............................................................................................................ - 57 -摘要二甲醚(DME)，一种新型的化工基础原料，在化工领域有着举足轻重的地位，二甲醚不仅可以作为液化石油气的替代品，还可以用于做制冷剂等多种用途。
化学工程学院新产品开发训练报告2011-12课题名称：甲醇催化脱水生产二甲醚工艺设计课题类型：设计班级：姓名：学号：指导教师：第一部分文献综述一、二甲醚用途及研究背景1.1二甲醚性质及其用途简介二甲醚又称甲醚，简称DME，在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。
二甲醚作为新兴的基本化工原料，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，成为近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。
与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。
1.2研究背景二甲醚特有的理化性能奠定了其在国际、国内市场上的基础产业地位，可广泛应用于工业、农业、医疗、日常生活等领域。
气相甲醇脱水制二甲醚工艺模拟与优化气相甲醇脱水制二甲醚（MTO）是一种重要的催化转化过程，在实际工艺中可以通过模拟和优化来提高生产效率和产品质量。
以下是常用的工艺模拟和优化方法：1.催化剂选择和优化：催化剂是气相甲醇脱水制二甲醚过程中的关键因素。
通过催化剂的选择和优化，可以提高反应速率和选择性，促进二甲醚的产生。
常用的方法包括活性组分的调整、载体的优化以及处理工艺的改进。
2.反应器模拟和优化：通过数学建模和计算方法，可以模拟和优化气相甲醇脱水制二甲醚反应器的运行。
模拟可以帮助理解反应机理和动力学，优化可以通过调整反应器的温度、压力、催化剂分布和反应物流动方式等来提高反应的效率和产量。
3.热集成和能量优化：气相甲醇脱水制二甲醚过程中的能量消耗往往较大。
通过热集成技术，优化废热的回收和利用，可以提高能量效率。
常用的方法包括热交换网络设计、废热回收系统和废热利用方案的优化等。
4.优化操作条件：通过调整反应的操作条件，如温度、压力、反应物料比和催化剂浓度等，可以找到最佳的操作窗口。
优化操作条件可以提高二甲醚的产率和选择性，减少副反应产物的生成。
5.系统整合和流程优化：气相甲醇脱水制二甲醚过程中，反应、分离、回收等单元之间相互关联。
通过系统整合和流程优化，可以在整个过程中最大程度地提高资源的利用效率、减少能耗和废物排放。
以上方法是对气相甲醇脱水制二甲醚工艺进行模拟和优化的一些常用手段。
根据具体的工艺特点和优化目标，可以结合实际情况采用适合的方法来提高工艺的效果和经济性。
在实际应用中，需要综合考虑反应动力学、传热传质、流体力学等多个因素，进行综合优化和调整。
年产15万吨甲醇合成二甲醚工艺设计The Process Design of 150kt/a Dimethyl Ether Preparedby Methanol目录摘要 ..................................................................................................I矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
Abstract........................................................................................... II聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
引言 ............................................................................................... 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
第一章文献综述.. (3)1.1 二甲醚概况 (3)1.1.1 二甲醚的发展状况 (3)1.1.2 二甲醚的传统领域的应用及其拓展............................................. 4酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
1.2 国内二甲醚市场简况 (5)1.2.1 现状 (5)1.2.2 国内市场预测 (7)1.3 国外二甲醚市场简况 (8)1.3.1 现状 (8)1.3.2 国外市场预测 (10)1.4 原料说明.......................................................................................... 12彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
1.4.1 物理性质 (11)1.4.2 化学性质....................................................................................... 12謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
