【完整版】年产3460万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计_毕业论文设计

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 device

Abstract

With 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