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1、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，
2、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
3、，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 has become an alternative channel of international oil and new secondary energy and hot topics, That aroused natio
4、nal concern 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 mo
5、ving 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 get high pur
6、ity dimethyl ether, more complicated separation process. Developed mainly in the separation process such as chemical absorption and distillation unit operation in the process of dimethyl ether with higher purity product. This design aimed at separating the distillation process for process design, se
7、paration of dimethyl ether, methanol and water ternary system. Design of distillation towers used valve. Use the whole top of the tower condenser cooling device used to accurately control the reflux ratio. Bottom of the column of steam heating by steam to provide sufficient heat. Obtained by calcula
8、ting the number of theoretical plates, tower efficiency, the actual plate number, feed location. The main tower in the plate design and calculation of process dimensions derived column diameter, the effective tower, sieve number. Checking through the sieve of fluid mechanics, to prove that the indic
9、ator 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IABSTRACTII1 绪论11.1概述11.1.1设计依据11.1.2 设计规模及设计要求11.1.3 产品规格、性质及用途11.1.4技术来源31.2二甲醚分离装置流程62 精馏塔的工艺计算82.1精馏塔的物料衡
10、算82.1.1基础数据82.1.2物料衡算82.2精馏塔工艺计算102.2.1物料衡算102.2.2操作条件的确定102.3精馏塔设备计算122.3.1基础数据122.3.2塔板数的确定152.3.3精馏塔主要尺寸计算182.3.4塔板结构设计212.3.5 塔板流体力学验算262.3.6 塔板负荷性能图292.3.7塔高的计算333 热量衡算353.1数据353.2冷凝器的热负荷353.3再沸器的热负荷363.4冷却水消耗量和加热蒸汽消耗量384主要设备设计和选型394.1接管的设计394.1.1进料管394.1.2回流管394.1.3釜液出口管394.1.4塔顶蒸汽管404.1.5加热蒸汽
11、管404.2冷凝器的选型415 结论42参考文献43附录44谢辞461 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。1.1.2 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991.1.3 产品规格、性质及用途(一) 产品规格：二甲醚99（质量含量）(二) 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
12、，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。与空气混合能形成爆炸性混合物。接触热、火星、火焰或氧化剂易燃烧爆炸。接触空气或在光照条件下可生成具有潜在爆炸危险性的过氧化物。气体比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。二甲醚的毒性：二甲醚为弱麻醉剂，对呼吸道有轻微的刺激作用，长期接触使皮肤发红、水肿
13、、生疱。浓度为7.5%（体积）时，吸入12分钟后仅自感不适。浓度到8.2%（体积）时，21分钟后共济失调，产生视觉障碍，30分钟后轻度麻醉，血液流向头部，浓度为14%（体积）时，经23分钟引起运动共济失调及麻醉，经26分钟失去知觉，皮肤接触甲醚时易冻伤。空气中允许浓度为400ppm1。二甲醚的物理性质见表1-1 2表1-1 二甲醚的物理性质项目 数值项目 数值沸点(101.3kPa)/-24.9蒸气压(20)/MPa0.53熔点/ -141.4燃烧值(气压)/kJ*mol-11455闪点(开杯法) /-41.5生成热(气态)/ kJ*mol-1-185.5密度(20)/g*ml-10.661熔
14、融热/ kJ*mol-1107.3临界压力/MPa5.32蒸发热/ kJ*mol-1467.4临界温度/临界密度/ g*ml-1128.80.2174生成自由能/ kJ*mol-125熵/J/(mol*K)-114.3266.8自燃温度/350蒸气密度/kg*m31.918361.9173(三) 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。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
