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1、化工设计课程设计说明书年产20万吨甲醇制二甲醐生产工艺初步设计学生学号：学生姓名：专业班级：化工工艺指导教师：起止日期：_化工设计课程设计任务书一、化工课程设计题目年产20万吨甲醇制二甲酣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：二甲醛拟建规模：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W%;合成塔：选择-AM%做催化剂，转化率？80%,选择性A,脱水温度选择300摄氏度。精僧塔：塔顶二甲醛纯度“%”釜液二甲酷含皇彳；回收塔：塔顶回收甲醇纯度98%,废水中甲醇含曷/。三、化工课
2、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呈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缶的结构图）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
3、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学生一武晓阿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，目前二甲醛(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，能廉价而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。目前生产的二甲醛大体上由甲醇脱水制得，即先合成甲醇，然后经甲醇脱水制成二甲醛。甲醇脱水制二甲醛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醛工艺。将甲醇加热蒸发，甲醇蒸气通过Y-AL2O
4、3催化剂床层,气相甲醇脱水制得二甲醛。气相法的工艺进程主要由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醛冷凝及精储等组成。主要完成以下工作：1)精储用到的二甲醛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：二甲醛，甲醇，工艺设计。Abstract:AsLPGandoilalternativefuel,DMEhasdrawnattentionsatpresent.PhysicalpropertiesofDMEissimilarfbrLPGanddontproducecombustiongastodamagetheenvironment,so,Itcanbeprod
5、ucedlargely.Likemethane,DMEisexpectedtobecome21stcenturyenergyresources.,DMEispreparedbymethanoldehydration,namely,syntheticmethanolfirstandthenmethanoldehydrationtodimethyletherbymethanoldehydration.MethanoldehydrationtoDMEisdividedintotwokindsofliquidphaseandgas-phaseprocess.Thisdesignusesaprocess
6、gasofdimethyletherpreparedbydimethyl.Heatingmethanoltoevaporation,methanolvaportlnouglithey-AL2O3catalystbed,vapormethanoldehydrationtodimethyletherby.Thisprocessismadeofmethanolprocessheating,evaporation,dehydrationofmethanol,dimethylethercondensationanddistillationetc.Completedforthefollowingwork:
7、1) Distillationtowerusedinseparationofdimethyletherandmethanolrecovery,columnheightoftower,diameter,arrangementofcolumnplateetc;2) Thecalculationandselectionofheatexchanger,pump;Keywords:dimethylether,methanol,processdesign摘要前言化工设计课程设计任务书前言01文献综述0二甲醛概述0二甲醛的进展现状0二甲雄的传统领域的应用及其拓展0国内二甲醛市场简况1现状1国内市场预测3国外
8、二甲醛市场简况4现状4国外市场预测5原料说明6二甲健的主要技术指标7技术要求7实验方式82DME产品方案及生产规模10产品品种、规格、质量指标及拟建规模10产品规格、质量指标10产品方案分析及生产规模分析113工艺流程介绍11生产方式简述11工艺流程说明13生产工艺特点15主要工艺指标15二甲雁产品指标15催化剂的利用164主要塔设备计算及选型16汽化塔及其附属设备的计算选型16物料衡算16热量衡算18理论板数、塔径、填料选择及填料层高度的计算20汽化塔附属设备的选型计算24合成塔及其附属设备的计算选型25物料衡算25合成塔的选取选取：25热量衡算及附属设备的选型计算25精馀塔及其附属设备的计
9、算选型28物料衡算28热量衡算29理论塔板数的计算31初储塔主要尺寸的设计计算31塔径设计计算33填料层高度的计算34附属设备的选型计算34回收塔及其附属设备的计算选型35物料衡算35热量衡算36理论塔板数的计算38回收塔主要尺寸的设计计算39塔径设计计算40填料层高度的计算41附属设备的选型计算42致谢43参考文献44附录1.主要设备一览表45二甲健又称甲微、木醛氧、二甲，是最简单的脂肪酸重要的甲醇下游产品之一。二甲健的理化性质比较独特，热植高，无毒、无害，具有潜在的普遍用途，除作为有机化工原料普遍用于制药、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
10、用、通用、环保、安全、质优价廉的长处，最近作为民用代用燃料和柴油代用燃料，二甲醛受到人民的日趋重视。20世纪70年代.二甲醛开始被用作气雾剂，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进程中，二甲醛的良好燃烧性能和低污染排放的特性使其日趋受到重视。二甲健作为清洁燃料具有如下特征：（1）资源量丰硕，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，可在大范围内利用：（4）经济可行，其本钱有竞争力；（5）易于实现，其运行所需要的基础设施和现有基础设施大体相容，不需要另装一套装置。本设计流程简练明畅，工艺条件温和，操作简易方便。而且设备分数较少，设备制作立足于国内
11、现状，均能在国内制造而不需入口，可大大降低项目投资。按国家现行大体建设政策和布场价钱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,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/年二甲渔项目符合国家产业政策和未来能源巾场进展方向，市场预测乐观，工艺方案合理，工艺技术成熟靠得住，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份。说明书主要包括工艺流程的肯定，物料衡算，热量衡算，工艺设备的设计及选型，厂房平而布置，还有进行初步的经济分析等。图纸包
12、括工艺流程图，主设备图，车间布置平面等。设计者：武晓佩2012年11月25日1文献综述二甲醛概述二甲醛的进展现状自20世纪70年代，二甲雁开始被用作气雾剂，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进程中，二甲股的良好燃烧性能和低污染排放特性使其日趋受到重视。二甲够（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仍是一种新型的、理想的、可替代车用燃料的“21世纪的绿色燃料二随着环境污染的日趋严峻及石油资源的日趋匮乏，对二甲醛的需求量迅速增加，因此二甲醛的合成研究已成为各国科技人员的研窕核心
13、。二甲健是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，并能增进新一代汽车、电力等工业的进展。目前，二甲醛进展的关键问题在于配套办法不完善、市场进展不成熟、二甲健利用观念有待更新。二甲醛的传统领域的应用及其拓展1）传统领域的应用第一，做气雾剂、制冷剂和发泡剂。DME作为停止利用的氯氟烧的替代物，在气雾剂制品中显示出良好的性能，如：不污染环境,对臭氧破坏系数为零；DME在水中溶解度为34%,若加6%的乙醇，则可与水混溶，它与各类树脂也有极高的溶解能力：毒性很微弱，用在化妆品上观察不到有什么问题：可用水或氟制剂作阻燃剂；使喷雾产
14、品不易致潮，加上与其他气雾剂相较，其本钱低、价钱廉价从而被以为是新一代理想的气雾推动剂。在西欧各国已经成为民用气溶胶制品的氯氟烧的替代品。目前DME活着界喷射剂的用量中居第二位，仅次于碳氢化合物，第二，由于DME容易液化的特性，许多国家正在开发以DME代替氯氟烧做制冷剂的技术。Bohnenn报导了用DME与氟里昂混合制成特种制冷剂，通过大量实验后，以为随着DME含量的增加，制冷能力增加，能耗降低而且在冷冻食物时可免去异味和臭味。另外Kohl等人报导了以DME、丙烷、丁烷制无氟制冷剂的方式。第二，DME作为化学中间体，主要用于制造硫酸二甲酯。DME同发烟硫酸反映能够生成硫酸二甲酯：同苯胺反映生成
15、高纯N,N-二甲基苯胺，脱水成乙烯，城基化能够制取醋酸甲酯；与硫化氢反映生成二甲基硫酸，进而可生成二甲基亚碉。除此之外DME仍是重要的化工原料，可用于许多精细化学品的合成,同时在轻化、制药、燃料、农药等工业中有许多独特的用途。（2）新近拓展的应用领域作为新型高效清洁燃料是DME应用领域的一个崭新的拓展应用领域。DME作为民用燃料比液化气具有更优良的物理化学性能（如表1，表2所示）。由于DME的分子结构与烧类不同，只有C-H与00键，没有C-C键，所以燃烧时无黑烟，CO与NOx排放量很低，符合干净燃料的要求：而且燃烧性能良好，燃烧废气无毒，完全符合卫生标准：单一组成，无残液；在室温下可紧缩成液体，用现有的液化石油气罐盛装，燃具与LPG大体通用，是优良的民用干净燃料。当温度在37.8时，二甲般的蒸汽压低于1378kPa,符合液化石油气的要求（如表1-1）所示。表1DME液化气与液化石油气性质比较项目分子量乐力Mpa(60C)燃烧温度C爆炸下限%理论空气量侦混气热值KJ/m3LPG20553903DME22504219
