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1、年产5万吨的二甲醚生产工艺设计摘 要：本设计为年产10万吨二甲醚的初步工艺设计，在设计说明书中，简单介绍了二甲醚的性能、主要用途、生产现状和发展趋势，本设计结合了湖南雪纳新能源有限公司的生产现状，确定以甲醇脱水法作为本设计的工艺生产方法。在设计过程中，根据设计任务书的要求，通过物料衡算和热量衡算，以确定设备工艺参数和消耗工艺指标，同时对二甲醚生产过程中的安全注意事项及“三废”治理作了相关说明，对整个装置进行了简单的初步技术经济评价。绘制了相应的设计图纸，设计图纸包括工艺流程图、主要设备图的装配图、设备的平面布置图等。关键词：二甲醚；甲醇；工艺设计 Primary for the Manufac
2、turing Process of Dimethl ether 100,000Ton Per yearSpecialty: Chemical Engineeringtechnology Author:Lu yingwen Director :Huang Niandong(Party of Chemical Engineering , School of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201, P. R. of China)Abstract:
3、This is the first step process design for annual output of 100,000 tons of dimethl ether,In the designed specifications , developing trend , function and main use, combined the production status of Hunan Xuena New Energy Co., Ltd.and finally with methanol dehydration methods as process production me
4、thods of the designs.In the design process, in accordance with the requirements of the mission design,Through the material balance and energy balance, to determine the equipment and technical parameters of consumption indicators, while the production of dimethyl ether in the process of attention to
5、security matters and Three wastesManagement made a note of the entire device to a simple technical and economic evaluation. Drawing the corresponding design drawings, design drawings, including process maps, plans of major equipment assembly, equipment such as the layout plans.Keywords:dimethl ether
6、; methanol; process design. 目 录摘要前言1 文献综述11.1 二甲醚概述11.1.1 二甲醚的发展现状11.1.2 二甲醚的传统领域的应用及其拓展11.2国内二甲醚市场简况21.2.1现状21.2.2 国内市场预测41.3国外二甲醚市场简况51.3.1现状51.3.2 国外市场预测61.4 原料说明71.6 二甲醚的主要技术指标81.6.1技术要求81.6.2试验方法92 DME产品方案及生产规模112.1 产品品种、规格、质量指标及拟建规模112.2 产品规格、质量指标112.3 产品方案分析及生产规模分析123 工艺流程介绍123.1生产方法简述123.2工艺
7、流程说明143.3生产工艺特点163.4主要工艺指标163.4.1 二甲醚产品指标163.4.2 催化剂的使用174主要塔设备计算及选型174.1 汽化塔及其附属设备的计算选型174.1.1 物料衡算174.1.2 热量衡算194.1.3 理论板数、塔径、填料选择及填料层高度的计算214.1.4 汽化塔附属设备的选型计算254.2 合成塔及其附属设备的计算选型264.2.1 物料衡算264.2.2 合成塔的选取选取：264.2.3 热量衡算及附属设备的选型计算264.3 初馏塔及其附属设备的计算选型294.3.1 物料衡算304.3.2 热量衡算314.3.3 理论塔板数的计算324.3.4
8、初馏塔主要尺寸的设计计算334.3.5塔径设计计算344.3.6 填料层高度的计算354.3.7 附属设备的选型计算364.4 精馏塔及其附属设备的计算选型374.4.1 物料衡算374.4.2 热量衡算384.4.3 理论塔板数的计算404.4.4 初馏塔主要尺寸的设计计算404.4.5塔径设计计算424.4.6 填料层高度的计算434.4.7 附属设备的选型计算434.5 回收塔及其附属设备的计算选型444.5.1 物料衡算444.5.2 热量衡算454.5.3 理论塔板数的计算474.5.4 回收塔主要尺寸的设计计算474.5.5塔径设计计算494.5.6 填料层高度的计算504.5.7
9、 附属设备的选型计算505 环境保护及三废处理515.1主要污染源及主要污染物515.2设计中采取的环保措施及其简要处理工艺流程515.3装置危险性物料主要物性536 财务初步分析536.1 概述536.2 经济初步估算546.2.1 产品量546.2.2投资估算546.3产品成本估算546.4 财务评价556.4.1 年销售收入估算556.4.2年销售税金及附加估算556.4.3利润总额及分配556.4.3不确定性分析556.5结论557结束语56参考文献57附表一：生产的主要设备其型号、数量、状况表58附表二：主工艺参数表60附图1 汽化合成工艺流程图附图2 初馏工艺流程图附图3 精馏工艺
10、流程图附图4 回收工艺流程图附图5 精馏塔装配图附图6 总平面布置图1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
11、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
12、。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。设计者：陆应文2008年6月1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
13、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
14、有待更新。1.1.2 二甲醚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作为停止使用的氯氟烃的替代物，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，它与各种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；使喷雾产品不易致潮，加之与其他气雾剂相比，其成本低、价格便宜从而被认为是新一代理想的气雾推进剂。在西欧各国已经成为民用气溶胶制品的氯氟烃的替代品。目前DME在世界喷射剂的用量中居第二位，仅次于碳氢化合物，其次，由于DME容易液化的特性
15、，许多国家正在开发以DME代替氯氟烃做制冷剂的技术。Bohnenn报道了用DME与氟里昂混合制成特种制冷剂，通过大量实验后，认为随着DME含量的增加，制冷能力增加，能耗降低并且在冷冻食品时可免除异味和臭味。另外Kohl等人报道了以DME、丙烷、丁烷制无氟制冷剂的方法。第二，DME作为化学中间体，主要用于制造硫酸二甲酯。DME同发烟硫酸反应可以生成硫酸二甲酯；同苯胺反应生成高纯N，N-二甲基苯胺，脱水成乙烯，羰基化可以制取醋酸甲酯；与硫化氢反应生成二甲基硫醚，进而可生成二甲基亚砜。除此之外DME还是重要的化工原料,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的分子结构与烃类不同，只有C-H与C-O键，没有C-C键，所以燃烧时无黑烟
