太原理工大学化学化工学院《化工设计》课程设计说明书年产20万吨甲醇制二甲醚生产工艺初步设计学生学号：学生姓名：专业班级：化工工艺0904指导教师：起止日期：2012.11.26～2012.12.21化工设计课程设计任务书摘要作为LPG和石油类的替代燃料，目前二甲醚(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。
目前生产的二甲醚基本上由甲醇脱水制得，即先合成甲醇，然后经甲醇脱水制成二甲醚。
甲醇脱水制二甲醚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醚工艺。
将甲醇加热蒸发，甲醇蒸气通过γ-AL2O3催化剂床层,气相甲醇脱水制得二甲醚。
气相法的工艺过程主要由甲醇加热、蒸发、甲醇脱水、二甲醚冷凝及精馏等组成。
主要完成以下工作：1）精馏用到的二甲醚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：二甲醚，甲醇，工艺设计。
Abstract:As LPG and oil alternative fuel, DME has drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar for LPG, and don’t produce combustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to become 21st century energy resources., DME is prepared by methanol dehydration, namely, synthetic methanol first and then methanol dehydration to dimethyl etherby methanol dehydration. Methanol dehydration to DME is divided into two kinds of liquid phase and gas-phase process. This design uses a process gas of dimethyl ether prepared by dimethyl. Heating methanol to evaporation, methanol vapor through the γ-AL2O3catalyst bed, vapor methanol dehydration to dimethyl etherby. This process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. Completed for the following work:1) Distillation tower used in separation of dimethyl ether and methanol recovery , column height of tower ,diameter, arrangement of column plate etc;2) The calculation and selection of heat exchanger, pump;Key words: dimethyl ether, methanol, process design目录摘要前言化工设计课程设计任务书 (I)前言 (1)1 文献综述 (1)1.1 二甲醚概述 (1)1.1.1 二甲醚的发展现状 (1)1.1.2 二甲醚的传统领域的应用及其拓展 (1)1.2国内二甲醚市场简况 (3)1.2.1现状 (3)1.2.2 国内市场预测 (6)1.3国外二甲醚市场简况 (7)1.3.1现状 (7)1.3.2 国外市场预测 (10)1.4 原料说明 (11)1.6 二甲醚的主要技术指标 (13)1.6.1技术要求 (13)1.6.2试验方法 (14)2 DME产品方案及生产规模 (18)2.1 产品品种、规格、质量指标及拟建规模 (18)2.2 产品规格、质量指标 (18)2.3 产品方案分析及生产规模分析 (19)3 工艺流程介绍 (20)3.1生产方法简述 (20)3.2工艺流程说明 (23)3.3生产工艺特点 (25)3.4主要工艺指标 (26)3.4.1 二甲醚产品指标 (26)3.4.2 催化剂的使用 (26)4主要塔设备计算及选型 (27)4.1 汽化塔及其附属设备的计算选型 (27)4.1.1 物料衡算 (27)4.1.2 热量衡算 (30)4.1.3 理论板数、塔径、填料选择及填料层高度的计算 (32)4.1.4 汽化塔附属设备的选型计算 (37)4.2 合成塔及其附属设备的计算选型 (38)4.2.1 物料衡算 (38)4.2.2 合成塔的选取选取： (39)4.2.3 热量衡算及附属设备的选型计算 (39)4.3 精馏塔及其附属设备的计算选型 (43)4.3.1 物料衡算 (43)4.3.2 热量衡算 (44)4.3.3 理论塔板数的计算 (46)4.3.4 初馏塔主要尺寸的设计计算 (47)4.3.5塔径设计计算 (48)4.3.6 填料层高度的计算 (50)4.3.7 附属设备的选型计算 (50)4.4 回收塔及其附属设备的计算选型 (51)4.5.1 物料衡算 (51)4.4.2 热量衡算 (53)4.4.3 理论塔板数的计算 (55)4.4.4 回收塔主要尺寸的设计计算 (56)4.4.5塔径设计计算 (57)4.4.6 填料层高度的计算 (59)4.4.7 附属设备的选型计算 (59)致谢 (62)参考文献 (64)附录1.主要设备一览表 (65)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。
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：武晓佩2012年11月25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：①不污染环境，对臭氧破坏系数为零；②DME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；③毒性很微弱，用在化妆品上观察不到有什么问题；④可用水或氟制剂作阻燃剂；⑤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，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）。