二甲醚生产过程的概念设计.ppt

二甲醚生产过程的概念设计甲醇→二甲醚2000博士：田 震 祝建中　 指导教师：钱 宇 教 授 陆恩锡 教 授 2000年5月　 主要内容： 一.前言 二. 引言 1.概念设计 2.二甲醚的物理性质及作用 三. 分层次分析 1. 输入信息 2. 流程图的输入－输出结构 3. 流程图的循环结构 4. 分离系统 5.投资及生产成本  6. 换热器网络 四. 附录文件 甲醇生产二甲醚的概念设计 本设计在查阅现有的文献数据、操作数据及工作经验的基础上，比较了一步法和二步法的生产二甲醚，选择了二步法作为甲醇脱水生产二甲醚概念设计的基础，力求在预设计上优化其生产工艺，以便用以指导过程研究及能进一步提出开发性的研究。 产品说明 1. 二甲醚 (Dimethy1 Ether,简称 DME),沸点 - 2 3. 9℃ ,凝固点 - 1 40℃ ,自燃点350℃ ,常温下为无色、无毒、无刺激性气体。 2. 二甲醚的用途：气雾剂、冷冻剂、溶剂、发泡 剂、 燃料等。 3. 生产前景：市场中甲醇的价格为1700－2000元/ 吨，二甲醚的价格为6800－9000元/吨。 4. 二甲醚产品纯度：99.5wt% 5. 二甲醚产量：50,000吨/年  　　 二甲醚的用途 气雾剂 其用量占产量80%左右,广泛应用化妆品工业。 致冷剂 在冰箱、空调、食品保鲜等方面国内外正积极开发,以替代氟利昂。 民用燃料 其易压缩为液体,贮存于液化气钢瓶中,燃烧值高,可以替代煤气、石油液化气。 特殊燃料 二甲醚以其高十六烷值、污染小等特性,是理想的汽车燃料,国外已准备工业化。 化工原料 可以制备硫酸二甲酯,羰基化制醋酐,醋酸甲酯,脱水制乙烯等。 ? 输入信息 反应方程式：2CH3OH → (CH3)2O + H2O 反应热：ΔHR(250C)=-11770KJ/kmol 反应条件：温度T= 2500C— 3700C，反应压力P=13.7bar 选择性：该反应为催化脱氢，催化剂为10.2%硅酸处理的无定性氧化铝。在4000C以下时，该反应过程为单一、不可逆、无副产品的反应，选择性S=1。 反应为气相反应。 甲醇的转化率在80% 以上。 二甲醚产率：130kmol/h 原料：常温下工业级甲醇 流程的循环结构的设计决策1.只有一个主反应，故只需一台反应器。2. 反应为催化反应，需要催化。反应有大量的反应热放出。采用绝热固定床式反应器。3. 有一股循环物流。反应的转化率只有0.8，还有大量的甲醇没有反应，分离出来的未反应的甲醇需要循环回反应器继续反应。 输入－输出流程循环图 　甲醇脱水生产二甲醚流程图 1－精馏塔 ; 2—汽提塔 ; 3—反应器4—甲醇泵 ; 5—洗涤塔 ; 6—冷凝器 ;7, 8—热交换器 甲醇－二甲醚循环流程图 物料及费用 a.?????物料平衡 根据二甲醚产量，转化率及反应方程式： 可得循环甲醇量为R的关系为： （260+R）×(1-0.8)＝R 求得R=65kmol/h。 b. 物流费用 甲醇价格2000元/吨，二甲醚价格7000元/吨，作为废液水的价格为0 c.???经济潜力 EP2=(7000×130×46/1000+02000×260×30/1000)×8375=214×106元/年 反应器的建设费用  =46561美元=390000元反应器的年底建设费用为390000/3=130000元/年塔高=10m，D=0.8m，L/D=10 根据ASPENPLUS的模拟结果（详见附录— 2），塔采用严格计算以及由CAPCOST可以算出费用 二甲醚分离塔 塔高H=24m，塔径D=0.945m 塔的费用=307071$， 再沸器的费用=16176$， 冷凝器的费用=31938$ 甲醇分离塔 塔高H=28m，塔径D=0.84m 塔的费用=320925$， 再沸器的费用= 39253$， 冷凝器的费