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Aspen模拟甲醇脱水制二甲醚

工业背景及分离要求

二甲醚（DME）是一种重要的工业产品，它的主要用途是：清洁燃料、气雾

剂、制冷剂、发泡剂、有机合成原料等。特别是当其作为柴油掺烧剂和替代民用

燃料液化石油气后，其呼声与日俱增。二甲醚生产成本低，与液化石油气有较大

的差价，使得二甲醚代替液化石油气成为可能，成为民用燃料的理想产品。

二甲醚的生产主要有硫酸法、甲醇气相催化脱水法、合成气直接法合成二甲醚法。硫酸

法虽然反应条件温和，甲醇单程转化率高（85%），可间歇或连续生产，但设备腐蚀严重，

残液及废水对环境污染严重，操作条件苛刻，产品难以脱除微量杂质，有异味，产品质量差，

发属淘汰工艺；而以合成气（3H2+CO）直接法合成二甲醚的生产技术目前尚不成熟，CO2

加氢直接合成二甲醚以及催化精馏法合成二甲醚由于一些条件的限制，短时间内工业化的可

能性也不大。目前，二甲醚国内外现有大型工业生产装置主要采用技术成熟的甲醇气相催化

脱水法。汽相气相甲醇脱水法制DME气相法具有操作简单、自动化程度较高,少量废水废气

排放,排放物低于国家规定的排放标准，DME选择性和产品质量高等优点。同时该法也是目

前国内外生产DME的主要方法。

该方法的主要生产流程是甲醇和水进入反应器经催化剂脱水生成DME和水，转化率为

80%，因而生成三组分体系，经过第一个精馏塔塔顶分出产物DME,要求其摩尔纯度达到

99.9%，塔底的水和甲醇经过第二个精馏塔分离，塔顶的甲醇纯度要求达到99%，甲醇可以

循环利用。

参考文献马朝伟，利用ASPENPLUS做设计——年产5万吨二甲醚精馏工段工艺设

计，【毕业设计】，新疆工程学院，2013

一、分离流程和设备参数

流程图如下

根据分离要求作设计规定，初试20块理论板离分离要求已经很近，变量设为回

流比，最终结果如下

此时两个精馏塔的操作条件分别如下：

各设备的平衡参数如下

塔D1

塔D2

各换热器依次如下

塔D1温度分布图

塔D2温度分布图

塔D1组分分布图

塔D2组分分布图

塔热负荷计算Q=-0.594+0.867-0.894+1.154Gcal/hr=0.533Gcal/hr

由于未求出塔的高度和具体加热方式，无法求出其操作费用。但优化时可以参

照热负荷的量来考虑。

三、优化

1.考虑塔板数对塔顶DME纯度的影响，进行灵敏度分析结果如下

可以看出当塔板数大于15块时已经满足分离要求，考虑到节省费用，可以以15

块板为基础，进行下一步优化

2.考虑进料位置对DME纯度的影响，结果如下

可以看出当从第六块板进料已经满足要求

综上，当理论板数为15块，在第6块板进料为最优结果。