2018化工類開題報告范文

　　論文題目：

　　25萬噸/年二甲醚精餾系統及二甲醚精餾塔設計

　　一、課題的目的與意義

　　二甲醚又稱甲醚，簡稱dme,分 子 式：ch3och3 ,結 構 式：ch3—o—ch3 。二甲醚在常溫常壓下是一種無色氣體或壓縮液體，具有輕微醚香味。相對密度(20℃)0.666，熔點-141.5℃，沸點-24.9℃，室溫下蒸氣壓約為0.5mpa，與石油液化氣(lpg)相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多種有機溶劑。易燃，在燃燒時火焰略帶光亮，燃燒熱(氣態)為1455kj/mol。常溫下dme具有惰性，不易自動氧化，無腐蝕、無致癌性，但在輻射或加熱條件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。

　　二甲醚是醚的同系物，但與用作麻醉劑的乙醚不一樣，卻具有神經毒性;能溶解各種化學物質;由于其具有易壓縮、冷凝、氣化及與許多極性或非極性溶劑互溶特性，廣泛用于氣霧制品噴射劑、氟利昂替代制冷劑、溶劑等，另外也可用于化學品合成，用途比較廣泛。

　　二甲醚作為一種基本化工原料，由于其良好的易壓縮、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制藥、燃料、農藥等化學工業中有許多獨特的用途。如高純度的二甲醚可代替氟里昂用作氣溶膠噴射劑和致冷劑，減少對大氣環境的污染和臭氧層的破壞。由于其良好的水溶性、油溶性，使得其應用范圍大大優于丙烷、丁烷等石油化學品。代替甲醇用作甲醛生產的新原料，可以明顯降低甲醛生產成本，在大型甲醛裝置中更顯示出其優越性。作為民用燃料氣其儲運、燃燒安全性，預混氣熱值和理論燃燒溫度等性能指標均優于石油液化氣，可作為城市管道煤氣的調峰氣、液化氣摻混氣。也是柴油發動機的理想燃料，與甲醇燃料汽車相比，不存在汽車冷啟動問題。它還是未來制取低碳烯烴的主要原料之一。　由于石油資源短缺 、煤炭資源豐富及人們環保意識的增強，二甲醚作為從煤轉化成的清潔燃料而日益受到重視，成為XX年來國內外競相開發的性能優越的碳一化工產品。作為lpg和石油類的替代燃料，二甲醚是具有與lpg的物理性質相類似的化學品，在燃燒時不會產生破壞環境的氣體，能便宜而大量地生產。與甲烷一樣，被期望成為21世紀的能源之一。

　　二、研究現狀和前景展望

　　1.研究現狀

　　目前dme的制取工藝有合成氣一步法以及甲醇兩步法，其中兩步法包括甲醇液相法以及氣相法。甲醇液相硫酸催化法和甲醇氣相法制取二甲醚的生產技術較為成熟，兩種方法均有工業裝置運轉。

　　甲醇脫水法以精甲醇為原料，脫水反應副產物少，二甲醚純度高達99%，使用于有較高要求的氣霧產品，也可以用作制冷劑或醫用氣霧劑的拋射劑5，且三廢排放少。該工藝比較成熟，可以依托老企業建設新裝置，也可單獨建廠生產。但該方法要經過甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工藝，流程較長，因而設備投資大，產品成本高，受甲醇市場波動的影響也比較大。

　　合成氣法生產二甲醚的生產工藝在淤漿床中，反應溫度分布均勻，熱平衡較易控制，操作簡單且穩定性好，生產成本低。合成氣法所用的合成氣可由煤、重油、渣油氣化以及天然氣轉化制得，原料經濟易得，因而該工藝可用于化肥廠和甲醇廠。這些工廠可將甲醇裝置適當改造用于生產二甲醚，形成規模生產。目前一步法生產二甲醚面臨的關鍵問題是：需要高效低價的煤制氣工藝及設備;需要能滿足大型化二甲醚生產的反應器;解決以煤為原料制二甲醚生產過程中co2的利用問題;相關催化劑的開發與生產;成熟而經濟的二甲醚分離提純技術。

　　2.前景展望

　　目前，盡管二甲醚產品供大于求，二甲醚在推廣應用上遇到一定的困難，但從以下幾方面分析，總體上對二甲醚行業來講是機遇大于挑戰。

　　( 1) 在 年5 月18 日國務院辦公廳下發的石化行業調整和振興規劃中，已將煤制二甲醚列為重點抓好的五類示范工程之一，說明利用煤炭高效清潔轉化生產二甲醚已引起國家的高度重視。國家發改委發布的《關于加強煤化工項目建設管理，促進產業健康發展的通知》中要求一般不應批準規模在1 000 kt /a 以下的二甲醚項目，這對于遏制盲目擴張二甲醚產能、引導二甲醚產業有序發展、保持二甲醚市場的相對穩定將起到積極的作用。

　　( 2) 年9 月2 日，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理

　　委員會 年第4 號( 總第159 號) 文( 中華人民共和國國家標準批準發布公告) 聯合批準發布了編號為gb 25035— 的《城鎮燃氣用二甲醚》國家標準，標準對二甲醚作為城鎮燃氣使用的質量要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸和儲存提出了嚴格的規定，已于 年7 月1 日起實施。這使得二甲醚作為城鎮燃氣使用有法可循，二甲醚大規模進入民用燃氣市場有了合法的身份。

　　( 3) 經國務院批準，財政部、稅務總局聯合發布通知，為支持和促進二甲醚的推廣使用，自 年7 月1 日起，二甲醚按13% 的增值稅稅率征收增值稅，稅收上對二甲醚生產企業給予了一定的優惠。這意味著政府已加大對替代能源———二甲醚的扶持力度。

　　( 4) 隨著二甲醚在城市公交車、出租車上的成功推廣使用和相應配套設施的建立和完善，二甲醚需求量會大幅增加，將為二甲醚提供一個穩定的大市場。

　　( 5) 中國城市燃氣協會二甲醚專業委員會的成立，對促進二甲醚作為城鎮民用燃氣的進程將發揮積極的作用。

　　( 6) 隨著國際原油價格的瘋漲，我國作為一個石油進口大國，無疑會帶來較大的能源安全風險。在此情況下，國家發展和改革委辦公廳[] 1404 號文已將發展二甲醚煤基醇醚燃料列為緩解石油供應短缺、高油價矛盾替代工作的重點，這無疑為二甲醚行業帶來了良好的發展商機。

　　三、課題主要內容、擬解決的問題、研究特色和創新之處

　　1.主要內容

　　如圖所示，甲醇經過處理后進入二甲醚合成塔中反應，得到的產物中主要含有二甲醚、甲醇以及水分，將產物送入二甲醚精餾塔中進行精餾分離。由于分離體系中的泡點的不同，二甲醚泡點最低，故得到的輕組分為二甲醚，從塔頂分離出來，而甲醇和水分則從塔底從來。重組分中含有大量的未被反應的甲醇，再送進甲醇回收塔中進行分離，得到較純的甲醇再次循環利用。

　　本次畢業設計中應用的物料衡算是工藝設計的基礎，根據所需設計項目的年產量，通過對全過程或單元過程的物料衡算，可以計算出原料的消耗量、副產品量及輸出過程物料的損耗量等;并在此基礎上作能量衡算，計算出蒸汽、水、電、煤或者其他燃料的消耗定額;最終可以根據這些計算確定所生成產品的技術經濟指標。同時根據物料衡算所得的各單元設備的物流量及其組成、能量負荷及其等級，對生產設備和輔助設備進行選型或者設計，從而對過程所需設備的投資及其項目可行性進行估價。

　　2.需解決的問題

　　本次設計的流程有多種，根據對三廢排放、節能節源的比較，選擇工藝流程，并通過對精餾塔的比較以及對于經濟效益的比較，選擇本次精餾塔的類型，并且根據自己對整個流程的了解畫出本設計的物料流程圖，最后通過計算機繪制精餾工段的物料流程圖、精餾設備的控制流程圖、精餾塔的設備圖、±0.00平面的設備布置圖;用a2圖紙手工繪制二甲醚精餾工段的物料流程圖、預塔冷卻器的控制流程圖、預塔冷卻器的設備圖、±0.00平面的設備布置圖。

　　3.特色和創新

　　本設計考慮到原料的充分利用，即將未被反應的甲醇通過回收循環利用，這樣，既能減少原料的損耗，同時也符合經濟效益。同時，被設計中二甲醚采用的是甲醇氣相法，其優點：

　　生產二甲醚的原料可為精甲醇或粗甲醇, 蒸汽消耗和生產成本較低。

　　二甲醚反應器是列管式反應器，反應溫度易控制，且催化劑在反應器中分布較均勻。

　　采用先進塔器內件和分離工藝, 回收效果好, 流程簡化, 醇耗低。

　　四、研究方法、步驟和措施

　　查閱并收集與畢業設計內容相關的資料，認真總結，完成文獻綜述;同時根據文獻綜述的詳細內容進行總結歸納，完成開題報告。

　　嘗試通過aspen plus，對甲醇精餾流程進行全流程模擬;對單個設備預塔冷卻器進行設計和模擬，并分析其操作影響因素從而得到一個較為可行性的優化方案。

　　對全流程進行物料衡算、能量衡算，并對所使用的換熱器的設備尺寸進行計算，從而繪制工藝流程圖。

　　五、參考文獻

　　魏文德. 有機化工原料大全(第二卷)[m]. 北京：化學工業出版社. 1989:177

　　張正國. 二甲醚(dme)生產技術及傳統工藝優化改造(j).氣霧劑通訊，.21(3)：1-3.

　　費金華，王一兆. 二甲醚的生產工藝及其特點(j). 小氮肥設計技術，,24(1)：57-59

　　郭俊旺，牛玉琴. 漿態床合成氣制二甲醚雙功能催化劑的性能(j). 材料化學學報. 1998,26(4)：321-325

　　fu yuchuan , hong tao , chen jieping .surfaee acidity and the dehydration of methanolto dimethyl ether .thermochimiea aeta . , 434 ): 22 一2 6

　　朱炳辰, 化學反應工程.第四版. 北京: 化學工業出版社, .11

　　lide d r. crc handbook of chemistry and physies .88thed. new york : crc press ,

　　yaws c l. chemical properties hand book.new york : megraw 一hillbook co , 1999.265-313

　　deanjohn a. 蘭氏化學手冊. 魏俊發, 楊安運. 楊祖培等譯.第二版. 北京: 科學出版社, .1- 6

　　劉光啟,馬連湘,劉杰. 化學化工物性數據手冊(有機卷) . 北京: 化學工業出版社, .42 一613

　　王守國, 邵允, 王元鴻等. 加壓條件下負載型雜多酸復合催化劑催化甲醇脫水制備二甲醚.分子催化, ,15 (3) : 201 一2 05

　　12. 慈志敏,儲偉,謝在庫等. 氣相催化法甲醇脫水合成二甲醚的工藝和催化劑研究. 四川大學學報(工程科學版) , ,36 (1) : 28 一31

　　朱志淵, 李淑芳. 工業裝置精餾高純二甲醚最佳條件[ j ] . 天然氣化工, .

　　高占笙. 甲醇脫水制二甲醚及其分離精制[ j ] . 化肥工業,1993, ( 5) : 58- 61.

　　鄭丹星, 金紅光, 曹文等. 二甲醚分離工藝. cn 1513825 a,.

　　voss bodil , joen sen f, boegild j h . preparation of fuel grade dimethyl ether. wo9623755, 1996.

　　peng x d, diamond b w, robert t t , lajjaram b b. separationprocess f or one- step production of dimethyl ether from us6458856, .