二甲醚生产过程的概念设计

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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。第2页/共20页产品说明1.二甲醚(Dimethy1Ether,简称DME),沸点-23.9℃,凝固点-140℃,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

第3页/共20页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。

第4页/共20页输入信息

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：常温下工业级甲醇第5页/共20页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。

第6页/共20页输入－输出流程循环图原料甲醇循环甲醇二甲醚排水输入输出结构过程第7页/共20页

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—热交换器第8页/共20页甲醇－二甲醚循环流程图甲醇反应器二甲醚甲醇水甲醇－二甲醚循环流程图第9页/共20页物料及费用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0c.

经济潜力EP2=(7000×130×46/1000+02000×260×30/1000)×8375=214×106元/年第10页/共20页反应器的建设费用

=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第11页/共20页

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$，冷凝器的费用=26485$第12页/共20页分离系统1121－二甲醚塔

2－甲醇塔

塔序的选择第13页/共20页表.1生产二甲醚主要设备表位号数量名称尺寸（每台）位号数量名称尺寸（每台）P11进料泵17gal/min,860ftM11混合器90ft3H11加热汽化器155ft2H21换热器525ft2R11反应器179.45ft3

C11冷却器155ft2

T11二甲醚分离塔23.38ft3T21甲醇塔16.27ft3C21冷却器155ft2

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表3.生产二甲醚的投资及效益项目金额（万元）现场费用905.83总投资2137.76.固定投资1644.08

流动资金320.67

产品总成本23388.23

税后利润24809.04

投资收益率1094.05%第15页/共20页

表.2主要设备建设费用表位号建设费用(元）位号建设费用（元)P1126，000M178,000

H1439，600H2548，000R1390，000C1439，000T13,196,665T23,479,967C2439，000

第16页/共20页成本及效益总投资＝2.36（现场费）固定投资＝直接费＋间接费

＝1.25（现场费＋非现场)非现场费用＝0.45（现场费）间接费用=0.4125（现场费用）流动资金＝原料＋过程中物品＋产品贮存＋其它

=0.15（总投资）产品总成本＝1.03（原料＋公用系统）＋0.18（现场费＋2.13＊105）操作工数＋0.025（销售总收入）原料＝甲醇＋催化剂公用系统＝电＋水