二甲醚初步设计

甲醇气相脱水生成二甲醚的过程设计的改进

化工学院柯跃虎穆筱梅一、工程背景三、流程示意图：二甲醚反响器别离器废水原料甲醇未反响甲醇

预热

图1甲醇气相脱水生产二甲醚流程图1－精馏塔;2—汽提塔;3—反响器4—甲醇泵;5—洗涤塔;6—冷凝器;7,8—热交换大概流程本文是在前几届同学工作的根底上对二甲醚的生产过程进行了局部的改进，主要是反响器的选择上，同时进行了塔的计算和局部的物料与热能计算。四、设计改进点：

目前工业上采用的反响器是绝热固定床反响器。它的缺点是催化床下部温度高，催化剂易衰老，影响寿命；同时反响热也未得到充分利用。我们采用的反响器是单管逆流催化反响器特点：充分利用反响热预热原料；冷热气逆向流动换热，床层温度平坦，延长催化剂寿命。图2单管逆流型二甲醚反响器催化床示意图反响器的改进两种反响器的模拟计算比照根据反响的限制条件，当温度在360—3400C之间时，主反响不仅有接近1的选择性，而且反响速率也较高。如果采用绝热反响器，通常进口温度选定为2500C，而根据ASPEN软件的模拟计算，反响器出口温度到达了3700C。高温会给设备和系统的平安性带来严重的危胁，同时也会使副反响增加，造成后序工段别离的负荷加大。另一方面，温度过高，催化剂易衰老，从而影响了使用寿命，增加了催化剂的使用量。我们所提出的单管逆流型反响器，由于其装置特点，进口物料可以充分利用反响所产生热量来进行自身升温。这样一方面可以降低进料的入口温度，同时也可使反响器后期温度远比绝热反响器低，从而延长了催化剂的寿命。根据模拟计算，在出口温度设定为3400C，进料的温度只要1800C就可以了。从反响器中出来的气体含有二甲醚、未反响的甲醇、水等物质，它们都是以气体形式存在。在进入别离塔之前，要将气体冷却成液体或者气液两相共存。三组分的混合体系，采用两个精馏塔，即一个二甲醚塔和一个甲醇塔来将三种物质别离。别离系统表1排定塔序的通用推理法那么1.尽快脱出腐蚀性组分2.尽快脱出反应性组分或单体3.以馏出物移出产品.4.以馏出物移出循环物流，如果是循环送回填料床反应器，尤其要这样

表2排定塔序的推理法那么1.流量最大的优先2.最轻的优先3.高收率的分离最后4.分离困难的最后5.等摩尔的分割优先6.下一个分离应该是最便宜的(一)塔序排定法那么(二)塔序确实定在根据上述推理法那么，三组分中二甲醚的流量最大，而且也最轻，所以本设计中塔的别离顺序如以下图所示：11－二甲醚塔2－甲醇塔(三)二甲醚别离塔二甲醚在常压下的沸点相当低〔-240C〕，如果在常压下进行精馏，那么塔顶冷凝器处大量低温冷却介质，必须要增加制冷设备，显然不可取。只有在加压条件下进行精馏，在一定的压力下，可以用常温下的水把精馏塔馏出物冷凝下来。经Aspenplus模拟，在压力为8atm下加压精馏，有较好的效果。

塔的主体设计根据Aspenplus的模拟结果，塔采用严格计算有：回馏比R=0.54438塔板数N=23进料塔板位置20冷凝器热负荷Q冷凝器=138643.watt再沸器热负荷Q再沸器=25387.5watt(四)甲醇别离塔根据Aspenplus的模拟结果，塔采用严格计算有：回馏比R=1.91608塔板数N=25进料塔板位置19冷凝器热负荷Q冷凝器=229748watt再沸器热负荷Q再沸器=230070watt工艺流程图M1混合器P1增压泵H1加热汽化器H2换热器R1反响器C1冷却器T1二甲醚别离塔V1降压阀T2甲醇回收塔C2冷却器V2降压阀