年产20万吨二甲醚项目设计说明方案.doc

目 录 目 录 1 第一章 工艺方案的选择及论证 4 一、概述 4 二、工艺选择 4 三、工艺流程的确定 13 四、各操作单元技术参数 14 第二章 自动控制 21 一、概述 21 二、基本单元控制方案 22 三、附加配置 29 附录 控制点一览表 30 第三章 反应器简介 32 一、概述 32 二、反应装置的结构简述 32 三、反应器工作特点分析 33 四、操作条件的选择 34 五、简要的设计计算 35 第四章 二甲醚精馏塔（T202）工艺设计说明 36 一、塔板设计 36 二、塔板的校核 39 三、塔板负荷性能图 41 四、塔板设计结果 43 五、壁厚计算 44 六、载荷计算 46 第五章 换热器计算说明书 48 一、概述 48 二、管壳式换热器工艺条件的选择 50 三、换热器的选型 51 第六章 其他设备选型 66 一、储罐的计算选型 66 二、回流罐的设计选型 66 三、泵的计算选型 68 四、压缩机选型 74 五、膨胀机选型 75 附录 合成工序设备一览表 77 附录 精馏工序设备一览表 78 第七章 物料衡算 79 一、原料及产品规格 79 二、技术分析 79 三、初步物料衡算 80 四、流程模拟与优化 82 五、附图 88 第八章 能量衡算计算书 89 一、热量横算 89 二、功率计算 94 第九章 节能说明 98 一、压缩机和膨胀机的联动 98 二、余热锅炉的设置 98 三、氨吸收式制冷系统 100 附录 氨吸收制冷工艺简要介绍 101 第一章 工艺方案的选择及论证 一、概述 二甲醚作为一种重要的清洁能源和环保产品，可作为柴油的理想替代燃料，还可作为民用燃料，具有广阔的应用前景。目前，工业上生产二甲醚的工艺有很多种。按原料的种类可分为甲醇法和合成气法。其中甲醇法又分为甲醇液相法和甲醇气相法，合成气法又分为两步法和一步法。每个工艺都有其自身的优缺点,具体各工艺的特点将在下面的内容中具体阐述。本小组对很多影响因素进行分析之后，最终决定采用合成气一步法制二甲醚的工艺，并引进浆态床技术。下文将具体阐述工艺的优缺点，选择标准等；同时将给出该工艺的相关参数和软件模拟论证。 二、工艺选择 1、主要的生产工艺介绍 甲醇液相脱水法甲醇液相脱水法是加热的硫酸与甲醇的混合使甲醇脱水而生成二甲醚，其反应过程为甲醇在硫酸存在下通过生成硫酸氢甲酯，再生成二甲醚，其反应式如下： H2SO4 ＋ CH3OH → CH3HSO4 ＋ H2O CH3HSO4 ＋ CH3OH → CH3OCH3 ＋ H2SO4 该法反应温度低，转化率较高，但由于硫酸对设备材质的腐蚀性大，残液与废水量大，残液处理方法不配套，环境污染严重。 甲醇气相法 甲醇气相法是将甲醇汽化后，甲醇以蒸气的形式通过分子筛或氧化铝固体酸催化剂，由γ-Al2O3/SiO2制成的ZSM-5分子筛，在催化剂的作用下使得甲醇脱水生成二甲醚。其反应方程式如下： 2CH3OH → CH3OCH3 ＋ H2O 国内外的大多数二甲醚厂使用该法。甲醇气相脱水制二甲醚是目前工业上最为成熟的工艺路线，具有原料来源广泛；流程短；操作条件温和；无设备腐蚀；“三废”排放低；甲醇转化率、选择性高；能耗低；产品质量高。 合成气一步法 合成气一步法合成二甲醚是将合成气通过既有合成甲醇功能又有脱水功能的双功能催化剂，在催化剂的协同作用下合成二甲醚。其反应式如下： CO ＋ 2H2 →CH3OH 2CH3OH → CH3OCH3 ＋ H2O 副反应： CO ＋ H2O → CO2 ＋H2 一步法具有流程短、设备效率高、操作压力低和CO单程转化率高等特点，合成二甲醚的生产成本较两步法大幅度降低。因此，一步法经济上更加合理，市场上更具竞争力，总体上来说更具技术优势。 合成气两步法是将合成气先进行反应制取甲醇,分离提纯出的甲醇再脱水生成二甲醚。反应式同一步法。 二步法的转化率虽然不如一步法高，但是它具有生产工艺成熟，装置适应性广，后处理简单等特点，既可直接建在甲醇生产厂，也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。,可以依托老企业建设新装置,也可单独建厂生产。但该法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺,流程较长,因而设备投资大,产品成本较高。 其它工艺 阳离子型液体催化反应法是近几年成功开发的一项专利技术，它采用“液—液—气”工艺路线，甲醇分子与催化剂分子接触充分，因而转化率高，二甲醚气体极易脱离液相，而且投资少，能耗低，收率高，成本低，具有较强的市场竞争力。但目前催化剂的稳定性和催化剂的使用寿命限制该工艺的大规模工业化。 CO2加氢直接合成DME工艺作为合成DME的一种新路径正处于探索阶段 2、国内外工艺技术概况 目前工业上主流的制二甲醚工艺还是甲醇气相法和甲醇液相法.合成气一