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二甲醚工藝設(shè)計40萬噸級
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  • 二甲醚工藝設(shè)計　　　[摘要]作為LPG和石油類的替代燃料，目前二甲醚(DME)倍受注目。DME是具有與LPG的物理性質(zhì)相類似的化學(xué)品，在燃燒時不會產(chǎn)生破壞環(huán)境的氣體，能便宜而大量地生產(chǎn)。與甲烷一樣，被期望成為21世紀(jì)的能源之一。目前生產(chǎn)的二甲醚基本上由甲醇脫水制得，即先合成甲醇，然后經(jīng)甲醇脫水制成二甲醚。甲醇脫水制二甲醚分為液相法和氣相法兩種工藝，本設(shè)計采用氣相法制備二甲醚工藝。將甲醇加熱蒸發(fā)，甲醇蒸氣通過γ-AL2O3催化劑床層,氣相甲醇脫水制得二甲醚。氣相法的工藝過程主要由甲醇加熱、蒸發(fā)、甲醇脫水、二甲醚冷凝及精餾等組成。主要完成以下工作：
    1）精餾用到的二甲醚分離塔和甲醇回收塔的塔高、塔徑、塔板布置等的設(shè)計；
    2）所需換熱器、泵的計算及選型；
    　　　 [關(guān)鍵詞]二甲醚，甲醇，工藝設(shè)計。



    The design of dimehyl ether process annual output 400,000 tons

    　　　Abstract: As LPG and oil alternative fuel, DME has drawn attentions at present. Physical properties of DME is similar for LPG, and don’t produce combustion gas to damage the environment, so, It can be produced largely. Like methane, DME is expected to become 21st century energy sources., DME is prepared by methanol dehydration, namely, synthetic methanol first and then methanol dehydration to dimethyl etherby methanol dehydration. Methanol dehydration to DME is divided into two kinds of liquid phase and gas-phase process. This design uses a process gas of dimethyl ether prepared by dimethyl. Heating methanol to evaporation, methanol vapor through the γ-AL 2O3 catalyst bed, vapor methanol dehydration to dimethyl etherby.  This process is made of methanol process heating, evaporation, dehydration of methanol, dimethyl ether condensation and distillation etc. Completed for the following work:
    1) Distillation tower used in separation of dimethyl ether and methanol recovery , column height of tower ,diameter, arrangement of column plate etc;
    2) The calculation and selection of heat exchanger, pump;
    　　　Key words: dimethyl ether, methanol, process design.
    目錄

    一 緒論 1
    1.1 二甲醚的用途..............................................1
    1.2 設(shè)計依據(jù) 1
    1.3 技術(shù)來源 1
    1.3.1 液相甲醇脫水法制二甲醚 1
    1.3.2 氣相甲醇脫水法制二甲醚 1
    1.3.3 合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚 2
    1.3.4 二氧化碳加氫直接合成二甲醚 2
    1.3.5 催化蒸餾法制二甲醚 2
    1.3.6 本設(shè)計采用的方法 3
    1.4 原料及產(chǎn)品規(guī)格 3
    1.5 設(shè)計規(guī)模和設(shè)計要求 3
    二 生產(chǎn)流程的確定 4
    2.1 反應(yīng)原理 4
    2.2 反應(yīng)條件 4
    2.3 反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化率 4
    2.4 催化劑的選擇 4
    三 化工計算 5
    3.1 物料衡算 5
    3.2 計算催化劑床層體積 5
    3.3 反應(yīng)器管數(shù) 5
    3.4 熱量衡算 5
    四 主要工藝設(shè)備的計算及選型....................................8
    4.1 甲醚精餾塔的物料衡算及理論板數(shù) 8
    4.2 實際板層數(shù)的求取 9
    4.3 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 10
    4.3.1 操作壓力的計算 10
    4.3.2 操作溫度計算 10
    4.3.3 平均摩爾質(zhì)量計算 11
    4.3.4 平均密度計算 11
    4.3.5 液體平均表面張力的計算 13
    4.3.6 液體平均粘度 13
    4.4 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 13
    4.4.2 提餾段塔徑的計算 15
    4.4.3 精餾塔有效高度的計算 16
    4.5 塔板主要工藝尺寸的計算 16
    4.5.1 溢流裝置計算 16
    4.5.2 塔板布置 17
    4.6 塔板的流體力學(xué)驗算 18
    4.6.1 塔板壓降 18
    4.6.2 液面落差 19
    4.6.3 液沫夾帶 19
    4.6.4 漏液 19
    4.6.5 液泛 19
    4.7 塔板負(fù)荷性能圖 19
    4.7.1 漏液線 19
    4.7.2 液沫夾帶線 20
    4.7.3 液相負(fù)荷下限線 20
    4.7.4 液相負(fù)荷上限線 21
    4.7.5 液泛線 21
    4.8 精餾塔接管尺寸計算 22
    4.8.1 塔頂蒸氣出口管的直徑 22
    4.8.2 回流管的直徑 22
    4.8.3 進(jìn)料管的直徑 22
    4.8.4 塔底出料管的直徑 23
    4.9 甲醇精餾塔設(shè)計方案的確定 24
    4.10 精餾塔的物料衡算 24
    4.10.1 原料液及塔頂和塔底的摩爾分率 24
    4.10.2 原料液及塔頂和塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 24
    4.10.3 物料衡算 24
    4.11 塔板數(shù)的確定 24
    4.11.1 理論板層數(shù)的求取....................................24
    4.11.2 實際板層數(shù)的求取 26
    4.12 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 26
    4.12.1 操作壓力的計算 26
    4.12.2 操作溫度計算 27
    4.12.3 平均摩爾質(zhì)量計算 27
    4.12.4 平均密度計算 27
    4.12.5 液體平均表面張力的計算 28
    4.12.6 液體平均粘度 28
    4.13精餾塔的塔體工藝尺寸計算 29
    4.13.1 塔徑的計算 29
    4.13.2 精餾塔有效高度的計算 30
    4.14 塔板主要工藝尺寸的計算 30
    4.14.1 溢流裝置計算 30
    4.14.2 塔板布置 31
    4.15 塔板的流體力學(xué)驗算 32
    4.15.1 塔板壓降 32
    4.15.2 液面落差 33
    4.15.3 液沫夾帶 33
    4.15.4 漏液 33
    4.15.5 液泛 33
    4.16 塔板負(fù)荷性能圖 34
    4.16.1 漏液線 34
    4.16.2 液沫夾帶線 34
    4.16.3 液相負(fù)荷下限線 35
    4.16.4 液相負(fù)荷上限線 35
    4.16.5 液泛線 35
    4.17 精餾塔接管尺寸計算 37
    4.17.1 塔頂蒸氣出口管的直徑 37
    4.17.2 回流管的直徑 37
    4.17.3 進(jìn)料管的直徑 37
    4.17.4 塔底出料管的直徑 38
    4.18 甲醇精餾塔筒體和裙座壁厚計算 39
    4.19 甲醇精餾塔塔的質(zhì)量載荷計算 39
    4.19.1 塔殼和裙座的質(zhì)量 39
    4.19.2 封頭質(zhì)量 39
    4.19.3 裙座質(zhì)量 39
    4.19.4 塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量 39
    4.19.5 人孔、法蘭、接管與附屬物質(zhì)量 40
    4.19.6 保溫材料質(zhì)量 40
    4.19.7 平臺、扶梯質(zhì)量 40
    4.19.8 操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量 40
    4.19.9 充水質(zhì)量 40
    4.20 地震載荷計算 41
    4.20.1 計算危險截面的地震彎矩 41
    4.21 風(fēng)載荷計算 41
    4.21.1 風(fēng)力計算 41
    4.21.2 風(fēng)彎矩計算 42
    4.22 各種載荷引起的軸向應(yīng)力 43
    4.22.1 計算壓力引起的軸向應(yīng)力 43
    4.22.2 操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力 43
    4.22.3 最大彎矩引起的軸向應(yīng)力 44
    4.23 筒體和裙座危險截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核 44
    4.23.1 筒體的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核 44
    4.23.2 裙座的穩(wěn)定性校核 45
    4.24 裙座和筒體水壓試驗應(yīng)力校核 45
    4.24.1 筒體水壓試驗應(yīng)力校核 45
    4.24.2 裙座水壓試驗應(yīng)力校核 46
    4.25 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計 46
    4.25.1 基礎(chǔ)環(huán)尺寸 46
    4.25.2 基礎(chǔ)環(huán)尺寸的應(yīng)力校核 47
    4.25.3 基礎(chǔ)環(huán)厚度 47
    4.26 地腳螺栓計算 47
    4.26.1 地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力 47
    4.26.2 地腳螺栓直徑 48
    4.27 儲罐的選擇 49
    4.27.1 儲罐的計算與選型 49
    4.28 泵的選擇 49
    4.29 通風(fēng)機(jī)的選擇 50
    4.29.1 通風(fēng)機(jī)的選擇 50
    4.30 換熱器的計算 50
    4.30.1 確定換熱器的類型 50
    4.30.2 估算傳熱面積 50
    五 原材料動力消耗量額定及消耗量.............................51
    六 參考文獻(xiàn) 56
    七 致謝 57
    八 附錄 58
    ...
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