二甲醚分离装置中的精馏工段工艺设计doc.docx
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二甲醚分离装置中的精馏工段工艺设计doc.docx
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二甲醚分离装置中的精馏工段工艺设计doc
摘要
本设计主要针对分离中的精馏工段进行工艺设计,分离二甲醚、甲醇和水三元体系。
查阅相关资料充分了解二甲醚的性质、用途及其现有的分离工艺。
结合实际情况提出分离工艺。
通过基础数据的查找、处理得到相应条件下的基础数据。
精馏塔采用浮阀塔,本设计较为突出的特点有以下几点:
(1)塔顶采用液氨冷凝,用来准确控制回流比。
(2)塔板结构设计中精馏段采用单溢流,提馏段则采用双溢流。
塔底采用水蒸汽加热,以提供足够的热量。
再通过计算得出理论板数为7.76块,塔效率为0.292,实际板数为27块,进料位置为提馏段向上第十六块,在浮阀塔主要工艺尺寸的设计计算中得出精馏段塔径为1.6m,提馏段塔径为2.1m。
有效塔高15.5m。
通过浮阀的流体力学验算,用AutoCAD绘制负荷性能图证明各指标数据均符合标准。
以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
关键词:
二甲醚;甲醇;水;三元体系;分离
Abstract
Thedesignconductsprocessprogrammingtoseparateternarysystemofdimethyl,methanolandwatermainlybasedondistillationprocessesinseparation.understandingthenature,applicationandexistingseparationprocessofdimethylthroughsearchingrelevantinformation.proposingseparationprocesswithactualsituation.
Basicdataofcorrespondingconditionswasobtainedbysearchingandhandlingbasicdata.thefloatvalvetowerwasconsideredastheprimarydeviceofdistillationoperation,thereareseveralpointsfortheinnovationcharacteristicofthedesign:
(1)liquidammoniacondensateinthetopofthetower,itWasusedtocontrolrefluxratioaccurately.
(2)therectifyingsectionutilizessingleoverflowandthestrippingsectionutilizesdoubleoverflowindesignoftraysstructure.
Watervaporprovideenoughheatintowerbottom.Theoreticalplatenumberof7.76,towerefficiencyof0.292,Theactualnumberoftraysof27,Feedlocationlocatesinsixteenthtraysabovethestrippingsectionbycalculation,Columndiameteroftherectifyingsectionof1.6meters,columndiameterofthestrippingsectionof2.1metersandeffectivetowerheightof15.5metersinthemainprocesssizedesigncalculationsoffloatvalvetower.eachindexdataareinlinewithstandardsInordertoensurethesmoothprogressoftherectificationprocessandimproveefficiencyasmuchaspossiblebycheckinghydrodynamicsoffloatvalvetowerwhichdrawedloadperformancewithAutoCAD.
Keywords:
DME;Methanol;Water;Ternarysystem;Separation
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2)附件:
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3)其它
1绪论
1.1概述
1.1.1设计依据
跟据宁夏理工学院下达的设计任务书,模拟现有一步法二甲醚合成产业化技术,对二甲醚分离装置中的精馏工段进行工艺设计。
1.1.2设计规模及设计要求
设计规模:
年产10万吨二甲醚分离装置(合成气一步法),设计该分离装置中精馏工段工艺,精馏装置采用浮阀塔。
产品要求:
二甲醚≥99%(摩尔含量)
1.1.3产品规格、性质及用途
(一)产品规格:
二甲醚≥99%(摩尔含量)
(二)二甲醚性质
二甲醚亦称甲醚(DME),化学分子式(CH3OCH3),分子量为46.07,是重要的甲醇衍生物,沸点-24℃,凝固点-140℃。
二甲醚是一种含氧有机化合物,易溶于水,在大气中可以降解,属于环境友好型物质。
二甲醚在常温下是一种无色气体,具有轻微的醚香味。
在空气中长期暴露不会形成过氧化物,燃烧时火焰略带光亮[1]。
二甲醚为易燃气体,在助燃物的存在下,接触热、火星、火焰易燃烧爆炸。
接触空气或在光照条件下可生成具有潜在爆炸危险的过氧化物。
二甲醚比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。
若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。
二甲醚为弱麻醉剂,对呼吸道有轻微的刺激作用,长期接触使皮肤发红、水肿、生疱。
浓度为7.5%(体积)时,吸入12分钟后仅自感不适。
浓度到8.2%(体积)时,21分钟后产生视觉障碍,30分钟后轻度麻醉,血液流向头部,浓度为14%(体积)时,只需23分钟即麻醉,经26分钟失去知觉,皮肤接触甲醚时易冻伤。
空气中允许浓度为400ppm[1]。
二甲醚的物理性质见表1.1[2]。
表1.1二甲醚的物理性质
项目
数值
项目
数值
沸点(101.3kPa)/℃
-24.9
蒸气压(20℃)/MPa
0.53
熔点/℃
-141.4
燃烧值/kJ·mol-1
1455
闪点/℃
-41.5
生成热/kJ·mol-1
-185.5
密度(20℃)/g·mL-1
0.661
熔融热/kJ·mol-1
107.3
临界压力/MPa
5.32
蒸发热/kJ·mol-1
467.4
临界温度/℃
128.8
生成自由能/kJ·mol-1
-114.3
临界密度/g·mL-1
0.2174
25℃熵/J/(mol·K)
266.8
自燃温度/℃
350
蒸气密度/kg/m3
1.91836~1.9173
(三)二甲醚的用途
(1)用作燃料
二甲醚可替代液化石油气(LPG)作为燃料。
二甲醚在常温常压下为无色气体,在一定压力下为液体,其液化气与LPG性能相似,贮存于液化气钢瓶中的压力1.35MPa,小于LPG压力(1.92MPa)。
二甲醚液化气作为民用燃料有一系列优点:
二甲醚自身含氧,碳链短,燃烧性能良好,燃烧过程中无黑烟,燃烧尾气符合国家标准,其热值比柴油和液化天然气低,但比甲醇高。
与LPG灶基本通用,使用方便,不需预热,随用随开。
二甲醚可按一定比例掺入液化气中和液化气一起燃烧,可使液化气燃烧更加完全,降低析碳量,并降低尾气中的一氧化碳和碳氢化合物含量;二甲醚还可掺入城市煤气或天然气管道系统中作为民用燃料混烧,不仅可解决城市煤气高峰时气量不足的问题,而且还可以改善煤气质量。
总之,二甲醚在储存、运输、使用等方面比LPG更安全。
因此二甲醚代替LPG作为优良的民用洁净燃料,具有广阔的前景。
二甲醚液化后还可以直接用作汽车燃料,是柴油发动机的理想替代燃料。
因为二甲醚燃料具有高的十六烷值(50~55),比甲醇燃料具有更好的燃烧效果,而且没有甲醇的低温启动性差和加速性能差的缺点。
具有高效率和低污染优点,可实现无烟燃烧[3]。
(2)用作氟氯烃的替代品
二甲醚作为氟氯烃的替代物在气雾剂制品中显示出其良好性能如:
不污染环境,与各种树脂和溶剂具有良好的相溶性,毒性很微弱等。
二甲醚还具有使喷雾产品不易受潮的特点,加之生产成本低、建设投资少、制造技术简单,是一种新一代理想气雾剂。
而且二甲醚对金属无腐蚀、易液化,特别是水溶性和醇溶性较好,作为气雾剂具有双重功能:
推进剂和溶剂,还可降低气雾剂中乙醇及其它有机挥发物的含量,减少对环境的污染。
目前在国外,二甲醚在民用气溶胶制品中已是必不可少的氟氯烃替代物。
国内气雾剂产品有一半用二甲醚作抛射剂。
(3)用作化工原料
二甲醚是一种重要的化工原料,可用来合成许多种化工产品或参与许多种化工产品的合成。
二甲醚作烷基化剂,可以用来合成N,N-二甲基苯胺、硫酸二甲酯、烷基卤以及二甲基硫醚等。
作为偶联剂,二甲醚可用于合成有机硅化合物、制作高纯度氮化铝二氧化铝二氧化硅陶瓷涂料。
二甲醚与水、一氧化碳在适当条件下反应可生成乙酸,羰基化后可制得乙酸甲酯,同系化后生成乙酸乙酯,另外还可用于醋酐的合成。
二甲醚还可合成氢氰酸、甲醛等重要化学品。
二甲醚与环氧乙烷反应,在卤素金属化合物和H3BO3的催化作用下,在50℃~
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- 甲醚 分离 装置 中的 精馏 工段 工艺 设计 doc