摘 要

二甲醚作为一种基本的化工原料，具有优良的燃烧性能，在富煤少油缺气的资源格局下，开发如二甲醚这种清洁能源是十分必要的。本次设计以年产10万吨二甲醚为目标，采用气相甲醇进料生产二甲醚的工艺方法，对整个工段进行工艺设计及设备选型。整个工艺流程包括甲醇汽化、催化合成、二甲醚精馏提纯、甲醇回收等几个部分，首先针对设计要求对整个工艺流程（包括换热器、二甲醚合成反应器、二甲醚精馏塔、甲醇回收塔等）进行物料、热量衡算，在衡算过程中遵循质量守恒及热量守恒定律，然后根据衡算数据及要求对反应器、精馏塔进行尺寸设计。设计完成后进行车间设备布置，三废处理、并完成经济分析，其中包括设备、材料耗费及投资回收的计算等。在设计过程中，利用aspen plus 软件进行衡算，利用CAD画图软件绘制主要设备装配图、工艺流程图、车间布置图等。

关键词：二甲醚;甲醇气相法;化工设计。

Abstract

As a diesel alternative fuel, dimethyl ether (DME) has excellent combustion performance and low environmental impact. Under the resource pattern of abundant coal and less oil and lack of gas, it is necessary to develop clean energy such as DME. In this design, a gas-phase methanol feed process technology was used to design an entire production workshop with an annual output of 100,000 tons of dimethyl ether, including process design and equipment selection. The whole technological process consists of methanol vaporization, catalytic synthesis, DME rectification purification, methanol recovery and other parts. First of all, according to the design requirements, material balance and heat balance is calculated for the whole process flow (including heat exchanger, DME synthesis reactor, DME distillation columns, methanol recovery tower, etc.). During the balance calculation process, mass conservation and heat conservation laws are followed, and then the reactor and rectification tower are sized according to the balance calculation data and requirements. After completing the design, workshop equipment layout, three waste disposal, and economic analysis which includes the calculation of equipment, material cost and investment recovery are completed,. In the design process, aspen plus software is used to calculate material and heat balance, and CAD drawing software is used to draw main equipment assembly drawings, process flow charts, workshop layout drawings, etc.

Key Words: Dimethyl ether; methanol vapor phase method; chemical engineering design

目 录

摘 要 I

第1章 绪论 1

1.1概况 1

1.1.1 二甲醚发展现状 1

1.1.2 二甲醚性质及应用 1

1.2 项目规模 1

1.3 设计任务 1

1.4 原料性质及规格 1

1.5 产品规格 2

第2章 生产工艺流程 3

2.1 生产方法简述 3

2.2 工艺流程简述 4

第三章 物料衡算与热量衡算 6

3.1 物料衡算 6

3.1.1 衡算方法 6

3.1.2 衡算计算 6

3.2 热量衡算 9

3.2.1 概述 9

3.2.2 衡算方法 9

3.2.3 衡算结果 10

第4章 设备工艺设计与选型 13

4.1 概述 13

4.2 反应器的设计 13

4.2.1 反应器类型 13

4.2.2 反应器结构尺寸 13

4.3 二甲醚精馏塔的设计 15

4.3.1 精馏塔的选型 15

4.3.2 塔径D 的设计 16

4.3.3 降液管及溢流堰尺寸 16

4.3.4 塔板水力学校核 18

4.3.5 塔板负荷性能图 20

4.3.6塔高计算 22

4.3.7 塔体强度计算 23

4.4 换热器的选型 25

4.5 泵的选型 26

第5章 车间布置设计 28

5.1 设计规范及规定 28

5.2 平面布置方案 28

5.3 车间设备布置要求 28

5.4设备的布置 28

第6章 安全与环境保护设计 30

6.1 安全防火防爆设计 30

6.2 环境污染及其治理 30

6.2.1 主要污染物 30

6.2.2 处理措施 30

第7章 经济分析 32

第8章 总结 34

参考文献 35

致谢 36

附录 37

第1章 绪论

1.1概况

1.1.1 二甲醚发展现状

二甲醚，又可称为甲醚、二甲基醚、氧化甲，是一种易燃的气体，属清洁能源，应用二甲醚将有助于改善环境，减少燃料消耗的费用，因此将二甲醚作为燃料不仅有巨大的经济效益，而且具有巨大的社会效益。

早期，我国二甲醚的生产产能很低，，二甲醚的应用也仅限于胶黏剂、医用麻醉剂等领域。自05年以来，国外石油价格急剧上涨，天然气等供求不足，而二甲醚的物理、化学性质以及燃烧效率与液化石油气差不多，因此导致其越来越受欢迎。2006至2008年内，国内二甲醚生产规模扩张速度十分快。随着国内二甲醚生产规模的扩大，技术的不断完善，大规模高效高质的生产是现下需要做到的。

1.1.2 二甲醚性质及应用