万吨二甲醚装置生产流程设计

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1、10万吨/年二甲醚装置生产流程设计作者：孔令启王秀芳龚盛昭指导教师钱宇教授主要内容1.概述2.技术分析3.流程叙述4.流程模拟与优化5.过程控制6.总结(主要改进之处）7.建议一、概述（一）DME的用途1、替代氯氟烃作气雾剂2、用作制冷剂和发泡剂3、用作燃料4、用作化工原料（二）DME的产量和市场需求全球产量：208kt/a中国产量：12kt/a中国需求预测：2005年16kt/a2010年28kt/a（三）DME的合成方法（1）液相甲醇脱水法；（2）气相甲醇脱水法（3）合成气一步法；（4）CO2加氢直接合成（5）催化蒸馏法。二、方法的选择（一）方法的选择采用气相甲醇脱水法原因

2、：（1）技术成熟（2）操作简单,自动化程度较高（3）环保（4）产品质量高二、方法的选择（二）原料及产品规格1.原料工业级甲醇甲醇含量≥99.5wt％水含量≤0.5wt％2.产品DME含量≥99.95wt％甲醇含量≤500×10-6g/g水含量≤0.05×10-6g/g二、方法的选择（三）设计规模和设计要求1.设计规模100，000吨DME/年2.设计要求产品DME：回收率为99.8％纯度为99.95％。回收甲醇：回收率99.95％纯度为99.0％三、技术分析（一）反应原理2CH3OH→(CH3)2O+H2O（二）反应条件温度T=2500C—3700C反应压力P=13.9bar（三

3、）反应选择性和转化率1.选择性2.转化率三、技术分析（四）系统循环结构（五）分离工艺四、流程叙述（一）10万吨/年二甲醚装置生产流程图(PFD)（二）本设计所提出的10万吨/年二甲醚装置生产流程图（带热集成和过程控制）五、流程模拟与优化Aspenplus模拟流程图五、流程模拟与优化（一）DME分离塔T-201操作条件确定1.塔压力的选择2.理论板数、进料板位置和回流比的关系3.理论板数对分离效果的影响4.回流比对分离效果的影响5.DME分离塔T-201优化结果五、流程模拟与优化（二）甲醇回收塔T-202操作条件确定1、塔压力的选择2、理论板数、进料板位置和回流比的关系3、理论板数

4、对分离效果的影响4、回流比对分离效果的影响5、甲醇回收塔T-202优化结果五、流程模拟与优化（三）各换热单元热负荷及换热网络合成1、各换热单元的热负荷2、工艺物流换热方案的提出（四）物料衡算表（五）惰性气体对分离效果的影响五、过程控制1.反应进料控制2.进料预热控制3.E-203出口温度控制4.T-201塔底液位控制5.T-202塔底液位控制6.V-201的液位控制7.V-202的液位控制8.T-201塔的回流量控制9.T-202塔的回流量控制六、总结改进主要有：1.将甲醇回收塔的压力降低到常压，从而使塔顶塔底的温度都有所降低，这样塔底就可以采用低压蒸汽来对其加热，通过后面的换热

5、网络合成，甲醇回收塔的塔底再沸器实际上可以通过工艺物流换热来达到，从而节约了公用工程消耗量。六、总结2.通过对DME精馏塔和甲醇回收塔的操作条件进行优化，减少了塔的理论板数，减少了设备投资；降低了塔的回流比和操作压力，从而降低公用工程消耗和温位，进而降低操作费用。3.讨论了工业生产中存在的惰气对塔的分离效果的影响，提出了相应的改造措施。4.提出具体的换热网络结构，进行换热网络的合成，通过核算可节约热公用工程52％左右，节约冷公用工程45％左右。5.为了保持系统的操作稳定，加入过程控制。进料板位置和回流比的关系返回理论板数对分离效果的影响返回回流比对分离效果的影响返回理论板数、进料

6、板位置和回流比的关系返回返回理论板数对分离效果的影响返回回流比对分离效果的影响系统的的温焓图NEXTnext系统的热匹配方案图匹配前后公用工程消耗总量对照表返回项目热公用工程（106kcal/hr）冷公用工程（106kcal/hr）匹配前11.937611.2807匹配后5.71265.0557节能％52.1444.82原10万吨/年二甲醚装置生产流程图(PFD)返回新增甲醇预热器E-202A，原来的两个换热器E-202和E-201均作为工艺物流换热器。同时E-206也进行了热匹配本设计所提出的10万吨/年二甲醚装置生产流程图返回DME分离塔T-201优化结果理论塔板数20回流比

7、0.521最佳进料位置8产品DME纯度wt％99.95塔顶温度(℃)36.3产品中DME收率％99.8塔底温度（℃）145.8冷凝器热负荷（MMkcal/hr）1.76塔顶压力（bar）8.1再沸器热负荷（MMkcal/hr）1.39塔底压力（bar）8.5塔顶采出量(kmol/hr)271.39返回甲醇回收塔T-202的优化结果理论塔板数25回流比1.22最佳进料位置17产品DME纯度wt％99塔顶温度(℃)64.85产品中DME收率％99.95塔底温度（℃）113.30冷凝器