年产8万吨二甲醚精馏工段及分离塔的设计

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1、8万吨/年二甲醚精馏工段及分离塔的设计【摘要】本文主要对二甲醚精馏工段进行工艺设计，分离二甲醚、甲醇和水三元体系。二甲醚精馏塔采用筛板塔，塔顶冷凝装置采用全凝器，用来准确控制回流比。塔底采用水蒸汽加热，以提供足够的热量。通过运用化工模拟软件对二甲醚精馏塔进行模拟，分别讨论了回流比、轻组分回收率等参数对二甲醚精馏过程的影响，得出合适的回流比，理论塔板数，最佳进料板位置。由模拟结果进行工艺计算得出塔径，有效塔高，筛孔数，通过筛板塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。同时，设计结果与实际生产情况相符。【关键词】二甲醚精馏;工艺设计;模拟分析Abstract:Thearticlemainly

2、designestheprocessofDMEdistillationtoseparatedimethylether,methanolandwatersystem.DesignofDMEdistillationcolumnusessieve.Toaccuratelycontroltherefluxratio,topcondensingunitusesall-condenser.Atthebottomofthecolumn,sufficientheatcanbeprovidedbysteamheating.SieveissimulatedbyusingASPENPLUSchemicalind

3、ustrysimulationsystem.Factors,suchasrefluxratio,feedingtemperature,lightkeycomponentrecoveriesarediscussedontheeffectsofDMEdistillationtoobtainsuitablerefluxratio,numberoftheoreticalplates,thebestfeedlocation..Columndiameter,theeffectiveheightoftower,sievenumbercanbecalculatedbythesimulationresult

4、s.Checkingthroughthesieveofthefluiddynamics,provesthattheindexdataareinlinedwithstandards.AndtheresultsofdesignconformetotheActualproduction.Keywords:DMEDistillation;ProcessDesign;Simulation1.引言二甲醚(Dimethy1Ether，简称DME)习惯上简称甲醚，为最简单的脂肪醚，分子式C2H6O，是乙醇的同分异构体，分子量46.07，是一种无色、无毒、无致癌性、腐蚀性小的产品。DME因其良好的理化性质而

5、被广泛地应用于化工、日化、医药和制冷等行业，近几年更因其燃烧效果好和污染少而被称为“清洁燃料”,引起广泛关注。二甲醚主要用于燃料（民用燃料、工业燃料、车用燃料）、气雾剂、制冷剂等方面[1]。目前合成DME有以下几种方法：（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[1]。其中前二种方法比较成熟，后三种方法正处于研究和工业放大阶段。本设计采用气相甲醇脱水法。相对液相法，气相法具有操作简单，自动化程度较高，少量废水废气排放，排放物低于国家规定的排放标准，DME选择性和产品质量高等优点。同时该法也是目前国内外生产DME的主要方法[2]

6、。2.设计方案2.1原料与设计要求1.原料粗二甲醚（组成为二甲醚55wt%，甲醇21wt%，水24wt%）2.设计规模及要求9设计规模：80,000吨DME/年，一年按330天计算，即7920小时，产品流量10,101kg/h，合计219.25kmol/h。设计要求：产品DME的纯度：二甲醚≥99.95％。3.反应原理反应方程式：2CH3OHCH3OCH3+H2O℃)=-11770KJ/kmol2.2设计循环结构在DME合成反应中，由于甲醇不能完全转化，因此必须对反应后的物流进行分离，使甲醇同其它的组分分离出来，通过循环返回反应器，从而提高反应物的利用率。其循环结构如图2.1所示。图2.1

7、系统循环结构图2.3分离流程由反应器得到的产品为粗二甲醚，对于二甲醚——甲醇——水三组分体系，采用两精馏塔进行分离，主要有两者流程方案，A——二甲醚，B——甲醇，C——水[3]。图2.2流程（1）图2.3流程（2）从上图可以看出，流程（1）是按组分挥发度递减的顺序，流程（2）是按组分挥发度递增的顺序。比较流程方案（1）与（2）可知，方案（2）中组分被冷凝与汽化的总次数较方案（1）的多，因而加热介质与冷却介质耗用量大，即操