化工毕业设计 二甲醚装置分离精馏设计

年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计学院：化工与材料学院专业：姓名：指导老师：化学工程与工艺吴晓玲学号：职称：0605211027冯彤英讲师中国·珠海二○一○年五月北京理工大学珠海学院毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业设计《年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。承诺人签名：日期：年月日北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计I年产3.0万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计摘要近年来，二甲醚已成为国际石油替代途径与新型二次能源的热点课题，引起各国关注与重视。二甲醚的制备主要有甲醇脱水法和合成气一步法两种。与传统的甲醇合成二甲醚相比，一步法合成二甲醚工艺经济更加合理，在市场更具有竞争力，正在走向工业化。目前，制取二甲醚的最新技术是从合成气直接制取，相比较甲醇脱水制二甲醚而言，一步法合成二甲醚因为体系存在有未反应完的合成气以及二氧化碳，要得到纯度较高的二甲醚，分离过程比较复杂。开发中的分离工艺主要采用吸收和精馏等化工单元操作过程得到纯度较高的二甲醚产品。本设计主要针对分离中的精馏工序进行工艺设计，分离二甲醚、甲醇和水三元体系。精馏塔采用浮阀塔，塔顶冷凝装置采用全凝器，用来准确控制回流比；塔底采用水蒸气蒸汽加热，以提供足够的热量。通过计算得出理论板数，塔效率，实际板数，进料位置，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径，有效塔高，筛孔数。通过筛板的流体力学验算，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：二甲醚分离三元体系精馏北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计IIAnnualoutputof30,000tonsofdimethyletherdistillationsectioninthedesignofseparationdeviceABSTRACTInrecentyears,DMEhasbecomeanalternativechannelofinternationaloilandnewsecondaryenergyandhottopics,Thatarousednationalconcernandattention.PreparationofdimethylethermainlymethanoldehydrationandOne-stepsynthesis.Withthetraditionalmethanolsynthesiscomparedtosynthesisofdimethylether,one-stepsynthesisofdimethyletherprocessmorerationaleconomy,morecompetitiveinthemarketanditismovingtowardsindustrialization.Currently,synthesisgastodimethyletheristhelatesttechnologyPreparationofdimethylether.Comparedwithmethanoldehydration,systemofdirectsynthesisofDMEastheexistenceofunreactedsynthesisgasandcarbondioxidefinished.Ifitwanttogethighpuritydimethylether,morecomplicatedseparationprocess.Developedmainlyintheseparationprocesssuchaschemicalabsorptionanddistillationunitoperationintheprocessofdimethyletherwithhigherpurityproduct.Thisdesignaimedatseparatingthedistillationprocessforprocessdesign,separationofdimethylether,methanolandwaterternarysystem.Designofdistillationtowersusedvalve.Usethewholetopofthetowercondensercoolingdeviceusedtoaccuratelycontroltherefluxratio.Bottomofthecolumnofsteamheatingbysteamtoprovidesufficientheat.Obtainedbycalculatingthenumberoftheoreticalplates,towerefficiency,theactualplatenumber,feedlocation.Themaintowerintheplatedesignandcalculationofprocessdimensionsderivedcolumndiameter,theeffectivetower,sievenumber.Checkingthroughthesieveoffluidmechanics,toprovethattheindicatordataareinlinewithstandardstoensurethesmoothprogressofdistillationprocessandtoimproveefficiencyasmuchaspossibleKeywords:DMEseparateternarysystemdistillation北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计III目录摘要...................................................IABSTRACT..............................................II1绪论................................................11.1概述....................................................11.1.1设计依据..............................................11.1.2设计规模及设计要求....................................11.1.3产品规格、性质及用途..................................11.1.4技术来源..............................................31.2二甲醚分离装置流程......................................62精馏塔的工艺计算.....................................82.1精馏塔的物料衡算........................................82.1.1基础数据..............................................82.1.2物料衡算..............................................82.2精馏塔工艺计算.........................................102.2.1物料衡算.............................................102.2.2操作条件的确定.......................................102.3精馏塔设备计算.........................................122.3.1基础数据.............................................122.3.2塔板数的确定.........................................152.3.3精馏塔主要尺寸计算...................................182.3.4塔板结构设计.........................................212.3.5塔板流体力学验算.....................................262.3.6塔板负荷性能图.......................................292.3.7塔高的计算...........................................333热量衡算............................................353.1数据...................................................35北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计IV3.2冷凝器的热负荷.........................................353.3再沸器的热负荷.........................................363.4冷却水消耗量和加热蒸汽消耗量...........................384主要设备设计和选型...................................394.1接管的设计.............................................394.1.1进料管...............................................394.1.2回流管...............................................394.1.3釜液出口管...........................................394.1.4塔顶蒸汽管...........................................404.1.5加热蒸汽管...........................................404.2冷凝器的选型...........................................415结论................................................42参考文献..............................................43附录..................................................44谢辞..................................................46北京理工大学珠海学院2010届本科生毕业设计11绪论1.1概述1.1.1设计依据根据北京理工大学珠海学院下达的设计任务书，模拟现有的浆态床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3.0万吨二甲醚分离装置（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％1.1.3产品规格、性质及用途(一)产品规格：二甲醚≥99％（质量含量）(二)二甲醚性质物理性质：二甲醚亦称甲醚，英文dimethylether，英文缩写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，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