萬(wàn)噸二甲醚裝置生流程設(shè)計(jì)

1、10萬(wàn)噸萬(wàn)噸/年二甲醚年二甲醚裝置生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)裝置生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)作者：孔令啟作者：孔令啟王秀芳王秀芳龔盛昭龔盛昭 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師錢(qián)錢(qián)宇宇教授教授主要內(nèi)容主要內(nèi)容1. 概述 2. 技術(shù)分析 3. 流程敘述4. 流程模擬與優(yōu)化5. 過(guò)程控制6. 總結(jié)(主要改進(jìn)之處）7. 建議 一、概述（一）dme的用途 1、替代氯氟烴作氣霧劑 2、用作制冷劑和發(fā)泡劑 3、用作燃料 4、用作化工原料（二）dme的產(chǎn)量和市場(chǎng)需求 全球產(chǎn)量：208 kt/a 中國(guó)產(chǎn)量：12 kt/a 中國(guó)需求預(yù)測(cè)：2005年16 kt/a 2010年28 kt/a（三）dme的合成方法 （1）液相甲醇脫水法； （2）氣相甲醇脫水法 （

2、3）合成氣一步法； （4）co2 加氫直接合成 （5）催化蒸餾法。二、方法的選擇（一）方法的選擇 采用氣相甲醇脫水法 原因：（1）技術(shù)成熟 （2）操作簡(jiǎn)單,自動(dòng)化程度較高 （3）環(huán)保 （4）產(chǎn)品質(zhì)量高 二、方法的選擇（二）原料及產(chǎn)品規(guī)格 1. 原料 工業(yè)級(jí)甲醇 甲醇含量99.5wt 水含量0.5 wt 2. 產(chǎn)品 dme含量99.95wt 甲醇含量50010-6g/g 水含量0.0510-6g/g 二、方法的選擇（三）設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)要求 1. 設(shè)計(jì)規(guī)模 100，000噸dme/年 2. 設(shè)計(jì)要求 產(chǎn)品dme：回收率為99.8 純度為99.95。 回收甲醇：回收率99.95 純度為99.0三、技

3、術(shù)分析（一）反應(yīng)原理反應(yīng)原理 2ch3oh (ch(ch3 3) )2 2o + ho + h2 2o o（二） 反應(yīng)條件反應(yīng)條件 溫度t= 2500c3700c 反應(yīng)壓力p=13.9bar（三）反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化率反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化率 1. 選擇性 2. 轉(zhuǎn)化率三、技術(shù)分析（四）系統(tǒng)循環(huán)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)循環(huán)結(jié)構(gòu) （五）分離工藝（五）分離工藝四、流程敘述（一）10萬(wàn)噸/年二甲醚裝置生產(chǎn)流程圖(pfd)（二）本設(shè)計(jì)所提出的10萬(wàn)噸/年二甲醚裝置生產(chǎn)流程圖（帶熱集成和過(guò)程控制）五、流程模擬與優(yōu)化 aspen plus 模擬流程圖 p-201ab12e-201a34e-202a5r-2016e-202b7e-2

4、038t-20191011t-2021214e-20815pp-203ab13mixer115五、流程模擬與優(yōu)化（一）dme分離塔t-201操作條件確定 1. 塔壓力的選擇 2. 理論板數(shù)、進(jìn)料板位置和回流比的關(guān)系 3. 理論板數(shù)對(duì)分離效果的影響 4. 回流比對(duì)分離效果的影響 5. dme分離塔t-201優(yōu)化結(jié)果 五、流程模擬與優(yōu)化（二）甲醇回收塔t-202操作條件確定 1、塔壓力的選擇 2、理論板數(shù)、進(jìn)料板位置和回流比的關(guān)系 3、理論板數(shù)對(duì)分離效果的影響 4、回流比對(duì)分離效果的影響 5、甲醇回收塔t-202優(yōu)化結(jié)果 五、流程模擬與優(yōu)化（三）各換熱單元熱負(fù)荷及換熱網(wǎng)絡(luò)合成 1、各換熱單元的熱負(fù)

5、荷 2、工藝物流換熱方案的提出（四） 物料衡算表 （五）惰性氣體對(duì)分離效果的影響五、過(guò)程控制 1. 反應(yīng)進(jìn)料控制 2. 進(jìn)料預(yù)熱控制 3. e-203出口溫度控制 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、總結(jié)改進(jìn)主要有： 1.將甲醇回收塔的壓力降低到常壓，從而使塔頂塔底的溫度都有所降低，這樣塔底就可以采用低壓蒸汽來(lái)對(duì)其加熱，通過(guò)后面的換熱網(wǎng)絡(luò)合成，甲醇回收塔的塔底再沸器實(shí)際上可以通過(guò)工藝物流換熱來(lái)達(dá)到，從而節(jié)約了公用工程消耗量。 六、總結(jié)2.通過(guò)對(duì)dm

6、e精餾塔和甲醇回收塔的操作條件進(jìn)行優(yōu)化，減少了塔的理論板數(shù)，減少了設(shè)備投資；降低了塔的回流比和操作壓力，從而降低公用工程消耗和溫位，進(jìn)而降低操作費(fèi)用。 3.討論了工業(yè)生產(chǎn)中存在的惰氣對(duì)塔的分離效果的影響，提出了相應(yīng)的改造措施。4.提出具體的換熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)的合成，通過(guò)核算可節(jié)約熱公用工程52左右，節(jié)約冷公用工程45左右。5.為了保持系統(tǒng)的操作穩(wěn)定，加入過(guò)程控制。 dme純度為99.95%時(shí)回流比與進(jìn)料位置的關(guān)系0.540.560.580.60.620.646789101112進(jìn)料板位置回流比nt=15nt=16nt=17nt=18nt=19nt=20nt=21nt=22進(jìn)料板位置和回

7、流比的關(guān)系返回理論板數(shù)對(duì)分離效果的影響99.4599.599.5599.699.6599.799.7599.899.8599.999.95100151617181920212223理論塔板數(shù)分離效果產(chǎn)品中dme的純度（wt）產(chǎn)品中dme的收率理論板數(shù)對(duì)分離效果的影響 返回回流比對(duì)分離效果的影響00.10.20.30.40.50.60.70.80.90.450.50.550.60.650.70.75回流比分離效果dme中雜質(zhì)含量（wt%）dme損失百分比（）回流比對(duì)分離效果的影響 返回理論板數(shù)、回流比與進(jìn)料位置的關(guān)系1.11.21.31.41.51.61112131415161718192021

8、進(jìn)料板位置回流比nt=20nt=21nt=22nt=23nt=24nt=25nt=26nt=27nt=28nt=29nt=30nt=17nt=18nt=19理論板數(shù)、進(jìn)料板位置和回流比的關(guān)系 返回理論板數(shù)對(duì)分離效果的影響00.20.40.60.811.21.418192021222324252627282930理論板數(shù)甲醇雜質(zhì)含量和損失百分率循環(huán)甲醇中雜質(zhì)含量wt甲醇的損失百分率wt返回理論板數(shù)對(duì)分離效果的影響返回回流比對(duì)分離效果的影響00.010.020.030.040.0511.11.21.31.41.51.6回流比甲醇雜質(zhì)含量和損失百分率循環(huán)甲醇中雜質(zhì)含量wt甲醇的損失百分率wt系統(tǒng)的的

9、溫焓圖 next1 11 12 2. .9 91 11 13 3. .3 33 36 69 9. .3 31 1. .8 86 66 63 3. .6 67 71 12 2. .0 07 73 32 25 50 0. .0 01 1. .2 21 15 52 2. .2 28 86 61 10 00 01 11 16 6. .7 71 16 62 2. .7 71 15 52 2. .7 71 13 33 3. .0 01 14 43 3. .0 03 33 3. .7 7e e- -2 20 01 1 e e- -2 20 02 2a ae e- -2 20 02 2r r- -2 20 0

10、1 1344a566a7e e- -2 20 03 38e e- -2 20 06 66bf fr ro om m t t- -2 20 02 2t to o t t- -2 20 02 2甲甲醇醇t to o t t- -2 20 01 1熱熱負(fù)負(fù)荷荷 m mm mk kc ca al l/ /h h溫溫度度 next系統(tǒng)的熱匹配方案圖 匹配前后公用工程消耗總量對(duì)照表返回項(xiàng)目項(xiàng)目熱公用工程熱公用工程（10106 6kcal/hrkcal/hr）冷公用工程冷公用工程（10106 6kcal/hrkcal/hr）匹配前匹配前11.937611.937611.280711.2807匹配后匹配后5.

11、71265.71265.05575.0557節(jié)能節(jié)能52.1452.1444.8244.82原原1010萬(wàn)噸萬(wàn)噸/ /年二甲醚裝置生產(chǎn)流程圖年二甲醚裝置生產(chǎn)流程圖(pfd)(pfd) 返回新增甲醇預(yù)熱器e-202a，原來(lái)的兩個(gè)換熱器e-202和e-201均作為工藝物流換熱器。 同時(shí)e-206也進(jìn)行了熱匹配本設(shè)計(jì)所提出的本設(shè)計(jì)所提出的10萬(wàn)噸萬(wàn)噸/年二甲醚裝置生產(chǎn)流程圖年二甲醚裝置生產(chǎn)流程圖 e e- -2 20 01 1e e- -2 20 02 23a4677be e- -2 20 06 67at t- -2 20 01 19e e- -2 20 04 4mpse e- -2 20 05 5

12、v v- -2 20 01 1p p- -2 20 02 2a a/ /b b101 11 1t t- -2 20 02 212e e- -2 20 06 6e e- -2 20 07 7v v- -2 20 02 2p p- -2 20 03 3a a/ /b b14p p- -2 20 01 1a a/ /b b1213甲甲 醇醇d dm me e廢廢 水水e e- -2 20 08 81535e e- -2 20 02 2a ah hp ps s 或或 者者 m mp ps se e- -2 20 03 38c cw wc cw wr rficticticlicliclicfic16fi

13、c17licycycr r- -2 20 01 18191724返回dme分離塔分離塔t-201優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化結(jié)果 理論塔板數(shù)20 回流比0.521最佳進(jìn)料位置8 產(chǎn)品dme純度wt99.95塔頂溫度 ()36.3 產(chǎn)品中dme收率99.8塔底溫度（）145.8 冷凝器熱負(fù)荷（mmkcal/hr）1.76塔頂壓力（bar）8.1 再沸器熱負(fù)荷（mmkcal/hr）1.39塔底壓力（bar）8.5 塔頂采出量 (kmol/hr)271.39返回甲醇回收塔甲醇回收塔t-202的優(yōu)化結(jié)果的優(yōu)化結(jié)果理論塔板數(shù)25 回流比1.22最佳進(jìn)料位置17 產(chǎn)品dme純度wt99塔頂溫度 ()64.85 產(chǎn)品中dm

14、e收率99.95塔底溫度（）113.30 冷凝器熱負(fù)荷（mmkcal/hr）2.57塔頂壓力（bar）1.1再沸器熱負(fù)荷（mmkcal/hr）2.07塔底壓力（bar）1.6 塔頂采出量 (kmol/hr)277.38返回各換熱單元的熱負(fù)荷 物流種類(lèi)物流種類(lèi)設(shè)備位號(hào)設(shè)備位號(hào)進(jìn)口溫度進(jìn)口溫度（）出口溫度出口溫度( ()熱負(fù)荷熱負(fù)荷( (10106 6kcal/hr)kcal/hr) 熱物流熱物流output369.2 369.2 159.46159.462.31612.3161159.46159.46100.0100.04.97184.9718e-205e-20537.5 37.5 36.3 36.3 1.7618 1.7618 e-207e-20771.2 71.2 64.9 64.9 2.5682 2.5682 e-208e-208112.7 112.7 50.0 50.0 0.3197 0.3197 合計(jì)：合計(jì)：11.937611.937610106 6kcal/hrkcal/hr 冷物流冷物流* *feedfeed33.6 33.6 154.0 154.0 2.33742.33741541541551554.51474.5147155.0 155.0 250.0 250.0 .9702.9702e-20