二甲醚合成畢業設計化學工程與工藝煤化工畢業設計-資料下載頁

　　

【正文】 L/wV)(rV/rL)=（）（）= 查圖得、(u2maxfy/g)(rV/rL)*= umax= u== VS=(3600)= D=(4VS/pu) =(4())=865mm. 故圓整為900mm. u=4VS/pD2=4()=　 U=Lh/=()= m3/(m2h) UUmin, D=900mm 填料層高度計算 直徑為50mm的填料，等板高度接近1m；，等板高度約與塔徑相等。 HETP精＝1m HETP提＝ Z精＝15＝5m Z精’=5= Z提＝13＝ Z提’== 階梯環 hmax＞6m 填料分層分為兩段 填料層壓降計算 精餾段橫坐標 (wL/wV)(rV/rL)＝ 縱坐標 (u2fy/g)(rV/rL)*＝＝Dp/Z=70== 提餾段 橫坐標 (wL/wV)(rV/rL)＝ 縱坐標 (u2fy/g)(rV/rL)＝103＝ Dp/Z=45== Kpa DP=Dp1+Dp2=+ Kpa= 反應器的選擇目前工業上使用的甲醇氣相脫水制二甲醚的反應器是絕熱固定床反應器，這類反應器結構簡單，操作方便，已在工業上成功使用。但這類反應器也存在缺點：催化床下部溫度高，催化劑易衰老，影響壽命；為使進床層氣體溫度達到催化劑起始活性溫度以上，必須設置外部換熱器；反應熱未得到充分利用。本文根據甲醇氣相脫水生成二甲醚放熱反應的特點，綜合多方面的文獻資料，決定采用單管逆流自熱型二甲醚反應器。該反應器的示意圖如圖3。 單管逆流型反應器特點自熱式反應器，在反應過程中用反應熱預熱進口甲醇；在催化床中設置冷管，冷管內的氣體和床層氣體逆向流動換熱，這樣可使床層溫度較平坦，溫升較小，避免了催化劑在高溫下操作，催化劑使用壽命延長；冷管進口溫度較低，不象絕熱反應器的進口溫度必須在催化劑活性溫度以上；該反應器結構較簡單，只需要在床層中加入一些冷管； 所需催化劑量較少。 單管逆流型反應器結構尺寸與操作條件　催化床直徑 D= m,高 H=,體積 VR=，冷管直徑 d= 20mm20mm，冷管根數mt=104；操作壓力 p= Mpa，進口純甲醇流量NT0 =35kmol/ h,催化劑型號CM31，粒度，3mm (1 5~2 5) mm。 兩種反應器的對比根據反應的限制條件，當溫度在260—3400C之間時，主反應不僅有接進1的選擇性，而且反應速率也較高。如果采用絕熱反應器，為使進料氣體能在催化劑活性溫度以上反應，通常進口溫度選定為2500C，而根據計算，反應器出口溫度達到了3700C。這說明在反應的后期絕熱反應器處于較高溫度下操作，這樣會給設備和系統的安全性帶來嚴重的危脅，同時也會使副反應增加，造成后序工段分離的負荷加大。另一方面，溫度過高，催化劑易衰老，從而影響了使用壽命，增加了催化劑的使用量。根據文獻（氣相甲醇法年產一萬噸二甲醚流程模擬及優化），提出的單管逆流型反應器，由于其裝置特點，進口物料可以充分利用反應所產生熱量來進行自身升溫。這樣一方面可以降低進料的入口溫度，同時也可使反應器后期溫度遠比絕熱反應器低，從而延長了催化劑的壽命。根據計算，在出口溫度設定為3400C，進料的溫度只要2000C就可以了。 換熱器及泵的選型進出換熱器流體管殼壁溫相差較大，流體不易結垢且無腐蝕性，固選用U型管換熱器，相關參數如下：管子型號19管子排列正三角形殼內徑600mm管長6000mm管程數2擋板間距1000擋板數4熱負荷106kcal/h管數418根安全系數材料碳鋼設計溫度360℃設計壓力(表壓)實際換熱面積147m2 機泵設備選型說明本項目機泵類設備共計4臺，均為輸送液體介質，且各類介質的條件也不苛刻，從節省投資與操作、維護方便考慮，全部選用離心泵，且為一開一備操作。由于輸送介質甲醇要求密封嚴密，防泄漏，故離心泵均選用雙端面機械密封。甲醇屬易燃、易爆介質，火災危險性分類屬甲類生產類別，所有機泵類設備電機均采用防爆電機?？紤]到產品品質及介質的腐蝕，二甲醚回流泵泵體材質選用不銹鋼，其它泵泵體材質都選用碳鋼。 儲罐的選擇(1)方案選擇常溫貯存：球罐，貯存壓力高，設備投資高，但不消耗冷凍量。降壓貯存：貯存溫度1020℃，球罐投資稍低，但電耗高，操作費用較高冷凍系統故障將造成大量產品損失。常壓貯存：貯存溫度30℃，設備投資低，但操作費用很高，還需充氮保護。故選擇方案：常溫貯存，（2)尺寸計算已知堿液體積為Vo=，取裝料系數η== Vo/η=247。= m3,取長徑比i=H/Di==1600mm，上下封頭選用標準橢圓型封頭，其內徑為1600mm直邊高度h2=25mm，曲邊高度h1=400mm，并查得其封頭容積V1封=，查得內徑1600mm筒體的1m高的容積V1m=，估算筒體高度：H=（V V1封）/V1m=（）247。=1480mm圓整后取H=1500mm（3)材料選擇因甲醇二甲醚在常溫常壓下無腐蝕性，又考慮到經濟性筒體、封頭材料均選用碳素鋼Q235A，因為是常溫常壓設備，根據設備標準查得其壁厚取Sn=。 設備一覽表及公用工程 設備年產十萬噸二甲醚需要的設備及其規格如表8所示：表8主要生產設備一覽表序號項目規格數量1進料泵50F—16， m332混合器13加熱汽化器24換熱器600mmU型管換熱器15反應器16冷卻器G273Ⅰ165，㎡17二甲醚分離塔F1Q4A18甲醇塔39冷卻器110二甲醚儲罐2 公用工程規格（1）電對輸入的動力電源的要求[9]，采用單回路電壓為280伏，頻率為50赫茲，允許波動范圍177。3%。電器設備對電源的要求：對于電動機，使用380伏交流電；正常照明用220/380伏交流電，事故照明用220伏直流電；電器部分控制，信號及繼電保護用220伏直流電；儀表電源用100伏和24伏。（2）冷卻水溫度：供水溫度為常溫，回水溫度為進水溫度+10℃；壓力：回水壓力—對于循環冷卻水要求回水能直接流到冷卻塔頂，不另設接力泵，因此， MPa（G）， MPa（G）。蒸汽每個換熱器的換熱過程需要水蒸氣，根據生產需要決定蒸汽壓力和溫度， MPa（G），進反應器溫度為145℃，出反應器溫度為100℃。6 設計的體會和收獲本設計采用汽相氣相甲醇脫水法制DME，相對其他方法，氣相法具有操作簡單, 自動化程度較高, 少量廢水廢氣排放, 排放物低于國家規定的排放標準，DME 選擇性和產品質量高等優點，此法原料消耗少,能耗低,操作簡易,耗量少,適于工業生產。本生產技術較為成熟、可靠，工藝合理，原料成本相對較低，產品質量、產率都比較高。另外此套生產工藝流程，操作和設備都比較簡單，收效快，適合各類企業選用。采用連續生產工藝，設備簡單，改變生產品種容易，經濟核算顯示：項目建成投產后，收益和抗風險能力都比較強。本工藝重要設備采用了雙塔連續精餾，加大了對原料的回收，以此在較大程度上減少了對環境的污染。綜上所述本工藝設計是可行的，而且很有建設價值。由財務評價的計算可知，%，高于基準收益率12%，表明已達行業要求。從項目各項效益指標及盈虧平衡分析結果可以看出，設計具有很強的抗風險能力，因此項目從財務評價的角度來看是可行的。致謝本次化工設計我們繼化工原理課程設計后對化工設計知識的又一次深刻的認識和實踐，為我們以后從事化工行業的工作以及科學研究打下了堅實的基礎。本設計是在我的指導老師吳超富的親切關懷下完成的，從課題的選定到工藝合成路線、設備以及附屬設備的工藝尺寸和選型的確定，吳老師都予以悉心的指導，給予了我極大的關懷與幫助，在此僅表示我崇高的敬意和真心的感謝！經歷了幾個月的時間，在老師的精心指導和同學的幫助下，完成了工藝技術方案的選擇、工藝流程設計、物料衡算、能量衡算、工藝設備的設計與選型、設備布置的設計、非工藝設計項目的考慮、編寫設計說明書及圖表等內容。在設計的每一個階段，都在吳老師的指導下，查閱了大量相關的資料，綜合考慮了技術的合理性和先進性、資源情況、工藝現有水平、安全可靠性等多方面的因素，處理了大量的數據并按生產經驗進行了多方面的優化，得出最終方案而完成設計任務。首先進行了物料衡算和熱量衡算，主要設備蒸發器內徑、高度、壁厚，熱量衡算與傳熱面積校核、非主要設備計算與選型。在計算與選型過程中，查找了大量資料，然后設計并繪出年生產十萬噸二甲醚的生產工藝流程圖、車間平面布置圖和精餾塔圖，進一步鞏固了化工工程制圖所學的知識，初步將其中所學知識運用于實踐中。同時在設計過程中也存在許多不足之處。首先，由于資料不足，在查找數據時耗費大量時間并帶來諸多不便；其次，由于設計經驗的缺乏，導致計算過程耗費過多時間。此外，由于其他相關方面知識和經驗的不足，使得在設備安裝，原料產品的運輸，環境保護等方面考慮不周。在設計過程中，在吳老師的指導、同班同學及化工系教研室老師幫助下，我順利完成了此次畢業設計。在此，對指導教師的辛苦勞動，我再次表示感謝！參考文獻[1] 化工生產流程圖解（第三版下冊）. 化學工業出版社[2] 國家醫藥管理局上海醫藥設計院編. 化工工藝設計手冊. 北京: 化學工業出版社,[3] 吳指南等編著. 基本有機化工工藝學. 北京: 化學工業出版社, 1990 [4] 楊立新, 徐紅燕. 二甲醚生產技術及應用前景. 化工進展 2003, 22(2): 204 [5] 梁誠. 二甲醚的生產與發展. 四川化工與腐蝕控制 2001,4: 38 [6] 朱賽芬, 程小紅, 嚴招春. 二甲醚生產技術進展及其市場情況分析. 應用化工 2001, 30(3): 8 [7] 李世勤,崔鳳水. 二甲醚生產技術(上). 上?；?2000, 25(22): 2426 [8] [美]，蔣楚生等譯. 化工過程的概念設計. 北京: 化學工業出版社, 1994 [9] 房鼎業, 薛從軍. 甲醇在CM31催化劑上脫水生成二甲醚的本征動力學. 燃料化學學報 1997,25(3): 271 [10] 朱志淵,李淑芳. 工業裝置精餾高純二甲醚最佳條件. 天然氣化工. 2000,25(6): 29附工程圖紙1 工藝流程圖2 主要設備裝配圖3 車間布置圖