化工设计基础.ppt

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1、,化工过程开发案例,案例： 甲醇 二甲醚 + 水,1、市场信息-,二甲醚工业生产的兴起是同氟氯烷的限制和禁止使用紧密相连的。70 年代初国际上气雾剂制品得到了迅速发展，气雾剂生产中，气雾抛射剂主要采用氟氯烷。近年来，发现氟氯烷对地球大气臭氧层有严重的破坏作用，要限制和禁止使用。鉴于二甲醚的饱和蒸汽压等物理性质和二氟二氯甲烷相近，以及其优良的环保性能和无毒，使之成为氟氯烷的理想替代品。,市场信息-续,自80 年代以来，二甲醚作为一种安全的气雾剂得到突飞猛进地发展，目前，气雾剂制品已成为二甲醚最重要的应用市场。二甲醚不仅可以做致冷剂和气雾剂，而且可以做液体燃料。低压下的二甲醚变为液体，与石油液化有

2、相似之处。二甲醚也可以做醇醚燃料，与甲醇按一定比例混合后，可克服单一液态燃料的缺点，从而改善燃料性能，具有清洁、使用方便等优点。据市场调查，二甲醚市场应用前景广阔，国内需求量远远超过供给量。现市场上甲醇价格为15002000元/吨，二甲醚价格为7000 元/吨。以甲醇为原料，经催化脱水得到二甲醚，是一条新兴的工艺。,2、反应信息-,a. 反应方程式：2CH3OH (CH3)2O + H2Ob. 反应热：HR(250C)=-11770KJ/kmolc. 反应条件：温度T= 2500C3700C，反应压力P=11bard. 选择性：该反应为催化脱氢，催化剂为10.2%硅酸处理的无定性氧化铝。在40

3、00C以下时，该反应过程为单一、不可逆、无副产品的反应，选择性S=1。e. 反应为气相反应。f. 甲醇的转化率在80% 以上。g. 二甲醚产率：130kmol/hh. 二甲醚产品纯度：99.5wt%i. 原料：常温下工业级甲醇,过程 及 处理,1）间歇对连续,选择一个连续的过程，操作费用和物流费用以年为基准，操作时数为8150 h/a。,2）流程图的输入输出结构和循环结构,3）净化进料物流,原料是工业级的甲醇，内含少量水，和极少量杂质，而水是反应的产物，所以不需要对原料进行净化处理。,4）副产物,在所选催化剂和反应条件下，主反应的选择性几乎为1，副产物极少。,5）循环和放空,由于反应的转化率只

4、有80%，所以需要一股循环物流将未反应的甲醇循环。反应产生的水，含有机杂质很少，可以不经处理而排放，对环境无污染。,6）物料平衡和物流的费用,a. 物料平衡二甲醚产量PDME=130kmol/h，转化率x=0.8，选择性S=1，则根据反应方程式有：排放水130kmol/h，原料甲醇F=260kmol/h 设循环甲醇量为R kmol/h 有（260+R）(1-0.8)=R 循环甲醇量R=65kmol/h。b. 物流费用甲醇价格2000元/吨，二甲醚价格7000元/吨，作为废液水的价格为0c. 经济潜力EP2=(700013046/1000+0-200026030/1000)8150 =214106元/年,