2021化工类开题报告范文.pdf

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1、 1/7 2021 化工类开题报告范文 2021 化工类开题报告范文 论文题目：25 万吨/年二甲醚精馏系统及二甲醚精馏塔设计 一、课题的目的与意义 二甲醚又称甲醚，简称dme,分 子 式：ch3och3,结 构 式：ch3och3。二甲醚在常温常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度(20)0.666，熔点-141.5，沸点-24.9，室温下蒸气压约为0.5mpa，与石油液化气(lpg)相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热(气态)为 1455kj/mol。常温下 dme 具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条

2、件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，却具有神经毒性;能溶解各种化学物质;由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。二甲醚作为一种基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂，减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。由于其良好的水溶性、油溶性，使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。代替甲醇用作甲醛生产的新原料，可以明显降低甲醛生

3、产成本，在大型甲醛装置中更显示出其优越性。作为民用燃料气其储运、燃烧安全性，预混气热 2/7 值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气，可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。也是柴油发动机的理想燃料，与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题。它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。由于石油资源短缺、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视，成为 XX 年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。作为 lpg 和石油类的替代燃料，二甲醚是具有与 lpg 的物理性质相类似的化学品，在燃烧时不会产生破坏环境的气体，能便宜而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为

4、21 世纪的能源之一。二、研究现状和前景展望 1.研究现状 目前 dme 的制取工艺有合成气一步法以及甲醇两步法，其中两步法包括甲醇液相法以及气相法。甲醇液相硫酸催化法和甲醇气相法制取二甲醚的生产技术较为成熟，两种方法均有工业装置运转。甲醇脱水法以精甲醇为原料，脱水反应副产物少，二甲醚纯度高达 99%，使用于有较高要求的气雾产品，也可以用作制冷剂或医用气雾剂的抛射剂 5，且三废排放少。该工艺比较成熟，可以依托老企业建设新装置，也可单独建厂生产。但该方法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺，流程较长，因而设备投资大，产品成本高，受甲醇市场波动的影响也比较大。合成气法生产二甲醚的生

5、产工艺在淤浆床中，反应温度分布均匀，热平衡较易控制，操作简单且稳定性好，生产成本低。合成气法所用的合成气可由煤、重油、渣油气化以及天然气转化制得，原料经济易得，因而该工艺可用于化肥厂和甲醇厂。这些工厂可将甲醇装置适当改造用于生产二甲醚，形成规模生产。目前一步 3/7 法生产二甲醚面临的关键问题是：需要高效低价的煤制气工艺及设备;需要能满足大型化二甲醚生产的反应器;解决以煤为原料制二甲醚生产过程中 co2 的利用问题;相关催化剂的开发与生产;成熟而经济的二甲醚分离提纯技术。2.前景展望 目前，尽管二甲醚产品供大于求，二甲醚在推广应用上遇到一定的困难，但从以下几方面分析，总体上对二甲醚行业来讲是机

6、遇大于挑战。(1)在 XX 年 5 月 18 日国务院办公厅下发的石化行业调整和振兴规划中，已将煤制二甲醚列为重点抓好的五类示范工程之一，说明利用煤炭高效清洁转化生产二甲醚已引起国家的高度重视。国家发改委发布的关于加强煤化工项目建设管理，促进产业健康发展的通知中要求一般不应批准规模在 1 000 kt/a 以下的二甲醚项目，这对于遏制盲目扩张二甲醚产能、引导二甲醚产业有序发展、保持二甲醚市场的相对稳定将起到积极的作用。(2)XX 年 9 月 2 日，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理 委员会 XX 年第 4 号(总第159 号)文(中华人民共和国国家标准批准发布公告)联

7、合批准发布了编号为gb 25035XX 的城镇燃气用二甲醚国家标准，标准对二甲醚作为城镇燃气使用的质量要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存提出了严格的规定，已于XX 年 7 月 1 日起实施。这使得二甲醚作为城镇燃气使用有法可循，二甲醚大规模进入民用燃气市场有了合法的身份。(3)经国务院批准，财政部、税务总局联合发布通知，为支持和促进二甲醚的推广使用，自 XX 年 7 月 1 日起，二甲醚按 13%的增值税税率征收增值税，税 4/7 收上对二甲醚生产企业给予了一定的优惠。这意味着政府已加大对替代能源二甲醚的扶持力度。(4)随着二甲醚在城市公交车、出租车上的成功推广使用和相应配套设施

8、的建立和完善，二甲醚需求量会大幅增加，将为二甲醚提供一个稳定的大市场。(5)中国城市燃气协会二甲醚专业委员会的成立，对促进二甲醚作为城镇民用燃气的进程将发挥积极的作用。(6)随着国际原油价格的疯涨，我国作为一个石油进口大国，无疑会带来较大的能源安全风险。在此情况下，国家发展和改革委办公厅XX 1404 号文已将发展二甲醚煤基醇醚燃料列为缓解石油供应短缺、高油价矛盾替代工作的重点，这无疑为二甲醚行业带来了良好的发展商机。三、课题主要内容、拟解决的问题、研究特色和创新之处 1.主要内容 如图所示，甲醇经过处理后进入二甲醚合成塔中反应，得到的产物中主要含有二甲醚、甲醇以及水分，将产物送入二甲醚精馏塔

9、中进行精馏分离。由于分离体系中的泡点的不同，二甲醚泡点最低，故得到的轻组分为二甲醚，从塔顶分离出来，而甲醇和水分则从塔底从来。重组分中含有大量的未被反应的甲醇，再送进甲醇回收塔中进行分离，得到较纯的甲醇再次循环利用。本次毕业设计中应用的物料衡算是工艺设计的基础，根据所需设计项目的年产量，通过对全过程或单元过程的物料衡算，可以计算出原料的消耗量、副产品量及输出过程物料的损耗量等;并在此基础上作能量衡算，计算出蒸汽、水、电、煤或者其他燃料的消耗定额;最终可以根据这些计算确定所生成产品的技术经济指标。同时根据物料衡算所得的各单元设备的物流量及其组成、能量负荷及其等 5/7 级，对生产设备和辅助设备进

10、行选型或者设计，从而对过程所需设备的投资及其项目可行性进行估价。2.需解决的问题 本次设计的流程有多种，根据对三废排放、节能节源的比较，选择工艺流程，并通过对精馏塔的比较以及对于经济效益的比较，选择本次精馏塔的类型，并且根据自己对整个流程的了解画出本设计的物料流程图，最后通过计算机绘制精馏工段的物料流程图、精馏设备的控制流程图、精馏塔的设备图、0.00 平面的设备布置图;用 a2 图纸手工绘制二甲醚精馏工段的物料流程图、预塔冷却器的控制流程图、预塔冷却器的设备图、0.00 平面的设备布置图。3.特色和创新 本设计考虑到原料的充分利用，即将未被反应的甲醇通过回收循环利用，这样，既能减少原料的损耗

11、，同时也符合经济效益。同时，被设计中二甲醚采用的是甲醇气相法，其优点：生产二甲醚的原料可为精甲醇或粗甲醇,蒸汽消耗和生产成本较低。二甲醚反应器是列管式反应器，反应温度易控制，且催化剂在反应器中分布较均匀。采用先进塔器内件和分离工艺,回收效果好,流程简化,醇耗低。四、研究方法、步骤和措施 查阅并收集与毕业设计内容相关的资料，认真总结，完成文献综述;同时根据文献综述的详细内容进行总结归纳，完成开题报告。6/7 尝试通过 aspen plus，对甲醇精馏流程进行全流程模拟;对单个设备预塔冷却器进行设计和模拟，并分析其操作影响因素从而得到一个较为可行性的优化方案。对全流程进行物料衡算、能量衡算，并对所

12、使用的换热器的设备尺寸进行计算，从而绘制工艺流程图。五、参考文献 魏文德.有机化工原料大全(第二卷)m.北京：化学工业出版社.1989:177 张正国.二甲醚(dme)生产技术及传统工艺优化改造(j).气雾剂通讯，XX.21(3)：1-3.费金华，王一兆.二甲醚的生产工艺及其特点(j).小氮肥设计技术，XX,24(1)：57-59 郭俊旺，牛玉琴.浆态床合成气制二甲醚双功能催化剂的性能(j).材料化学学报.1998,26(4)：321-325 fu yuchuan,hong tao,chen jieping.surfaee acidity and the dehydration of meth

13、anolto dimethyl ether.thermochimiea aeta.XX,434):22 一 2 6 朱炳辰,化学反应工程.第四版.北京:化学工业出版社,XX.11 lide d r.crc handbook of chemistry and physies.88thed.new york:crc press,XX yaws c l.chemical properties hand book.new york:megraw 一 hillbook co,1999.265-313 deanjohn a.兰氏化学手册.魏俊发,杨安运.杨祖培等译.第二版.北京:科学出版社,XX.1-6

14、7/7 刘光启,马连湘,刘杰.化学化工物性数据手册(有机卷).北京:化学工业出版社,XX.42 一 613 王守国,邵允,王元鸿等.加压条件下负载型杂多酸复合催化剂催化甲醇脱水制备二甲醚.分子催化,XX,15(3):201 一 2 05 12.慈志敏,储伟,谢在库等.气相催化法甲醇脱水合成二甲醚的工艺和催化剂研究.四川大学学报(工程科学版),XX,36(1):28 一 31 朱志渊,李淑芳.工业装置精馏高纯二甲醚最佳条件 j .天然气化工,XX.高占笙.甲醇脱水制二甲醚及其分离精制 j .化肥工业,1993,(5):58-61.郑丹星,金红光,曹文等.二甲醚分离工艺.cn 1513825 a,XX.voss bodil,joen sen f,boegild j h.preparation of fuel grade dimethyl ether.wo9623755,1996.peng x d,diamond b w,robert t t,lajjaram b b.separationprocess f or one-step production of dimethyl ether from us6458856,XX.