化工類開(kāi)題報(bào)告范文(2)
化工類開(kāi)題報(bào)告范文
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化工類開(kāi)題報(bào)告范文3：
25萬(wàn)噸/年二甲醚精餾系統(tǒng)及二甲醚精餾塔設(shè)計(jì)
一、課題的目的與意義
二甲醚又稱甲醚，簡(jiǎn)稱DME，分 子 式：CH3OCH3 ，結(jié) 構(gòu) 式：CH3—O—CH3 。二甲醚在常溫常壓下是一種無(wú)色氣體或壓縮液體，具有輕微醚香味。相對(duì)密度(20℃)0.666，熔點(diǎn)-141.5℃，沸點(diǎn)-24.9℃，室溫下蒸氣壓約為0.5MPa，與石油液化氣(LPG)相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多種有機(jī)溶劑。易燃，在燃燒時(shí)火焰略帶光亮，燃燒熱(氣態(tài))為 1455kJ/mol。常溫下DME具有惰性，不易自動(dòng)氧化，無(wú)腐蝕、無(wú)致癌性，但在輻射或加熱條件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。
二甲醚是醚的同系物，但與用作麻醉劑的乙醚不一樣，卻具有神經(jīng)毒性;能溶解各種化學(xué)物質(zhì);由于其具有易壓縮、冷凝、氣化及與許多極性或非極性溶劑互溶特性，廣泛用于氣霧制品噴射劑、氟利昂替代制冷劑、溶劑等，另外也可用于化學(xué)品合成，用途比較廣泛。
二甲醚作為一種基本化工原料，由于其良好的易壓縮、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制藥、燃料、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途。如高純度的二甲醚可代替氟里昂用作氣溶膠噴射劑和致冷劑，減少對(duì)大氣環(huán)境的污染和臭氧層的破壞。由于其良好的水溶性、油溶性，使得其應(yīng)用范圍大大優(yōu)于丙烷、丁烷等石油化學(xué)品。代替甲醇用作甲醛生產(chǎn)的新原料，可以明顯降低甲醛生產(chǎn)成本，在大型甲醛裝置中更顯示出其優(yōu)越性。作為民用燃料氣其儲(chǔ)運(yùn)、燃燒安全性，預(yù)混氣熱值和理論燃燒溫度等性能指標(biāo)均優(yōu)于石油液化氣，可作為城市管道煤氣的調(diào)峰氣、液化氣摻混氣。也是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的理想燃料，與甲醇燃料汽車相比，不存在汽車?yán)鋯?dòng)問(wèn)題。它還是未來(lái)制取低碳烯烴的主要原料之一?！∮捎谑唾Y源短缺 、煤炭資源豐富及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，二甲醚作為從煤轉(zhuǎn)化成的清潔燃料而日益受到重視，成為2010年來(lái)國(guó)內(nèi)外競(jìng)相開(kāi)發(fā)的性能優(yōu)越的碳一化工產(chǎn)品。作為 LPG和石油類的替代燃料，二甲醚是具有與LPG的物理性質(zhì)相類似的化學(xué)品，在燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生破壞環(huán)境的氣體，能便宜而大量地生產(chǎn)。與甲烷一樣，被期望成為21世紀(jì)的能源之一。
二、研究現(xiàn)狀和前景展望
1.研究現(xiàn)狀
目前DME的制取工藝有合成氣一步法以及甲醇兩步法，其中兩步法包括甲醇液相法以及氣相法。甲醇液相硫酸催化法和甲醇?xì)庀喾ㄖ迫《酌训纳a(chǎn)技術(shù)較為成熟，兩種方法均有工業(yè)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。
甲醇脫水法以精甲醇為原料，脫水反應(yīng)副產(chǎn)物少，二甲醚純度高達(dá)99%，使用于有較高要求的氣霧產(chǎn)品，也可以用作制冷劑或醫(yī)用氣霧劑的拋射劑5，且三廢排放少。該工藝比較成熟，可以依托老企業(yè)建設(shè)新裝置，也可單獨(dú)建廠生產(chǎn)。但該方法要經(jīng)過(guò)甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工藝，流程較長(zhǎng)，因而設(shè)備投資大，產(chǎn)品成本高，受甲醇市場(chǎng)波動(dòng)的影響也比較大。
合成氣法生產(chǎn)二甲醚的生產(chǎn)工藝在淤漿床中，反應(yīng)溫度分布均勻，熱平衡較易控制，操作簡(jiǎn)單且穩(wěn)定性好，生產(chǎn)成本低。合成氣法所用的合成氣可由煤、重油、渣油氣化以及天然氣轉(zhuǎn)化制得，原料經(jīng)濟(jì)易得，因而該工藝可用于化肥廠和甲醇廠。這些工廠可將甲醇裝置適當(dāng)改造用于生產(chǎn)二甲醚，形成規(guī)模生產(chǎn)。目前一步法生產(chǎn)二甲醚面臨的關(guān)鍵問(wèn)題是：需要高效低價(jià)的煤制氣工藝及設(shè)備;需要能滿足大型化二甲醚生產(chǎn)的反應(yīng)器;解決以煤為原料制二甲醚生產(chǎn)過(guò)程中CO2的利用問(wèn)題; 相關(guān)催化劑的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn);成熟而經(jīng)濟(jì)的二甲醚分離提純技術(shù)。
2.前景展望
目前，盡管二甲醚產(chǎn)品供大于求，二甲醚在推廣應(yīng)用上遇到一定的困難，但從以下幾方面分析，總體上對(duì)二甲醚行業(yè)來(lái)講是機(jī)遇大于挑戰(zhàn)。
( 1) 在2009 年5 月18 日國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)的石化行業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃中，已將煤制二甲醚列為重點(diǎn)抓好的五類示范工程之一，說(shuō)明利用煤炭高效清潔轉(zhuǎn)化生產(chǎn)二甲醚已引起國(guó)家的高度重視。國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)煤化工項(xiàng)目建設(shè)管理，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》中要求一般不應(yīng)批準(zhǔn)規(guī)模在1 000 kt /a 以下的二甲醚項(xiàng)目，這對(duì)于遏制盲目擴(kuò)張二甲醚產(chǎn)能、引導(dǎo)二甲醚產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展、保持二甲醚市場(chǎng)的相對(duì)穩(wěn)定將起到積極的作用。
( 2) 2010 年9 月2 日，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理
委員會(huì)2010 年第4 號(hào)( 總第159 號(hào)) 文( 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)發(fā)布公告) 聯(lián)合批準(zhǔn)發(fā)布了編號(hào)為GB 25035—2010 的《城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌选穱?guó)家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)二甲醚作為城鎮(zhèn)燃?xì)馐褂玫馁|(zhì)量要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存提出了嚴(yán)格的規(guī)定，已于2011 年7 月1 日起實(shí)施。這使得二甲醚作為城鎮(zhèn)燃?xì)馐褂糜蟹裳?，二甲醚大?guī)模進(jìn)入民用燃?xì)馐袌?chǎng)有了合法的身份。
( 3) 經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，財(cái)政部、稅務(wù)總局聯(lián)合發(fā)布通知，為支持和促進(jìn)二甲醚的推廣使用，自2008 年7 月1 日起，二甲醚按13% 的增值稅稅率征收增值稅，稅收上對(duì)二甲醚生產(chǎn)企業(yè)給予了一定的優(yōu)惠。這意味著政府已加大對(duì)替代能源———二甲醚的扶持力度。
( 4) 隨著二甲醚在城市公交車、出租車上的成功推廣使用和相應(yīng)配套設(shè)施的建立和完善，二甲醚需求量會(huì)大幅增加，將為二甲醚提供一個(gè)穩(wěn)定的大市場(chǎng)。
( 5) 中國(guó)城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì)二甲醚專業(yè)委員會(huì)的成立，對(duì)促進(jìn)二甲醚作為城鎮(zhèn)民用燃?xì)獾倪M(jìn)程將發(fā)揮積極的作用。
( 6) 隨著國(guó)際原油價(jià)格的瘋漲，我國(guó)作為一個(gè)石油進(jìn)口大國(guó)，無(wú)疑會(huì)帶來(lái)較大的能源安全風(fēng)險(xiǎn)。在此情況下，國(guó)家發(fā)展和改革委辦公廳[2006] 1404 號(hào)文已將發(fā)展二甲醚煤基醇醚燃料列為緩解石油供應(yīng)短缺、高油價(jià)矛盾替代工作的重點(diǎn)，這無(wú)疑為二甲醚行業(yè)帶來(lái)了良好的發(fā)展商機(jī)。
三、課題主要內(nèi)容、擬解決的問(wèn)題、研究特色和創(chuàng)新之處
1.主要內(nèi)容
如圖所示，甲醇經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)入二甲醚合成塔中反應(yīng)，得到的產(chǎn)物中主要含有二甲醚、甲醇以及水分，將產(chǎn)物送入二甲醚精餾塔中進(jìn)行精餾分離。由于分離體系中的泡點(diǎn)的不同，二甲醚泡點(diǎn)最低，故得到的輕組分為二甲醚，從塔頂分離出來(lái)，而甲醇和水分則從塔底從來(lái)。重組分中含有大量的未被反應(yīng)的甲醇，再送進(jìn)甲醇回收塔中進(jìn)行分離，得到較純的甲醇再次循環(huán)利用。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的物料衡算是工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，根據(jù)所需設(shè)計(jì)項(xiàng)目的年產(chǎn)量，通過(guò)對(duì)全過(guò)程或單元過(guò)程的物料衡算，可以計(jì)算出原料的消耗量、副產(chǎn)品量及輸出過(guò)程物料的損耗量等;并在此基礎(chǔ)上作能量衡算，計(jì)算出蒸汽、水、電、煤或者其他燃料的消耗定額;最終可以根據(jù)這些計(jì)算確定所生成產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。同時(shí)根據(jù)物料衡算所得的各單元設(shè)備的物流量及其組成、能量負(fù)荷及其等級(jí)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備進(jìn)行選型或者設(shè)計(jì)，從而對(duì)過(guò)程所需設(shè)備的投資及其項(xiàng)目可行性進(jìn)行估價(jià)。
2.需解決的問(wèn)題
本次設(shè)計(jì)的流程有多種，根據(jù)對(duì)三廢排放、節(jié)能節(jié)源的比較，選擇工藝流程，并通過(guò)對(duì)精餾塔的比較以及對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益的比較，選擇本次精餾塔的類型，并且根據(jù)自己對(duì)整個(gè)流程的了解畫出本設(shè)計(jì)的物料流程圖，最后通過(guò)計(jì)算機(jī)繪制精餾工段的物料流程圖、精餾設(shè)備的控制流程圖、精餾塔的設(shè)備圖、±0.00平面的設(shè)備布置圖;用A2圖紙手工繪制二甲醚精餾工段的物料流程圖、預(yù)塔冷卻器的控制流程圖、預(yù)塔冷卻器的設(shè)備圖、±0.00平面的設(shè)備布置圖。
3.特色和創(chuàng)新
本設(shè)計(jì)考慮到原料的充分利用，即將未被反應(yīng)的甲醇通過(guò)回收循環(huán)利用，這樣，既能減少原料的損耗，同時(shí)也符合經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，被設(shè)計(jì)中二甲醚采用的是甲醇?xì)庀喾?，其?yōu)點(diǎn)：
生產(chǎn)二甲醚的原料可為精甲醇或粗甲醇， 蒸汽消耗和生產(chǎn)成本較低。
二甲醚反應(yīng)器是列管式反應(yīng)器，反應(yīng)溫度易控制，且催化劑在反應(yīng)器中分布較均勻。
采用先進(jìn)塔器內(nèi)件和分離工藝， 回收效果好， 流程簡(jiǎn)化， 醇耗低。
四、研究方法、步驟和措施
查閱并收集與畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的資料，認(rèn)真總結(jié)，完成文獻(xiàn)綜述;同時(shí)根據(jù)文獻(xiàn)綜述的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)歸納，完成開(kāi)題報(bào)告。
嘗試通過(guò)ASPEN PLUS，對(duì)甲醇精餾流程進(jìn)行全流程模擬;對(duì)單個(gè)設(shè)備預(yù)塔冷卻器進(jìn)行設(shè)計(jì)和模擬，并分析其操作影響因素從而得到一個(gè)較為可行性的優(yōu)化方案。
對(duì)全流程進(jìn)行物料衡算、能量衡算，并對(duì)所使用的換熱器的設(shè)備尺寸進(jìn)行計(jì)算，從而繪制工藝流程圖。
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