30万吨甲醇合成二甲醚过程模拟研究(2)
3.6 换热网络合成 17
4 结论 19
致谢 20
参考文献 21
附录I 22
附录II Aspen plus模拟结果 23
绪论
近年来由于石油制品价格的不断上涨，人们都在寻求除了煤，石油，天然气之外的燃料，因此二甲醚作为一种洁净环保的新型燃料因其独特的燃料特性受到社会各界的广泛关注。同时，大量的生产二甲醚也是当甲醇市场供需不平衡时甲醇生产企业的一条好的产业出路。
从目前市场调研情况以及现有的文献报道来看，二甲醚的生产方法最早是由高压甲醇生产获得，其生产过程中的副产品通过精馏的方法可获得二甲醚，而且当用低压合成甲醇技术的广泛应用后，其副反应大大减少，二甲醚的工业生产很快发展成为由甲醇脱水反应或合成气直接合成得到。近年来，由于二甲醚的需求量大幅度增长，各国也在开发研究设备投资少、操作条件好、零污染的新型工艺，因而用甲醇来合成二甲醚的方法已经得到了广泛的应用。二甲醚的主要生产方法有合成气一步法和甲醇法两种。其中甲醇法又分为甲醇气相催化脱水法和液相催化脱水法。合成气一步法目前仍处于工业化探索阶段，尚无可靠的报道。甲醇气相催化脱水法和甲醇液相催化脱水法国内外均有大型工业化生产装置。而甲醇气相催化脱水法由于其设备投资低、产品调整灵活、工艺简单、技术成熟可靠，是目前国内外使用最多的二甲醚工业化生产方法。
如今现代化社会随着计算技术的发展,用软件对化工流程进行过程模拟因其直观性和准确性也越来越被更多的人使用，用计算机进行热量和物料的辅助计算，并对整个模拟操作的过程进行优化也越来越普遍。本文就将采用Aspen plus软件对甲醇合成二甲醚的过程进行模拟研究，并通过控制甲醇气相催化脱水法过程中的温度，压力等工艺条件实现甲醇的最大转化率。同时本文对二甲醚分离塔的操作条件进行了优化，计算出当塔顶塔底在一定压力时的最佳理论塔板数，最佳回流比和最佳进料塔板位置等具体的工艺参数。并通过热量和费用等方面的计算对塔径，冷凝器，再沸器进行设计，从而降低操作成本和设备投资，为甲醇合成二甲醚的工业化生产过程中评价，设计和改进工艺流程等方面提供一定的理论依据。
1 文献综述
我国的主要能源是石油和煤炭，其中煤炭的生产和消费总量排名世界第一位。但是因为煤炭的燃烧过程中产生的污染物排放量比例非常大，造成环境的严重污染，破坏了我国的可持续发展政策方针，而且近年来石油制品不断的涨价，因此人们普遍都在寻求新型燃料，二甲醚因其独特的燃料特性受到了人们的广泛关注。与此同时，甲醇市场出现供大于求的现状，生产二甲醚来替代甲醇成为了一条新型的，被人们看好的工业化生产道路。
随着现代化社会计算技术的应用与发展,越来越多的可用来模拟过程的软件开发出来，用软件对化工流程进行过程模拟因其直观性和准确性也越来越被更多的人使用。因此本课题的模拟研究也会用到国外先进的软件对过程进行分析。
1.1 二甲醚概况
1.1.1 二甲醚的物化性质
分子式：C2H6O
分子量：46.07
熔点: -138.5℃
沸点：-24.9℃
闪点：-41℃
临界温度：127℃
自然温度：235℃
蒸气压(20℃)：0.51Mpa
气体燃烧热：28.8MJ/Kg
蒸发热(-20℃)：410KJ/Kg
液体密度(20℃)：0.67Kg/L
蒸气密度：1.61Kg/m3