化工類開題報告范文(2)
化工類開題報告范文
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化工類開題報告范文3：
25萬噸/年二甲醚精餾系統(tǒng)及二甲醚精餾塔設(shè)計
一、課題的目的與意義
二甲醚又稱甲醚，簡稱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色氣體或壓縮液體，具有輕微醚香味。相對密度(20℃)0.666，熔點-141.5℃，沸點-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、氯仿等多種有機溶劑。易燃，在燃燒時火焰略帶光亮，燃燒熱(氣態(tài))為 1455kJ/mol。常溫下DME具有惰性，不易自動氧化，無腐蝕、無致癌性，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運、燃燒安全性，預(yù)混氣熱值和理論燃燒溫度等性能指標均優(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)動機的理想燃料，與甲醇燃料汽車相比，不存在汽車冷啟動問題。它還是未來制取低碳烯烴的主要原料之一。 由于石油資源短缺 、煤炭資源豐富及人們環(huán)保意識的增強，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年來國內(nèi)外競相開發(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，在燃燒時不會產(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氣相法制取二甲醚的生產(chǎn)技術(shù)較為成熟，兩種方法均有工業(yè)裝置運轉(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，也可單獨建廠生產(chǎn)。但該方法要經(jīng)過甲醇合成、甲醇精餾、甲醇脫水和二甲醚精餾等工藝，流程較長，因而設(shè)備投資大，產(chǎn)品成本高，受甲醇市場波動的影響也比較大。
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)鍵問題是：需要高效低價的煤制氣工藝及設(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)過程中CO2的利用問題; 相關(guān)催化劑的開發(fā)與生產(chǎn);成熟而經(jīng)濟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，總體上對二甲醚行業(yè)來講是機遇大于挑戰(zhàn)。
( 1) 在2009 年5 月18 日國務(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抓好的五類示范工程之一，說明利用煤炭高效清潔轉(zhuǎn)化生產(chǎn)二甲醚已引起國家的高度重視。國家發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于加強煤化工項目建設(shè)管理，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》中要求一般不應(yīng)批準規(guī)模在1 000 kt /a 以下的二甲醚項目，這對于遏制盲目擴張二甲醚產(chǎn)能、引導(dǎo)二甲醚產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展、保持二甲醚市場的相對穩(wěn)定將起到積極的作用。
( 2) 2010 年9 月2 日，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理
委員會2010 年第4 號( 總第159 號) 文( 中華人民共和國國家標準批準發(fā)布公告) 聯(lián)合批準發(fā)布了編號為GB 25035—2010 的《城鎮(zhèn)燃氣用二甲醚》國家標準，標準對二甲醚作為城鎮(zhèn)燃氣使用的質(zhì)量要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸和儲存提出了嚴格的規(guī)定，已于2011 年7 月1 日起實施。這使得二甲醚作為城鎮(zhèn)燃氣使用有法可循，二甲醚大規(guī)模進入民用燃氣市場有了合法的身份。
( 3) 經(jīng)國務(wù)院批準，財政部、稅務(wù)總局聯(lián)合發(fā)布通知，為支持和促進二甲醚的推廣使用，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，二甲醚需求量會大幅增加，將為二甲醚提供一個穩(wěn)定的大市場。
( 5) 中國城市燃氣協(xié)會二甲醚專業(yè)委員會的成立，對促進二甲醚作為城鎮(zhèn)民用燃氣的進程將發(fā)揮積極的作用。
( 6) 隨著國際原油價格的瘋漲，我國作為一個石油進口大國，無疑會帶來較大的能源安全風(fēng)險。在此情況下，國家發(fā)展和改革委辦公廳[2006] 1404 號文已將發(fā)展二甲醚煤基醇醚燃料列為緩解石油供應(yīng)短缺、高油價矛盾替代工作的重點，這無疑為二甲醚行業(yè)帶來了良好的發(fā)展商機。
三、課題主要內(nèi)容、擬解決的問題、研究特色和創(chuàng)新之處
1.主要內(nèi)容
如圖所示，甲醇經(jīng)過處理后進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行精餾分離。由于分離體系中的泡點的不同，二甲醚泡點最低，故得到的輕組分為二甲醚，從塔頂分離出來，而甲醇和水分則從塔底從來。重組分中含有大量的未被反應(yīng)的甲醇，再送進甲醇回收塔中進行分離，得到較純的甲醇再次循環(huán)利用。
本次畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)用的物料衡算是工藝設(shè)計的基礎(chǔ)，根據(jù)所需設(shè)計項目的年產(chǎn)量，通過對全過程或單元過程的物料衡算，可以計算出原料的消耗量、副產(chǎn)品量及輸出過程物料的損耗量等;并在此基礎(chǔ)上作能量衡算，計算出蒸汽、水、電、煤或者其他燃料的消耗定額;最終可以根據(jù)這些計算確定所生成產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟指標。同時根據(jù)物料衡算所得的各單元設(shè)備的物流量及其組成、能量負荷及其等級，對生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備進行選型或者設(shè)計，從而對過程所需設(shè)備的投資及其項目可行性進行估價。
2.需解決的問題
本次設(shè)計的流程有多種，根據(jù)對三廢排放、節(jié)能節(jié)源的比較，選擇工藝流程，并通過對精餾塔的比較以及對于經(jīng)濟效益的比較，選擇本次精餾塔的類型，并且根據(jù)自己對整個流程的了解畫出本設(shè)計的物料流程圖，最后通過計算機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)計考慮到原料的充分利用，即將未被反應(yīng)的甲醇通過回收循環(huán)利用，這樣，既能減少原料的損耗，同時也符合經(jīng)濟效益。同時，被設(shè)計中二甲醚采用的是甲醇氣相法，其優(yōu)點：
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。
采用先進塔器內(nèi)件和分離工藝， 回收效果好， 流程簡化， 醇耗低。
四、研究方法、步驟和措施
查閱并收集與畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容相關(guān)的資料，認真總結(jié)，完成文獻綜述;同時根據(jù)文獻綜述的詳細內(nèi)容進行總結(jié)歸納，完成開題報告。
嘗試通過ASPEN PLUS，對甲醇精餾流程進行全流程模擬;對單個設(shè)備預(yù)塔冷卻器進行設(shè)計和模擬，并分析其操作影響因素從而得到一個較為可行性的優(yōu)化方案。
對全流程進行物料衡算、能量衡算，并對所使用的換熱器的設(shè)備尺寸進行計算，從而繪制工藝流程圖。
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