年产3万吨二甲醚装置分离精馏工段的设计+工艺计算+热量衡算 第3页

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二甲醚分离装置流程图1-1  工艺流程简图
反应后的气体6在温度为200-300℃，压力为1.5-1.6MPa，经冷凝器1冷凝，冷凝温度为40℃，大部分二甲醚蒸气在此被冷凝，甲醇蒸气也被冷凝。含有不凝气体H2、CO、CO2和少量惰性气体和CH4及未冷凝的二甲醚气体的未凝气体16经减压到0.6-4.8MPa，进入吸收塔2下部，在2.0 MPa，在20-35℃下用软水吸收，冷凝器1的底流产物粗二甲醚溶液7和吸收塔2的底流产物醚水溶液8进入闪蒸罐3，闪蒸罐的温度为40-100℃。闪蒸后的气体9送入吸收塔2底部；闪蒸罐3底流产物纯醚溶液10，进入二甲醚精馏塔4，塔顶产物为精二甲醚12；底流产物为粗甲醇溶液11。醚水溶液8进入闪蒸罐3的压力为0.1-0.9 MPa。闪蒸罐3底流产物纯醚溶液10进入二甲醚精馏塔4的温度为80-150℃。二甲醚精馏塔4的压力为0.15-2.2 MPa，塔顶温度为20-90℃，塔釜温度为100-200℃。二甲醚精馏塔4的底流产物粗甲醇溶液11进入甲醇回收塔5，其底流产物为软水13，塔侧线产物为精甲醇14。高级醇浓集于精馏塔顶部塔板上侧线采出。甲醇回收塔的压力为0.1-0.8MPa，塔釜温度为80-150℃，塔顶温度为40-90℃。吸收塔尾气15去变压吸附或膜分离提取有用成份CO、H2后，返回二甲醚合成单元做合成原料。[12]本文来自辣*文*论-文|网
以下为分离过程中各产物质量分率的数据
表1-2  分离过程中各物质质量分率数据表
    序号毕业论文http://www.751com.cn
组分 6 7 8 9 10 11
H2 0.1797 0.0005 0.0001 0.0078 0 0
惰性气体 0.0059 0 0 0.0003 0 0
CO 0.0929 0.0003 0 0.0058 0 0
CO2 0.1101 0.0084 0.0015 0.1566 0 0
CH4 0.1711 0.0009 0.0001 0.0152 0 0
DME 0.1526 0.2243 0.0243 0.7722 0.0309 8.140×103
CH3OH 0.0217 0.0573 0.0001 0.0015 0.0043 0.007819
H2O 0.2660 0.7083 0.9739 0.0386 0.9648 0.9921

(续上表)
     序号组分 12 13 14 15 16
H2 0 0 0 0.3204 0.2870
惰性气体 0 0 0 0.0105 0.0094
CO 0 0 0 0.1656 0.1483
CO2 0 0 0 0.1946 0.1709
CH4 0 0 0 0.3051 0.2730
DME 0.999 0 0.0069 0 0.1097
CH3OH 0.001 0 0.9851 0 0.0004
H2O 0 1.0000 0.0080 0.0038 0.0013
2 精馏塔的工艺计算
2.1精馏塔的物料衡算
2.1.1基础数据本文来自辣*文*论-文|网
(一) 生产能力：3万吨/年，一年按330天计算，即7920小时。
(二) 产品二甲醚的纯度：二甲醚≥99％。
(三) 计算基准（kg/h）：P=3×107÷7920=3.788×103（kg/h）=82.22(kmol/h)
2.1.2物料衡算                    
                DME：0.999
                            D             
醚水                           CH3OH：0.001
F        
                                  DME:8.140×105
                            W    H2O：0.9921                    
                                  CH3OH:0.007891       
图2-1  物料衡算简图
(一) 质量分数转换为摩尔分数
MDME=46.07kg/kmol    MH2O=18.02 kg/kmol    MCH3OH=32.04 kg/kmol
根据ai/Mi÷∑ai/Mi
其中ai—质量分数；Mi—摩尔质量(1) 进料组分
表2-1  进料各组分所占比例
组分 DME CH3OH H2O
质量分数 0.03090 0.004300 0.9648
摩尔分数 0.01230 0.002470 0.9852
2) 塔顶组分表2-2  塔顶各组分所占比例
组分 DME CH3OH毕业论文http://www.751com.cn
质量分数 0.9990   0.001000    
摩尔分数 0.9986    0.001400 
(3) 塔釜组分表2-3  塔釜各组分所占比例
组分 DME CH3OH H2O
质量分数 8.140×10-5 0.007819 0.9921
摩尔分数 3.195×10-5 0.004413 0.9955
(二) 清晰分割
以DME为轻关键组分，CH3OH为重关键组分，H2O为非重关键组分。
(三) 物料衡算
xW，DME=  3.195×10-5     xD，CH3OH=0.001400 
D=82.22/0.9986=82.34kmol/h
表2-4  清晰分割法计算过程
组分 进料 馏出液 釜液本文来自辣*文*论-文|网
DME 0.01230F 0.01230F-3.159×10-5W 3.159×10-5W
CH3OH 0.002470F 0.001400D 0.002470F-0.001400D
H2O 0.9852F 0 0.9852F
∑ F D W
联立  0.01230F-3.159×10-5W+0.001400D+0=D
      F=D+W
解得：F=6484 kmol/h =1.193×105 kg/h   W=6402 kmol/h=1.159 ×105kg/h   
      D=82.34 kmol/h=3793 kg/h
（四） 精馏工序物料衡算表
表2-5  精馏工序物料衡算表
料向  组分 质量流量 质量分数 摩尔流量   摩尔分数
   （kg/h）  （kmol/h） 
进  DME 9579   0.03090 82.77   0.01230
  CH3OH   1333 0.004300 16.62   0.002470
料  H2O 2.991×105    0.9648 6629 0.9852
 塔 DME 3789 0.999   82.22   0.9986
 顶 CH3OH   3.793   0.001    0.1153   0.001400
出 塔 DME 24.92 8.140×10-5   0.2123 3.195×10-5
料  CH3OH   2394 0.007819 29.33 0.004413
 釜 H2O 3.038×105 0.9921   6616 0.9955

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