8-叁等奖-摘要-华东理工大学-Z.G.X-甲醇气相催化脱水合成二甲醚工艺

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甲醇气相脱水法制二甲醚产物分离的研究

甲醇气相脱水法制二甲醚产物分离的研究

二 甲醚被 人 们 认 为 是 一 种很 有 发 展 前 途 的 物质 , 为 清洁 的替 代 燃 料 已经 得 到 国 内外 广 泛 作 的关 注 , 特别 是其 替代 煤气 、 P L G和柴油 方 面具 有
的 巨大的市 场潜 力 , 我 国能源结构 的调 整 、 境 对 环 保护 等方 面有着 重要 的现实 意义 。
1 2 1 柱温 的影 响 ..
据文 献报 道 , 用 1 5m 的 G X一4 1柱 可 采 . D 0
★ 收 稿 日期 : 061-0 20 .1 3
修 订 日期 : 06 1-8 20.20
作者简介 :王国胜(9 5 。 山东莱州人 , 16 一) 男, 教授, 士, 0 博 2 4年毕业干东北大学热能与环境工程研 究所 , 0 已发表论 文 4 o余篇 . 有 ’ l O篇论文被 c E 等检索收录。 多次参加国际、 A、 I 国内学术会议 , 发表 学术会议论文 7篇 , 获辽宁省教学成果 一等奖、 二 等奖、 三等奖各 一项 , 目前的研 究方 向是化工产品过程工程技术。E—m l w s y @13Cl。 a:g l h—le 6 .Ol l
以完 全 分 开 水 、 醇 和 二 甲 醚 , 此 本 文 采 用 甲 因 G X一4 1柱进行 分析 。 D 0
在气相色谱分析中, 柱温直接影 响色谱柱 的
分离效 能 、 检测 器 的 灵 敏度 和 稳 定性 等。本 文 在 载气 流速 为 3 Lmn条件 下 , 0m / i 分别测 得 9 I、5 0c 9 : o 10 o 、0 C时各组 分的保 留时间 和分 离度 , C、0 C 15 o 其结果 见表 1 图 1 、 。
柱温/ ℃
保 留时 间/ i a rn 分 离度 ———— _————一 ———— ———_— _—一 80 2 (H )0 C 3 H C 32 H o 8 0(H )0 (H )0 C 3 2 C32 / O 32 / H 伽

二甲醚生产工艺规程及其操作

二甲醚生产工艺规程及其操作

二甲醚生产工艺规程及其操作1. 简介二甲醚,学名双甲醚或甲氧基甲烷,是一种常见的有机化合物,化学式为CH3OCH3。

它可以用作溶剂、工业清洗剂和燃料添加剂。

本文将介绍二甲醚的生产工艺规程及其操作步骤。

2. 生产工艺规程2.1 原料准备二甲醚的生产原料包括甲醇和氢气。

甲醇可以通过甲烷加氧化反应得到,而氢气则通过氢气制备设备产生。

在生产过程中,需要确保原料的纯度和质量符合要求。

2.2 催化剂制备二甲醚的生产需要使用一种合适的催化剂,常用的催化剂有固体酸催化剂和金属催化剂。

催化剂制备过程包括催化剂的合成、活化和干燥等步骤。

2.3 反应装置生产二甲醚的反应装置主要包括反应釜、加热装置和冷却装置等。

反应釜应选用耐腐蚀性好、密封性能优良的材料制成。

2.4 反应条件二甲醚的生产反应通常在一定的温度和压力下进行。

反应温度和压力会影响催化反应的速率和产率。

合适的温度和压力应根据催化剂的性质和反应速率进行调整。

2.5 分离提纯反应结束后,得到的产物需要进行分离和提纯步骤。

分离步骤主要包括蒸馏和萃取等。

蒸馏过程中可以根据产物的沸点差异来实现分离。

2.6 产品储存最后,得到的二甲醚产品需要储存起来以备后续使用。

储存过程中需要注意防潮、防火和成品的质量控制等问题。

3. 操作步骤3.1 原料准备在进行二甲醚生产之前,需要准备好甲醇和氢气原料,并确保其质量合格。

同时,根据生产需要,准备好适量的催化剂。

3.2 反应装置准备将反应釜清洗干净,并确保其完好无损。

将催化剂加入反应釜中,并加入适量的溶剂和助剂。

3.3 反应操作启动加热装置,将反应釜加热至设定温度。

同时,通入氢气到反应釜中,控制压力在预设范围内。

开始加入甲醇原料,并保持反应温度和压力稳定。

3.4 反应结束根据实际反应情况,确定反应结束时机。

停止加热装置,停止氢气通入,并将反应釜冷却至室温。

3.5 分离和提纯将反应产物进行分离和提纯操作。

可以通过蒸馏、萃取等方法将二甲醚与其他组分分离开来,得到纯净的二甲醚产品。

二甲醚 工艺流程

二甲醚 工艺流程

二甲醚生产工艺流程
甲醇催化脱水反应法合成二甲醚,主要包括原料甲醇汽化、脱水反应、冷凝洗涤、精馏提纯等四个阶段。

甲醇储罐中的原料甲醇经甲醇进料泵加压并计量后,在甲醇预热器预热,然后甲醇汽化塔汽化。

汽化后的气相甲醇经气体换热器与反应器换热后进入反应器(反应温度250-350℃,反应压力0.5-0.8MPa),第一股甲醇气体过热到反应温度从顶部进入反应器进行反应,第二股甲醇气体稍过热后作为调节气与过热甲醇气混合从顶部进入反应器。

从反应器出来的粗甲醚气体经气体换热器、精馏塔再沸器、甲醇预热器、粗甲醇预热器换热,再经粗甲醚冷却器冷却后进入粗甲醚储罐进行气液分离,分离后液相为粗甲醚,粗甲醚用精馏塔进料泵加压并计量,经粗甲醚预热器预热后进入精馏塔,经精馏分离从顶部得到二甲醚产品。

甲醛生产工艺流程
空气经空气过滤器过滤,经鼓风机鼓入甲醇蒸发器,空气在甲醇蒸发器的底部鼓泡。

在甲醇蒸发器中,甲醇与空气一起被热水加热鼓泡蒸发。

出甲醇蒸发器的空气-甲醇混合气体立即补入水蒸汽,使空气-甲醇离开爆炸范围。

空气-甲醇-蒸汽三元混合气体经过热器加热进三元阻火过滤器,然后进入氧化器。

三元混合气在630℃~670℃、银催化剂的作用下,甲醇发生氧化反应和脱氢反应生成甲醛。

反应后的气体立即进入氧化器的激冷段管程,被壳程的水立即冷却,反应气被激冷到200℃立即进入氧化器的冷却段管程,被壳程的热水冷却到80℃~100℃后由吸收塔底至塔顶与循环吸收液逆流接触,至塔底后,甲醛浓度达到37%以上,经冷却后得到产品甲醛。

甲醇在改性分子筛催化剂上脱水生成二甲醚

甲醇在改性分子筛催化剂上脱水生成二甲醚

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气相催化法甲醇脱水合成二甲醚的工艺和催化剂研究

气相催化法甲醇脱水合成二甲醚的工艺和催化剂研究

第36卷第1期四川大学学报(工程科学版)V ol.36N o.1 2004年1月JOURNA L OF SICH UAN UNIVERSITY(E NG INEERING SCIE NCE E DITION)Jan.2004文章编号:100923087(2004)0120028204气相催化法甲醇脱水合成二甲醚的工艺和催化剂研究慈志敏1,储 伟13,戴晓雁1,谢在库2,陈庆龄2(1.四川大学化学工程学院,四川成都610065;2.中石化上海石油化工研究院,上海201208)摘 要:采用气相催化法以甲醇为原料合成二甲醚,为了筛选并制备高活性催化剂以使二甲醚具有高收率,研究了硅钛、硅铝和改性氧化铝系列固体酸催化剂的制备条件、反应温度、液体空速和反应时间等因素对甲醇转化率和二甲醚选择性的影响。

结果表明,以改性氧化铝作催化剂为最佳,并在常压、300℃、甲醇液体空速为8ml/(g.h)时,转化率和选择性分别可达92.5%和98.0%。

该气相催化法工艺比液相法具有明显的优势。

关键词:二甲醚合成;甲醇脱水;气相催化法;催化剂中图分类号:T Q203.2文献标识码:AC atalysts and Process for the G as2phase Synthesis of DMEby the Dehydration of MethanolCI Zhi2min1,CHU Wei13,DAI Xiao2yan1,XIE Zai2ku2,CHEN Qing2ling2(1.School of Chem.Eng.,S ichuan Univ.,Chengdu610065,China;2.Shanghai Research Inst.of Petrochemical T echnology,Shanghai201208,China)Abstract:DME was synthesized by the gas2phase catalytic dehydration of methanol.In order to select or prepare the cata2 lysts with high activity for getting a high yield rate of DME,three kinds of catalysts,SiO2-T iO2/S O42-,SiO2-T iO2/ Fe3+and SiO2-Al2O3,were investigated,including their preparation conditions,reaction tem peratures and times,and liquid space2velocities.The results show that with the m odified alumina as catalyst and under the conditions of normal pressure,tem perature of300℃and the methanol liquid space2velocity of8ml/(g・h),the methanol conversion and DME selectivity were92.5%and98.0%,respectively,indicating that the gas2phase catalytic process is obviously supe2 rior to the liquid2phase process.K ey w ords:DME synthesis;methanol dehydration;gas2phase catalysis;catalyst 二甲醚(DME)在常温下是一种无色、无味、低毒、化学稳定、水溶性良好的气体。

气相甲醇脱水制二甲醚工艺模拟与优化

气相甲醇脱水制二甲醚工艺模拟与优化

气相甲醇脱水制二甲醚工艺模拟与优化气相甲醇脱水制二甲醚(MTO)是一种重要的催化转化过程,在实际工艺中可以通过模拟和优化来提高生产效率和产品质量。

以下是常用的工艺模拟和优化方法:1.催化剂选择和优化:催化剂是气相甲醇脱水制二甲醚过程中的关键因素。

通过催化剂的选择和优化,可以提高反应速率和选择性,促进二甲醚的产生。

常用的方法包括活性组分的调整、载体的优化以及处理工艺的改进。

2.反应器模拟和优化:通过数学建模和计算方法,可以模拟和优化气相甲醇脱水制二甲醚反应器的运行。

模拟可以帮助理解反应机理和动力学,优化可以通过调整反应器的温度、压力、催化剂分布和反应物流动方式等来提高反应的效率和产量。

3.热集成和能量优化:气相甲醇脱水制二甲醚过程中的能量消耗往往较大。

通过热集成技术,优化废热的回收和利用,可以提高能量效率。

常用的方法包括热交换网络设计、废热回收系统和废热利用方案的优化等。

4.优化操作条件:通过调整反应的操作条件,如温度、压力、反应物料比和催化剂浓度等,可以找到最佳的操作窗口。

优化操作条件可以提高二甲醚的产率和选择性,减少副反应产物的生成。

5.系统整合和流程优化:气相甲醇脱水制二甲醚过程中,反应、分离、回收等单元之间相互关联。

通过系统整合和流程优化,可以在整个过程中最大程度地提高资源的利用效率、减少能耗和废物排放。

以上方法是对气相甲醇脱水制二甲醚工艺进行模拟和优化的一些常用手段。

根据具体的工艺特点和优化目标,可以结合实际情况采用适合的方法来提高工艺的效果和经济性。

在实际应用中,需要综合考虑反应动力学、传热传质、流体力学等多个因素,进行综合优化和调整。

甲醇气相脱水制二甲醚本征动力学研究

甲醇气相脱水制二甲醚本征动力学研究

甲醇气相脱水制二甲醚本征动力学研究摘要:本文研究了甲醇气相脱水制二甲醚的本征动力学过程。

通过实验和分析,探讨了反应温度、甲醇浓度、催化剂种类等因素对反应速率和产物选择性的影响。

实验结果表明,在适当的反应条件下,甲醇气相脱水制二甲醚具有良好的反应活性和选择性。

引言:二甲醚是一种重要的化工原料和清洁燃料,在催化剂的作用下可以通过甲醇气相脱水制备。

甲醇气相脱水制二甲醚是一种绿色环保的反应过程,具有较高的能源转化效率和产品选择性。

因此,研究甲醇气相脱水制二甲醚的本征动力学过程对于优化反应条件、提高反应效率具有重要意义。

实验方法:本实验采用固定床反应器,在不同温度下进行甲醇气相脱水制二甲醚反应。

实验中控制甲醇的进料浓度、反应温度和催化剂种类,通过气相色谱仪分析产物的组成和产率。

同时,利用动力学模型对实验数据进行拟合和分析,得到反应速率常数和反应级数。

结果与讨论:实验结果表明,反应温度对甲醇气相脱水制二甲醚反应的影响较大。

随着温度的升高,反应速率和产物选择性均有所增加。

这是因为在较高温度下,反应活性中心的形成和破坏速度增加,催化剂表面活性位点的密度增加,从而提高了反应速率和产物选择性。

然而,当温度过高时,甲醇分解的副反应增加,导致产物选择性下降。

甲醇浓度也对反应速率和产物选择性有一定影响。

随着甲醇浓度的增加,反应速率和产物选择性逐渐增加。

这是因为较高的甲醇浓度可以提供更多的反应物分子,增加了反应的有效碰撞频率,从而提高了反应速率和产物选择性。

然而,当甲醇浓度过高时,产物选择性开始下降,可能是由于副反应的增加导致。

催化剂种类也对反应速率和产物选择性有重要影响。

本实验中使用了不同种类的催化剂,包括酸性和碱性催化剂。

实验结果表明,碱性催化剂具有较高的反应活性和产物选择性,而酸性催化剂的反应活性较低,产物选择性较差。

这是因为碱性催化剂具有较强的酸性位点和较高的表面活性位点密度,能够有效催化甲醇气相脱水反应。

结论:本研究通过实验和分析,探讨了甲醇气相脱水制二甲醚的本征动力学过程。

甲醇气相脱水制二甲醚新技术

甲醇气相脱水制二甲醚新技术

甲醇气相脱水制二甲醚新技术汤洪李淑芳孙炳杨先忠(四川天一科技股份有限公司成都 610225)0 前言二甲醚是一种含氧化合物,溶于水、在大气对流层中可降解,是环境友好介质。

二甲醚可用于气雾剂、制冷剂、化工原料。

二甲醚可做燃料,具有与液化气相类似的性质,而且燃烧完全、热效率高、无黑烟。

近年来,由于石油制品的连年涨价,作为洁净环保燃料的二甲醚引起了社会各界的重视。

特别是煤基二甲醚生产成本低,与石油液化气有较大差价,使得二甲醚全面替代石油液化气做为民用、工业用燃料成为可能。

国内外多家研究机构也正在进行以二甲醚为燃料的汽车发动机研究乃至行车试验,由于二甲醚十六烷值高、燃烧尾气污染物少,是被业内人士看好的车用柴油的替代品。

因此,二甲醚做燃料的市场前景十分广阔。

同时,生产二甲醚也是当甲醇市场供大于求时甲醇生产企业的一条产业出路。

西南化工研究设计院和四川天一科技股份有限公司1980年代就在国内率先进行了甲醇气相催化脱水制二甲醚生产技术的研究开发,1994年就有工业化装置投产。

至今已有10多套工业化业绩。

在多年试验和生产实践的基础上,对原有技术进行了不断地改进、优化和完善,已形成独特、先进的生产技术,并拥有两项中国发明专利。

1 二甲醚的生产方法二甲醚的主要生产方法有合成气一步法、甲醇法两种。

而甲醇法又分为甲醇气相催化脱水法和液相催化脱水法。

合成气一步法处于工业化探索阶段,尚无工业化的报道。

甲醇气相催化脱水法和甲醇液相催化脱水法国内外均有工业化生产装置;而甲醇气相催化脱水法由于其投资低、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、最合理的二甲醚工业生产方法。

国外拟建的大型二甲醚生产装置均采用甲醇气相脱水法。

1.1 合成气一步法以合成气(CO+H2)为原料,合成甲醇反应和甲醇脱水反应在一个反应器中完成,同时伴随CO的变换反应。

其反应式为:2CO+ 4H2 == 2CH3OHCO + H2O == CO2 + H22CH3OH == CH3OCH3 + H2O总反应:3CO + 3H2 === H3COCH3 + CO2典型的合成气一步法生产流程(见图1):新鲜合成气中的CO和H2的比例配成约1:1左右,与循环气混合后进入二甲醚合成反应器进行反应。

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AbstractIn the recent years, the dependence of china on imported petroleum is growing rapidly, which urges the important choice of energy strategy of developing the substitute or clean energy. As an alternative energy, Dimethyl-ether(DME) has its advantages and wins the close attention of plenty of countries in the world. The project designed by our group is the production of DME with the ability of 170 kt/a, in which the methanol dehydration method is applied. Factory or plant is located in Shanghai chemical industry area in the vicinity of Hangzhou Bay. There are feasibility report, initial design specification and process construction diagram included in our work.Ⅰ Process introduction1 Feedstock and plant locationThe main feedstock of this project is methanol, and methanol gas phase catalytic dehydration method is applied in the synthesis of DME because of the low temperature of bed and the scarce amount of by-reaction product.The plant is located in Shanghai chemical industry area in the vicinity of Hangzhou Bay.2 Brief description of the processMethanol gas phase catalytic dehydration method is applied in the synthesis of DME. The gasified methanol exchanges heat with the product coming out of reactor and then flows into the reactor carrying out the gas phase catalytic dehydration reaction. The product is cooled down by the recirculating water. the condensed material is separated, that the DME in gas phase is recycled by the absorption of methanol or methanol aqueous solution in a washing tower while the liquid or the coarse DME is sent for separation by rectification.3 Technical characteristic of the process(1)the process is comparatively simple and prompt, the operation is convenient andeffective.(2)the temperature of bed is low and the amount of by-reaction product is scarce(3)The entering temperature is low while the out tower temperature is high, the heatof the reaction producing the fuel-grade DME can be used in heating the reboiler instead of steam, and the steam pressure grade demands low.(4)The reaction heat recycles sufficiently, steam consumes little.(5)Reactor technology: single tube baffled reactor of methanol dehydration with agas-allot box(6)Modified catalyst :modified alumina catalyst for the synthesis of DME(7)DME rectification technology: the inner of the column adopts gauze packings andliquid distributor, bringing the advantages of large specific surface area, good liquid distribution, low pressure drop and high efficiency of mass and heat transfer.4 Detailed specification of the processMethanol is charged into the mixer by a feed pump, and then rectified by a distillation column .The unreacted methanol is recycled from the overhead product by a flash drum and blended with the gas mixture, while the remained light component is returned to the plant for methanol production. The pressure of the comparative pure methanol from the bottom boosts to about 0.9MPa by the feed pump. The methanol is heated to the boiling point via the preheater and vaporized by the gasified, exchanges heat with product from the reactor reaching the required temperature, then flows into the catalyst bed in the reactor and proceeds the gas phase catalytic dehydration reaction. Afterwards, the product DME with high purity is obtained through the separation of two distillation towers, and the methanol is recycled into the mixer. The noncondensable gas and coarse DME containing aromatic hydrocarbon vented may be used as fuel, and the process water can be used as complement water for boiler or cooling tower.Figure 1 Flow chart of the synthesis process of DMEFigure2 Process flow chartⅡ Plant design1 Overall layout of the general plant and manufacturing shopFigure4 Plant Layout Figure5 Facility LayoutAdopt Auto CAD to carry out the graphic design of the plant, and use Pro/E to draw up the three-dimensional effect picture.The plant is divided into four parts:product area,subsidiary product area, storage area and Chief living quarters.During the period of designing the layout of plant and manufacturing shop,we not only observe the safety regulations of the arrangement strictly, but also achieve the relatively proper and economical layout trying to cut down the consumption of the pipelines.Considering the heavy transportation load, weseparates the flow of the humans and vehicles.The general plant is surrounded by thegreen belt in order to isolate the plant area from the dangerous factors from the external world, ensuring the safety of production.Ⅲ Economical and technical indexSheet1 Economic balance sheetNO. Item Amount NO. Item Amount1 Production Capacity 5 Total Investment 233066400RMB DME 170000t/a 6 Yearly Sales Income 952000000RMB2 Device run-time 7200hr/h 7 Yearly Total Cost 648000000RMB8 Financial Appraisal Index3 Consumption of Materialand EnergyMethanol 412500t/a Profit Rate on Investment 45.45%Coal fuels 305000t/a Payback Period 2yearsElectricity 1100kwSteam 162000t/aCooling Water 1210t/a4 Area of Factory 30000 m2Ⅳ SummaryWe have accomplished process design and simulation via Aspen Plus,material and heat balance, heat integration via Aspen Pinch,equipment type selections, process flow diagram(PFD),process flow diagram with controlling point(piping and instrument diagram,PID), manufacturing shop arrangement diagram, layout diagram of the general plant,occupation safety and environmental protection,marketing and sales, investment and economic analysis.What's more,storage and transportation,electricity supply,utilities,fire fighting,water supply and drainage,andtelecommunication are also included.While,The detailed is introduced in the related document.。

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