化工专业开题报告范文

人类与化工的关系十分密切，普及到生活的方方面面。在现代生活中，几乎随时随地都离不开化工产品，从衣、食、住、行等物质生活到文化艺术、娱乐等精神生活，都需要化工产品为之服务。

化工专业开题报告一：

论文题目：

25万吨/年二甲醚精馏系统及二甲醚精馏塔设计

一、课题的目的与意义

二甲醚又称甲醚，简称DME，分子式：CH3OCH3 ，结构式：CH3—O—CH3 。二

甲醚在常温常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。相对密度(20℃)0.666，熔点-141.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa，与石油液化气(LPG)相似。溶于

水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多种有机溶剂。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热(气态)为 1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐

射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。

二甲醚是醚的同系物，但与用作麻醉剂的乙醚不一样，却具有神经毒性;能溶解各种

化学物质;由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用

于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂、溶剂等，另外也可用于化学品合成，用途比较广泛。

二甲醚作为一种基本化工原料，由于其良好的易压缩、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂，减少对大气环境的污染和臭氧层的破坏。由于其良好的水溶性、油溶性，使得其应用范围大大优于丙烷、丁烷等石油化学品。代替甲醇用作甲醛生产的新原料，可以明显降低甲醛生产成本，在大型甲醛装置中更显示出其优越性。作为民用燃料气其储运、燃烧安全性，预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气，可作为城市管道煤气的调峰气、液化气掺混气。也是柴油发动机的理想燃料，与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题。它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。由于石油资源短缺、煤炭资源丰富及人们环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日

益受到重视，成为2010年来国内外竞相开发的性能优越的碳一化工产品。作为 LPG和

石油类的替代燃料，二甲醚是具有与LPG的物理性质相类似的化学品，在燃烧时不会产

生破坏环境的气体，能便宜而大量地生产。与甲烷一样，被期望成为21世纪的能源之一。

二、研究现状和前景展望

1.研究现状

目前DME的制取工艺有合成气一步法以及甲醇两步法，其中两步法包括甲醇液相法

以及气相法。甲醇液相硫酸催化法和甲醇气相法制取二甲醚的生产技术较为成熟，两种方法均有工业装置运转。

甲醇脱水法以精甲醇为原料，脱水反应副产物少，二甲醚纯度高达99%，使用于有

较高要求的气雾产品，也可以用作制冷剂或医用气雾剂的抛射剂5，且三废排放少。该工

艺比较成熟，可以依托老企业建设新装置，也可单独建厂生产。但该方法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺，流程较长，因而设备投资大，产品成本高，受甲醇市场波动的影响也比较大。

合成气法生产二甲醚的生产工艺在淤浆床中，反应温度分布均匀，热平衡较易控制，操作简单且稳定性好，生产成本低。合成气法所用的合成气可由煤、重油、渣油气化以及天然气转化制得，原料经济易得，因而该工艺可用于化肥厂和甲醇厂。这些工厂可将甲醇装置适当改造用于生产二甲醚，形成规模生产。目前一步法生产二甲醚面临的关键问题是：需要高效低价的煤制气工艺及设备;需要能满足大型化二甲醚生产的反应器;解决以煤为原

料制二甲醚生产过程中CO2的利用问题; 相关催化剂的开发与生产;成熟而经济的二甲醚

分离提纯技术。

2.前景展望

目前，尽管二甲醚产品供大于求，二甲醚在推广应用上遇到一定的困难，但从以下几方面分析，总体上对二甲醚行业来讲是机遇大于挑战。

( 1) 在2009 年5 月18 日国务院办公厅下发的石化行业调整和振兴规划中，已将煤

制二甲醚列为重点抓好的五类示范工程之一，说明利用煤炭高效清洁转化生产二甲醚已引起国家的高度重视。国家发改委发布的《关于加强煤化工项目建设管理，促进产业健康发展的通知》中要求一般不应批准规模在1 000 kt /a 以下的二甲醚项目，这对于遏制盲目

扩张二甲醚产能、引导二甲醚产业有序发展、保持二甲醚市场的相对稳定将起到积极的作用。

( 2) 2010 年9 月2 日，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准

化管理

委员会2010 年第4 号( 总第159 号) 文( 中华人民共和国国家标准批准发布公告) 联

合批准发布了编号为GB 25035—2010 的《城镇燃气用二甲醚》国家标准，标准对二甲醚作为城镇燃气使用的质量要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存提出了严

格的规定，已于2011 年7 月1 日起实施。这使得二甲醚作为城镇燃气使用有法可循，二

甲醚大规模进入民用燃气市场有了合法的身份。

( 3) 经国务院批准，财政部、税务总局联合发布通知，为支持和促进二甲醚的推广使用，自2008 年7 月1 日起，二甲醚按13% 的增值税税率征收增值税，税收上对二甲醚

生产企业给予了一定的优惠。这意味着政府已加大对替代能源———二甲醚的扶持力度。

( 4) 随着二甲醚在城市公交车、出租车上的成功推广使用和相应配套设施的建立和完善，二甲醚需求量会大幅增加，将为二甲醚提供一个稳定的大市场。

( 5) 中国城市燃气协会二甲醚专业委员会的成立，对促进二甲醚作为城镇民用燃气的

进程将发挥积极的作用。

( 6) 随着国际原油价格的疯涨，我国作为一个石油进口大国，无疑会带来较大的能源

安全风险。在此情况下，国家发展和改革委办公厅[2006] 1404 号文已将发展二甲醚煤基

醇醚燃料列为缓解石油供应短缺、高油价矛盾替代工作的重点，这无疑为二甲醚行业带来了良好的发展商机。

三、课题主要内容、拟解决的问题、研究特色和创新之处

1.主要内容

如图所示，甲醇经过处理后进入二甲醚合成塔中反应，得到的产物中主要含有二甲醚、甲醇以及水分，将产物送入二甲醚精馏塔中进行精馏分离。由于分离体系中的泡点的不同，二甲醚泡点最低，故得到的轻组分为二甲醚，从塔顶分离出来，而甲醇和水分则从塔底从来。重组分中含有大量的未被反应的甲醇，再送进甲醇回收塔中进行分离，得到较纯的甲醇再次循环利用。

本次毕业设计中应用的物料衡算是工艺设计的基础，根据所需设计项目的年产量，通过对全过程或单元过程的物料衡算，可以计算出原料的消耗量、副产品量及输出过程物料的损耗量等;并在此基础上作能量衡算，计算出蒸汽、水、电、煤或者其他燃料的消耗定额;最终可以根据这些计算确定所生成产品的技术经济指标。同时根据物料衡算所得的各

单元设备的物流量及其组成、能量负荷及其等级，对生产设备和辅助设备进行选型或者设计，从而对过程所需设备的投资及其项目可行性进行估价。

2.需解决的问题

本次设计的流程有多种，根据对三废排放、节能节源的比较，选择工艺流程，并通过对精馏塔的比较以及对于经济效益的比较，选择本次精馏塔的类型，并且根据自己对整个流程的了解画出本设计的物料流程图，最后通过计算机绘制精馏工段的物料流程图、精馏

设备的控制流程图、精馏塔的设备图、±0.00平面的设备布置图;用A2图纸手工绘制二甲

醚精馏工段的物料流程图、预塔冷却器的控制流程图、预塔冷却器的设备图、±0.00平面

的设备布置图。

3.特色和创新

本设计考虑到原料的充分利用，即将未被反应的甲醇通过回收循环利用，这样，既能减少原料的损耗，同时也符合经济效益。同时，被设计中二甲醚采用的是甲醇气相法，其优点：

生产二甲醚的原料可为精甲醇或粗甲醇，蒸汽消耗和生产成本较低。

二甲醚反应器是列管式反应器，反应温度易控制，且催化剂在反应器中分布较均匀。

采用先进塔器内件和分离工艺，回收效果好，流程简化，醇耗低。

四、研究方法、步骤和措施

查阅并收集与毕业设计内容相关的资料，认真，完成文献综述;同时根据文献综述的

详细内容进行总结归纳，完成开题报告。

尝试通过ASPEN PLUS，对甲醇精馏流程进行全流程模拟;对单个设备预塔冷却器进行设计和模拟，并分析其操作影响因素从而得到一个较为可行性的优化方案。

对全流程进行物料衡算、能量衡算，并对所使用的换热器的设备尺寸进行计算，从而绘制工艺流程图。

五、参考文献

魏文德. 有机化工原料大全(第二卷)[M]. 北京：化学工业出版社. 1989:177

张正国. 二甲醚(DME)生产技术及传统工艺优化改造(J).气雾剂通讯，2001.21(3)：1-3.

费金华，王一兆. 二甲醚的生产工艺及其特点(J). 小氮肥设计技术，2003，24(1)：57-59

郭俊旺，牛玉琴. 浆态床合成气制二甲醚双功能催化剂的性能(J). 材料化学学报. 1998，26(4)：321-325

Fu Yuchuan ， Hong Tao ， Chen Jieping .Surfaee Acidity and the Dehydration of Methanolto Dimethyl Ether .Thermochimiea Aeta .2005 ， 434 ): 22 一2 6

朱炳辰，化学反应工程.第四版. 北京: 化学工业出版社， 2007.11

Lide D R. CRC Handbook of Chemistry and Physies .88thed. New York : CRC Press ，2007

Yaws C L. Chemical Properties Hand Book.New York : MeGraw 一HillBook Co ，1999.265-313

Deanjohn A. 兰氏化学手册. 魏俊发，杨安运. 杨祖培等译.第二版. 北京: 科学出版社，2003 .1- 6

刘光启，马连湘，刘杰. 化学化工物性数据手册(有机卷) . 北京: 化学工业出版社，2002.42 一613

王守国，邵允，王元鸿等. 加压条件下负载型杂多酸复合催化剂催化甲醇脱水制备二

甲醚.分子催化， 2001 ，15 (3) : 201 一2 05

12. 慈志敏，储伟，谢在库等. 气相催化法甲醇脱水合成二甲醚的工艺和催化剂研究.

四川大学学报(工程科学版) ， 2004 ，36 (1) : 28 一31

朱志渊，李淑芳. 工业装置精馏高纯二甲醚最佳条件[ J ] . 天然气化工， 2000.

高占笙. 甲醇脱水制二甲醚及其分离精制[ J ] . 化肥工业，1993， ( 5) : 58- 61.

郑丹星，金红光，曹文等. 二甲醚分离工艺. 1513825 A，2004.

Voss Bodil ， Joen sen F， Boegild J H . Preparation of fuel grade dimethyl ether.

WO9623755， 1996.

Peng X D， Diamond B W， Robert T T ， Lajjaram B B. Separationprocess f or one- step production of dimethyl ether from US6458856， 2002.

化工专业开题报告范文二：

(论文)题目：年产20万吨甲醇工艺初步设计

综述本课题研究动态、选题目的及意义研究动态：

类比图像是以日常事物和生活情景为主要内容，并且能够实现类比作用的图像。目前，图像系统包括类比图像、模型图像、演示图像等。其中类比图像是以日常事物和生活环境(类比物)中学习者所熟悉的内容为依托来实现类比作用的图像，并且与类比的概念(标准物)具有表面、结构或功能上的相似性。对于美国高中化学教材(《化学：概念与应用》)

中的类比图像设计很有特色，对于我国的化学教育者设计类比图像有一定的启示。

目的及意义：

教科书的插图功能作出明确界定,插图分别具有表征、解释、组织、转换和装饰等5种功能。图像类比含有解释功能,不仅避免冗长的文字叙述,而且以直观、简明的特点传递复杂、抽象的科学概念,对学习者的学习过程有正面帮助。在教科书中使用图像类比,有助提高教师教学活动的质量和学习者的学习成效。新的教材观认为教科书只是提供教学范例和素材的文本,其价值在于内容的动态生成。但是教科书作为师生互动的、最有影响力的教学资料,图像类比的使用情况具有不容低估的意义。

研究基本内容、拟解决的主要问题

一、经过广泛查阅相关资料选定化学教学方法

二、工艺设计

1、选定工艺的概述(意义、前景、详细工艺流程等)

2、(1)物料衡算并绘制物料流程图;

(2)对换热器进行热量衡算，计算出换热面积;

(3)主要设备选型说明;

(4)填写设备一览表。

三、绘制管道及仪表流程图

(1)计算主要管道的管径;

(2)设计控制方式;

(3)绘制管道及仪表流程图。

四、用aspen plus软件进行流程模拟

研究方法、步骤及措施方法： 1 、调查研究 2、设计 3、模拟与论证

步骤： 1、通过调查研究选定工艺设计的方法 2、对选定的工艺方法进行

设计 3、运用aspen plus软件进行流程模拟

措施： 1、广泛查阅相关资料 2、运用aspen plus、cad、chem office软件进行相关计算、制图。

研究进度计划

XX年12月之前：确定研究课题，进一步查阅相关文献资料，完成开题报告。XX年3月30日前：完成设计初稿，提交指导教师。

XX年4月20日前：完成设计第二稿，提交指导教师。

XX年5月10日前：完成设计第三稿，提交指导教师，准备答辩。

XX年5月25日前：根据答辩意见，修改论文。