二甲醚(DME)具有一系列优良的物理化学性质,可用于制药、染料、农药、汽溶胶喷射剂和制冷剂,另外,二甲醚作为一种新型清洁能源,市场前景非常乐观。所以对二甲醚生产工艺的研究具有重要意义。 本文对由气相甲醇催化合成二甲醚工艺进行了研究。首先,对已有的工艺流程中的分离工艺建立模型,以校正过的NRTL方程为物性方程,采用使用Aspen Plus化工模拟软件对该模型进行模拟和优化,得到了与现有生产工艺提供的数据相吻合的结果,但是此时的结果并不能满足生产需求。 为此,根据化工分离的基本原理和分离目标,设计了三种制取DME的分离工艺,工艺流程主要由吸收分离单元、精馏分离单元构成。运用Aspen Plus软件对工艺流程进行模拟与研究,取得了良好的效果。其中,反应产物气体的DME回收率可以达到99%以上,纯度达99.99%,并对三种分离工艺进行筛选,得到最适合采用气相甲醇催化法合成二甲醚的新工艺流程。 分离单元的最优工艺条件为,气化塔理论塔板数17,塔顶温度为128.7℃,塔釜温度为139.5℃,热负荷为757KW;吸收塔理论塔板数7,塔顶温度为47.8℃,塔釜温度为51.8℃,洗涤液为原料甲醇(8mol/hr);解析塔理论板数为7,热负荷为140KW;精馏塔的压力为8bar,塔顶温度为40.3℃,塔釜温度为143.8℃,热负荷为446KW。 最后通过对换热网络的模拟和优化,提出了更适用于二甲醚合成的反应器和换热网络。新型的合成工艺流程比原工艺流程热利用效率更高。该换热结构为系统节能362KW。