文档介绍：《化工过程数学模型与计算机模拟》课程案例研究之一甲醇→二甲醚+水前言概念设计又称为“预设计”,在根据开发基础研究成果、文献数据、现有类似操作数据与工作经验,按照所开发新技术工业化规模而作出预设计,用以指导过程研究及提出对开发性基础研究进一步要求,所以它是实验研究与过程研究指南,是开发研究过程中十分关键一个步骤。概念设计不同于工程设计,因而不能作为施工依据,但是成功概念设计不但可以节省大量人力与物力,而且又可以加快新技术开发速度,提高开发水平与实用价值。即使一个很普通单一产品生产过程,也可能有104~109个方案可供选择。如何从技术、经济角度把最有希望方案设计出来,是作为强化研究开发工作方向,这是一种系统化分级决策过程,也正是概念设计真谛。概念设计是设计者综合开发初期收集技术经济信息,通过剖析研究之后。对开发项目作出一种设想方案,其主要内容包括:原料与成品规格,生产规模估计,工艺流程图机简要说明,物料衡算与热量衡算,主要设备规模,型号与材质要求,检测方法,主要技术与经济指标,投资与成本估算,投资回收预测,三废治理初步方案以及对中试研究建议。随着计算技术与计算机技术发展,化工流程过程模拟软件也越来越成熟,计算机辅助设计也日趋广泛。在进行概念设计时,采用流程系统模拟物料衡算与热量衡算,投资与成本估算等问题以及采用流程模拟软件进行整体优化业越来越普遍。本文采用国际上最成功与最流行过程模拟软件之一ASPLENPLUS作为辅助设计主要工具。与过程有关物料与能量衡算基本上有该软件给出,并从设计流程计算收敛与否来检验该流程是否可行。本文通过概念设计,其目标是寻找最佳工艺流程(即:选择过程单元以及这些单元之间相互连接)与估算最佳设计条件。采用分层次决策方法与简捷设计能消去大量无效益方案。本文按照以下基本步骤进行设计计算:;-输出结构;;;;。。。70年代初国际上气雾剂制品得到了迅速发展,气雾剂生产中,气雾抛射剂主要采用氟氯烷。近年来,发现氟氯烷对地球大气臭氧层有严重破坏作用,要限制与禁止使用。鉴于二甲醚饱与蒸汽压等物理性质与二氟二氯甲烷相近,以及其优良环保性能与无毒,使之成为氟氯烷理想替代品。自80年代以来,二甲醚作为一种安全气雾剂得到突飞猛进地发展,目前,气雾剂制品已成为二甲醚最重要应用市场。二甲醚不仅可以做致冷剂与气雾剂,而且可以做液体燃料。低压下二甲醚变为液体,与石油液化有相似之处。二甲醚也可以做醇醚燃料,与甲醇按一定比例混合后,可克服单一液态燃料缺点,从而改善燃料性能,具有清洁、使用方便等优点。据市场调查,二甲醚市场应用前景广阔,国内需求量远远超过供给量。现市场上甲醇价格为1500—2000元/吨,二甲醚价格为7000元/吨。以甲醇为原料,经催化脱水得到二甲醚,是一条新兴工艺。本设计按照概念设计思路,寻找从甲醇催化脱水生产二甲醚最佳工艺流程与估算最佳设计条件。:2CH3OH→(CH3)2O+H2O反应热:ΔHR(250C)=-11770KJ/kmol反应条件:温度T=2500C—3700C,反应压力P=11bar选择性:该反应为催化脱氢,%硅酸处理无定性氧化铝。在4000C以下时,该反应过程为单一、不可逆、无副产品反应,选择性S=1。反应为气相反应。甲醇转化率在80%以上。二甲醚产率:130kmol/h二甲醚产品纯度:%原料:,操作费用与物流费用以年为基准,操作时数为8150h/a。,内含少量水,与极少量杂质,而水是反应产物,所以不需要对原料进行净化处理。,主反应选择性几乎为1,副产物极少,在整个设计过程中可以忽略副产物存在。%,所以需要一股循环物流将未反应甲醇循环。反应产生水,含有机杂质很少,可以不经处理而排放,对环境无污染。=130kmol/h,转化率x=,选择性S=1,则根据反应方程式有:排放水130kmol/h,原料甲醇F=260kmol/h设循环甲醇量为Rkmol/h有(260+R)×(1-)=R循环甲醇量R=65kmol/h。物流费用甲醇价格2000元/吨,二甲醚价格7000元/吨,作为废液水价格为0经济潜力EP2=(7000×130×46/1000+0-2000×260×30/1000)×8150=214×106元/