文档介绍：《化工过程数学模型与计算机模拟》课程案例研究
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《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、文献的数据、现有类似的操作数据和工作经验，按照所开发的新技术工业化规模而作出的预设计,用以指导过程研究及提出对开发性的基础研究进一步的要求，所以它是实验研究和过程研究的指南，是开发研究过程中十分关键的一个步骤。
概念设计不同于工程设计，因而不能作为施工的依据,但是成功的概念设计不但可以节省大量的人力和物力，而且又可以加快新技术的开发速度，提高开发的水平和实用价值。即使一个很普通的单一产品的生产过程，也可能有104～109个方案可供选择。如何从技术、经济的角度把最有希望的方案设计出来，是作为强化研究开发工作的方向，这是一种系统化的分级决策过程，也正是概念设计的真谛.
概念设计是设计者综合开发初期收集的技术经济信息，通过分析研究之后。对开发项目作出一种设想的方案,其主要内容包括：原料和成品的规格，生产规模的估计，工艺流程图机简要说明，物料衡算和热量衡算，主要设备的规模，型号和材质的要求，检测方法,主要技术和经济指标,投资和成本的估算，投资回收预测，三废治理的初步方案以及对中试研究的建议。
随着计算技术和计算机技术的发展，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和热量衡算，投资和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和最流行的过程模拟软件之一的ASPLEN ，并从设计流程计算的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的相互连接）和估算最佳设计条件。采用分层次决策的方法和简捷设计能消去大量无效益的方案。本文按照以下基本步骤进行设计计算:
1. 间歇对连续；
2. 流程图的输入-输出结构；
3。 流程图的循环结构;
4. 分离系统的总体结构;
a. 蒸气回收系统；
b。 液体回收系统.
5. 热交换器网络。
1。 输入信息
,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的破坏作用，要限制和禁止使用。鉴于二甲醚的饱和蒸汽压等物理性质和二氟二氯甲烷相近，以及其优良的环保性能和无毒，使之成为氟氯烷的理想替代品。自80年代以来,二甲醚作为一种安全的气雾剂得到突飞猛进地发展，目前,，而且可以做液体燃料。低压下的二甲醚变为液体，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的缺点,从而改善燃料性能,具有清洁、使用方便等优点。
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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/，经催化脱水得到二甲醚，是一条新兴的工艺。本设计按照概念设计的思路,寻找从甲醇催化脱水生产二甲醚的最佳工艺流程和估算最佳设计条件。
1。2反应信息
反应方程式: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，%硅酸处理的无定性氧化铝。在4000C以下时，该反应过程为单一、不可逆、无副产品的反应,选择性