《年產6萬噸硫酸二甲酯工藝設計》1設計任務書12工藝路線的選擇321合成方法的選擇322生產原理323工藝流程的確定43物料衡算94熱量衡算105典型設備吸收塔的設計1151設備設計1152選型設計計算1153典型設備圖附圖二126投資與成本估算1461車間裝置人員配置表1462設備投資1463投資估算及分析2064項目效益和風險分析217廠房布置及生產車間的組成2271廠房設計要求2272水電要求2273生產車間的組成8安全環保生產要求81安全生產2382三廢處理26致謝28附圖年產年生產日300天日生產能力噸]17產品介紹別名硫酸甲酯危險標記13劇毒品20腐蝕品[3]com化性能無色或微黃色略有蔥頭氣味的油狀可燃性液體硫酸二甲酯分子量12614相對密度1332220℃4℃熔點-318℃沸點188℃開環閃點8333℃自燃點18778℃蒸氣密度435蒸氣壓200kPa15mmHg76℃溶于乙醇和乙醚在水中溶解度28g100ml在18℃易迅速水解成硫酸和甲醇在冷水中分解緩慢遇熱明火或氧化劑可燃[4]18技術指標企業指標表1硫酸二甲酯產品應要求指標名稱指標一級品合格品硫酸二甲酯含量[CH32S04]≥≥985≥980該車間設計為產量較小的精細化工產品故采用下單→投料→生2工藝路線的選擇21合成方法的選擇硫酸二甲酯的合成方法很多如鈉鹽法無水硫酸與甲醇直接反應法二甲醚與三氧化硫合成法氯磺酸合成法硫酸氫甲酯法等但除二甲醚與三氧化硫合成法外都存在著產品收率低原材料消耗大設備腐蝕嚴重等問題采用二甲醚和三氧化硫反應來生產硫酸二甲酯先由甲醇脫水得到二甲醚再將25發煙硫酸加熱蒸出三氧化硫氣體用硫酸二甲酯噴淋吸收吸收了三氧化硫的硫酸二甲酯與二甲醚氣體在合成塔反應即生成硫酸二甲酯工業品硫酸二甲酯的純度≥98原料消耗定額甲醇550kgt發煙硫酸253000kgtCH3HS042硫酸二甲酯的合成反應[7]3二甲酯合成副反應 4.甲醇脫水的主要反應[8]23工藝流程的確定硫酸二甲酯的合成方法很多如鈉鹽法無水硫酸與甲醇直接反應法二甲醚與三氧化硫合成法氯磺酸合成法硫酸氫甲酯法等但除二甲醚與三氧化硫合成法外都存在著產品收率低原材料消耗大設備腐蝕嚴重等問題CH3HSO4做催化劑當催化劑溫度控制在115℃時甲醇氣體自底部進入反應器均勻鼓泡脫水而生成CH320故轉化器出口的氣正確控制工藝條件時其轉化率可達80左右3醚化氣的凈化醚化氣在除沫器中分離去部分所帶來強酸性液體后進入堿洗槽底部醚化氣在510氫氧化鈉的溶液層中均勻鼓泡酸性液沫成為鈉鹽進入溶液中中型的醚化氣自堿洗槽出來后進入水冷器為了防止甲醇和二甲醚氣體溶解堿汽液中在堿性過程中汽體和氣體的溫度必須保持70℃以上隨著堿汽操作的運行汽液中氫氧化鈉的含量逐步降低待汽液接近中性時應及時更換洗液4二甲醚干燥洗去酸性液體沫的醚化氣先通過以常溫水為中介的冷凝器醚化氣中絕大部分的水和甲醇在冷凝器中凝為液體的液甲醇自氣相中分離出來這種淡甲醇常溫比重約095除甲醇外其中還溶解了一定量的二甲醚收集在淡甲醇儲槽中送回淡甲醇精餾回收甲醇自水冷器出來的氣體基本是二甲醚溫度約35℃左右但是還剩有一定的甲醇和水蒸氣還需要進一步在氨冷器中降溫分離二甲醚氣體在水冷器出來后直接進入以液氨為冷卻介質的氨冷器在其中降至010℃殘余的甲醇和水幾乎全部自氣相中被分離出來二甲醚氣體經甲醚分離器進行一步分離淡甲醇以后送往酯化循環槽冷凝下來的談甲醇含有約40水分和10以上的二甲醚收集在淡甲醇儲槽中送回淡甲醇精餾回收甲醇5三氧化硫的吸收一級吸收塔B使用來自硫酸車間的轉化器三段出口含7SO3的轉化氣由SO3吸收塔底部進入一吸塔內在其上升通過填料層時被硫酸二甲酯母液吸收成為含三氧化硫的硫酸二甲酯溶液該吸收SO3后的二甲酯溶液酸度控制在10-12按硫酸含量計三氧化硫和硫酸二甲酯幾乎是互溶的因此其溶解度主要決定于溫度在上述操作溫度下1份硫酸二甲酯大約可以溶解2份三氧化硫以重量計SO3溫度很高且吸收操作是放熱的循環泵和吸收塔之間置有水冷器可通過水冷一級吸收B的溫度為70～85℃氣體經過一級吸收塔后從一吸塔頂進入二級吸收塔底與硫酸二甲酯母液中進一步混合以除去氣體中含有的S03該二吸系統中應通過水冷器調節使得SO3的吸收溫度低盡可能使得排放尾氣中SO3含量最低保持二級吸收的溫度為30-60℃同時二級吸收系統中的二甲酯溶液酸度控制在10以下以充分吸收SO3N2等惰性氣體將經過除沫層分離夾帶霧沫后排入大氣控制點控制指標時間間隙控制人口溫度℃醚化鍋115-145每小時粗制工汽化器70-80每小時粗制工堿洗槽》70每小時粗制工水冷器出口5每小時粗制工氨冷氣出口—5—10每小時制冷工酯化塔出口85--95每小時粗制工酯化塔進口85--95每小時粗制工酯化槽95--105每小時粗制工吸收塔進口60--65每小時粗制工吸收塔出口80—85每小時粗制工吸收槽85-95每小時粗制工蒸發鍋時粗制工精餾塔頂70每小時粗制工壓力真80mmhg每小時粗制工進車間蒸汽壓力4--6kgfm2每小時班長吸收酯化11--16每小時精制工粗制精制《3《06每小時粗制工精制工3物料衡算月產噸每月扣除檢修日實際工作日天則生產能力噸天本次設計的吸收塔內發生的主要反應為CH3HSO4原料用量n98Mr已知的轉化率為nCH320n103mol即得到二甲酯的質量為64kg×80×904608kg反應產生的水的質量18kg×081