dimerthyl ether

7/21/2019 Dimerthyl Ether

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DIMETHYL ETHER (DME) PRODUCTION

DME is used primarily as an aerosol propellant It is mis!i"le #it$ most or%ani!sol&ents' $as $i%$ solu"ility in #ater' and is !ompletely mis!i"le in #ater and et$anol Re!ently' t$e use o* DME as a *uel additi&e *or diesel en%ines $as"een in&esti%ated due to its $i%$ &olatility (desira"le *or !old startin%) and $i%$!etane num"er T$e produ!tion o* DME is &ia t$e !atalyti! de$ydration o* met$anol o&er an a!id +eolite !atalyst T$e main rea!tion is ,

- CH.OH (CH.)-O / H-O

Met$anol DME

In t$e temperature ran%e o* normal operation' t$ere are no si%ni0!ant siderea!tions

L1 PRODUCCI2N DE DIMERTIL 3TER (DME)

DME se usa prin!ipalmente !omo un aerosol propulsor Es mis!i"le !on lamayor4a de los sol&entes or%5ni!os' tiene alta solu"ilidad en el a%ua' y es!ompletamente mis!i"le en el a%ua y etanol Re!ientemente' el uso deDME !omo un !om"usti"le aditi&o para los motores diesel $an sidoin&esti%ados de"ido a su &olatilidad alta (desea"les para el arran6ue en *r4o) yel n7mero del !etano alto La produ!!i8n de DME es mediante la des$idrata!i8n!atal4ti!a de metanol so"re un !atali+ador 5!ido del +eolite La rea!!i8nprin!ipal es,

En el ran%o de temperatura de opera!i8n normal' no $ay rea!!iones lateralessi%ni0!ati&as

Pro!ess Des!ription

1 preliminary pro!ess 9o# dia%ram *or a DME pro!ess is s$o#n in 0%ure "::in #$i!$ ;<<<< metri! tons per year o* ==; purity DME produ!t is produ!edDue to t$e simpli!ity o* t$e pro!ess' an operatin% *a!tor %reater t$an<=;(>.?;$@yr) is used

DEACRIPCION DEL PROCEAO

Un dia%rama preliminar de 9uBo de pro!eso para un pro!eso DME se muestraen la 0%ura ":: en el !ual ;<<<< toneladas mtri!as por ao de produ!to

DME son produ!idas de pure+a ==; De"ido a la simpli!idad del pro!eso' un*a!tor operati&o mayor 6ue <=; (>.?;$@yr) es usado res$ met$anol' stream :' is !om"ined #it$ re!y!led rea!tant' stream :F' and&apori+ed prior to "ein% sent to a 0Ged"ed rea!tor operatin% "et#een -;< and.?< C T$e sin%lepass !on&ersion o* met$anol in t$e rea!tor is >< T$erea!tor eJuent' stream ?' is t$en !ooled prior to "ein% sent to t$e 0rst o* t#odistillation !olumns, T-<: and T-<- DME produ!t is taKen o&er$ead *rom t$e



0rst !olumn T$e se!ond !olumn separates t$e #ater *rom t$e unusedmet$anol T$e met$anol is re!y!led "a!K to t$e *ront end o* t$e pro!ess' andt$e #ater is sent to #aste #ater treatment to remo&e tra!e amounts o* or%ani!!ompounds

Atream summaries' utility summaries' and e6uipment summaries arepresented in Ta"les :: :.

El metanol *res!o' !orriente :' est5 !om"inado !on rea!tante re!i!lado'!orriente :F' y &apori+ado antes de en&iarse a un rea!tor de le!$o 0Booperando entre -;< y .?< C La !on&ersi8n del metanol en un solo paso en elrea!tor es >< El e9uente del rea!tor' la !orriente ?' es enton!es en*riadosiendo en&iado a la primera de dos !olumnas de destila!i8n, T-<: y T-<- Elprodu!to DME se toma so"re la !a"e+a de la primera !olumna La se%unda!olumna separa el a%ua del metanol sin uso El metanol es re!i!lado de re%resoal 0n delantero del pro!eso' y el a%ua es en&iado a tratamiento residual dea%ua para eliminar tra+as de !ompuestos or%5ni!os

Los res7menes de !orriente' los res7menes de utilidad' y los res7menes dele6uipo son presentados en Ta"las :: :.

RE1CTIONA INETICA

T$e rea!tion taKin% pla!e is mildly eGot$ermi! #it$ a standard $eat o* rea!tion' H(-;C)::??< @mol T$e e6uili"rium !onstant *or t$is rea!tion at t$reediQerent temperatures is %i&en "elo#,

T pF?. (-<<C)

=-

;?. (.<<C)

;-

?. (F<<C)

.F?

L1 CIN3TIC1 DE L1A RE1CCIONEA

La rea!!i8n 6ue tiene lu%ar es li%eramente eGotrmi!o !on un !alor est5ndar de

rea!!i8nS H (-; C) ::??< @mol El e6uili"rio !onstante para estarea!!i8n a tres temperaturas di*erentes se da de"aBo,

T$e !orrespondin% e6uili"rium !on&ersions *or pure met$anol *eed o&er t$ea"o&e temperature ran%e is %reater t$an == T$us t$is rea!tion is Kineti!ally!ontrolled at t$e !onditions used in t$is pro!ess



T$e rea!tion taKes pla!e on an amorp$ous alumina !atalyst treated #it$ :<-sili!a T$ere are no si%ni0!ant side rea!tions at less t$an F<< C 1t %reatert$an -;<C t$e rate e6uation is %i&en "y ondiera and Na!!a!$e as,

Las !on&ersiones de e6uili"rio !orrespondientes para metanol puro' alimentadoso"re el ran%o de temperatura anterior son mayores 6ue == 1s4 estarea!!i8n se !ontrola !inti!amente a las !ondi!iones usadas en este pro!eso

La rea!!i8n tiene lu%ar !on un !atali+ador de al7mina amor*o tratado !on:<- de s4li!e No $ay rea!!iones laterales si%ni0!ati&as a menos de F<< C 1m5s de -;<C la tasa de propor!i8n de la e!ua!i8n se da por ondiera yNa!!a!$e,

r met$anol o eGp Eo @ R T Vmet$anol

W$ere o :-: G :<X() Kmol@m. !at $ Pa Eo ><F><@moland

Vmet$anol partial pressure o* met$anol(Pa)

Ai%ni0!ant !atalyst dea!ti&ation o!!urs at temperatures %reater t$an F<< C'and t$e rea!tor s$ould "e desi%ned so t$at t$is temperature is not eG!eededany#$ere in t$e rea!tor T$e desi%n %i&en in 0%ure :: uses a sin%le pa!Ked"ed o* !atalyst' #$i!$ operates adia"ati!ally T$e temperature eGot$ermi!o!!urrin% in t$e rea!tor o* ::> C is pro"a"ly on t$e $i%$ side and %i&es an eGittemperature o* .> CHo#e&er' t$e sin%lepass !on&ersion is 6uite $i%$ (>< )' and t$e lo# rea!tant!on!entration at t$e eGit o* t$e rea!tor tends to limit t$e possi"ility o* aruna#ayIn pra!ti!e t$e !atalyst "ed mi%$t "e split into t#o se!tions' #it$ an inter!ooler"et#een t$e t#o "eds T$is $as an o&erall eQe!t o* in!reasin% t$e &olume (and!ost) o* t$e rea!tor and s$ould "e in&esti%ated i* !atalyst dama%e is eGpe!tedat temperatures lo#er t$an F<< C In rea!tor !oolin% (s$ellandtu"e desi%n)and !old 6uen!$in% "y splittin% t$e *eed and *eedin% at diQerent points in t$erea!tor !ould also "e in&esti%ated as &ia"le alternati&e rea!tor !on0%urations

La desa!ti&a!i8n si%ni0!ati&a del !atali+ador o!urre a temperaturas mayoresde F<< C' y el rea!tor de"e disearse para 6ue esta temperatura no se eG!edaen !ual6uier parte del rea!tor El diseo dado en la 0%ura :: usa un solole!$o empa!ado de !atali+ador 6ue opera adia"5ti!amente La temperaturaeGotrmi!a en el rea!tor de ::> C pro"a"lemente est5 en el lado alto y da unatemperatura de la salida de .> CAin em"ar%o' la !on&ersi8n del simplepaso es "astante alta (><)' y la "aBa!on!entra!i8n del rea!tante enla salida del rea!tor tiende a limitar laposi"ilidad de una *u%aEn la pr5!ti!a el le!$o del !atali+ador podr4a ser di&idida en dos se!!iones' !onun inter!ooler entre los dos le!$os Esto tiene un e*e!to %lo"al de aumentar el&olumen (y !osto) del rea!tor y de"e in&esti%arse si el dao del !atali+ador seespera a temperaturas menores de F<< C En el rea!tor 6ue en*ria (el diseo



de la !ar!asaytu"o) y *r4o 6ue apa%a di&indose el alimento y alimentando alos puntos di*erentes en el rea!tor tam"in podr4a in&esti%arse !omo las!on0%ura!iones alternati&as &ia"les del rea!tor

AIMUL1TION HINTA

T$e DME#ater "inary system eG$i"its t#o li6uid p$ases #$en t$e DME!on!entration is in t$e .F to =. ran%e Ho#e&er' upon addition o* ? ormore al!o$ol' t$e miGture "e!omes !ompletely mis!i"le o&er t$e !ompleteran%e o* DME !on!entration In order to ensure t$at t$is nonideal "e$a&ior issimulated !orre!tly' it is re!ommended t$at "inary &aporli6uide6uili"rium(LE) data *or t$e t$ree pairs o* !omponents "e used in order tore%ress "inary intera!tion parameters(IPs) *or a UNIZU1C@UNI1Ct$ermodynami!s model I* LE data *or t$e "inary pairs are not used' t$enUNI1C !an "e used to estimate IPs ' "ut t$ese s$ould "e used only aspreliminary estimates 1s #it$ all nonideal systems' t$ere is no su"stitute *ordesi%nin% separation e6uipment usin% data re%ressed *rom a!tual(eGperimental) LE

AIMUL1CI2N INDIRECT1El sistema "inario DMEW1TER presenta dos *ases l46uidas !uando la!on!entra!i8n del DME est5 en el ran%o de .F a =. Ain em"ar%o' en laadi!i8n de ? o m5s al!o$ol' la me+!la se &uel&e !ompletamente mis!i"leso"re el ran%o !ompleto de !on!entra!i8n del DME Para ase%urar 6ue este!omportamiento po!o ideal est5 simulado !orre!tamente' se re!omienda 6uelos datos del e6uili"rio "inario l46uido&apor (LE) de los tres pares de!omponentes estn usados para disminuir par5metros "inarios (IPs) deintera!!i8n para un modelo termodin5mi!o del UNIZU1C@UNI1C Ai los datosLE para los pares "inarios no son usados' enton!es UNI1C puede usarse paraestimarse IPs' pero estos de"er4an ser usados s8lo !omo estima!ionespreliminares Como todos los sistemas po!o ideales' no se $an diseado

reempla+os para e6uipos de separa!i8n usando datos de LE real(eGperimental)

Ta"la :. MaBor E6uipment Aummary *or Unit -<<

Heat EG!$an%ers

E-201

1==F m- loatin% $ead' !ar"on steel' s$ell and tu"e desi%n Pro!essstream in tu"es

!a"e+a 9otante' a!ero al !ar"ono' !ar!asa y diseo del tu"o !orriente delpro!eso en los tu"os

Z:FF<< M@$ maGimum pressure ratin% o* :; "ar

E-202



1 :?: m- loatin% $ead' !ar"on steel' s$ell and tu"e desi%n Pro!essstream in tu"es and s$ell

Z-<.< M@$ maGimum pressure ratin% o* :; "ar

E-203

1:<:> m- loatin% $ead' !ar"on steel' s$ell and tu"e desi%n Pro!essstream in s$ellZ:-F-<M@$ maGimum pressure ratin% o* :F "ar

Pumps

P-201 A/B Re!ipro!atin%@ ele!tri! dri&e Re!ipro!ando @ a!!ionamientoel!tri!o

!ar"on steel Po#er ?- # < e[!ient Pressure out :;; "ar

P-202 A/B Centri*u%al@ele!tri! dri&e !ar"on steel po#er : # F<e[!ient Pressure out ::F "ar

Reactor

R-201 !ar"on steel pa!Ked "ed se!tion ?- m $i%$ 0lled #it$ !atalystdiameter <?- m

Hei%$t :< m maGimum pressure ratin% o* :?<F "ar

Towers

T-201 !ar"on steel sie&e trays plus re"oiler and !ondenser -F in trayspa!in% Column $ei%$t :;> m diameter <?= m maGimum pressureratin% o* :< "ar

Vessels

V-201 $ori+ontal !ar"on steel len%t$ ->= m diameter <=>mmaGimum pressure ratin% o*

:<. "ar

dimerthyl ether

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