【《基于化工模拟软件Aspen Plus的二甲醚生产工艺设计》11000字（论文）】

绪论二甲醚又称甲醚，是一种无色可燃性气体，有轻微的醚香味，具有惰性，无腐蚀性，无致癌性，几乎无毒。[2]在20世纪70年代，二甲醚开始取代破坏臭氧层的氟里昂，被用做气雾剂的推进剂、制冷剂、发泡剂、溶剂、萃取剂等。由于其优良的燃料性能，具有实效、通用、清洁、安全、物美价廉的优点，最近作为民用和柴油的代用燃料，二甲醚也被人们越来越重视。二甲醚也作为一种新型清洁能源，与煤炭和石油相比，其燃烧产物只包含二氧化碳和水而不包含氮氧化合物及硫氧化合物，可以显著降低酸雨形成以及PM颗粒物的排放。由于二甲醚燃烧后污染物排放量低的特点，被誉为二十一世纪新型清洁能源，可作为替代燃煤、燃油的环境友好型能源。[3]二甲醚作为清洁燃料具备如下特征：（1）资源量丰富，来源广；（2）保护环境，生产二甲醚产生的排放物对环境的影响很小；（3）在技术上是十分成熟的，可以在相当范围内使用；（4）在市场上二甲醚的生产成本低，有竞争力；（5）实现起来并不困难，运行所需要的基础设施和现有基础设施基本相容，不需要另装一套装置。本设计流程简单明了，工艺条件温和，操作起来也十分方便。它需要的装置少且生产也立足于国内现实情况，能在国内制造而不需到外国进口，可大大降低项目投资。本次关于二甲醚生产的设计主要包括设计说明书和图纸两部分。说明书主要包括工艺流程的确定，物料衡算，热量衡算，工艺设备的设计及选型，图纸包括工艺流程图，主设备图等。1.1项目背景有关二甲醚的发展，近几年来，各个国家都竞相去寻求用清洁车替代燃料，正是在这个过程，二甲醚的良好燃烧性能和低污染排放特性使其日益受到重视。有关文献分析表明，国内二甲醚研究走过了近三十年的历程，从最初的化工制备中间产物，到车用燃料替代能源。从溶剂到新能源；从作为气溶胶气雾喷射剂替代氯氟烃，到清洁能源，替代能源，到经济能源，替代LPG；再到车用燃料，替代柴油。由此种种可见，二甲醚对人类的生产生活的影响越来越大。在常温常压下，二甲醚（DME）是一种低毒无色的可燃性气体，性能与液化石油气相似，燃烧时不析碳，无残液，废气无毒，是一种符合人期望的清洁燃料。自20世纪70年代开始，二甲醚逐渐被用作气雾剂，不断地取代氟利昂，原因是氟利昂对臭氧层具有破坏性，在我国已经开始使用它作为气雾剂的推进剂，但是作为制冷剂和发泡剂的国内却尚未开发应用。二甲醚还被用作替代柴油，它是柴油发动机最清洁的替代燃料，可以减少氮氧化物等污染物的排放，实现无烟燃烧，并可降低噪音。二甲醚是一种新型的、理想的、可替代车用燃料的“21世纪的绿色燃料”，但是目前，二甲醚发展的关键问题还在于配套措施不完善、市场发展不成熟、二甲醚使用观念有待更新。1.2设计任务本次项目的设计任务主要是利用AspenPlus软件来模拟50kt/a二甲醚合成工段设计的整个流程，并对最终得出的结果进行相关分析。本次模拟是通过化学工程与工艺专业所研究方向而定的，目的就是生产出高质量的二甲醚产品。本设计在DME的主要生产工艺的基础上，综合生产要求和标准，对其工艺加以改进，提高产品质量，减少三废，为DME的工业生产提供理论上的支持。1.3设计内容本次模拟实验主要使用甲醇作为原料来完成对二甲醚的制备以及过程分析。以国内外合成二甲醚的研究现状为背景，对年产50千吨DME的生产任务进行简要的设计。（1）在比较DME的多种生产工艺以后，采用合适的方法作为生产方案。（2）根据给定的DME生产任务完成物料衡算，明确各个装置的进料量和出料量。对产品生产的时候产生的热交换进行热量衡算，确定热流体和使用量。（3）根据测算的结果和化工工艺设计标准，选用主要设备并做出结构设计和材质选定，并对反应器的各参数进行核定，最后通过计算结果确定各设备的型号。1.4设计依据（1）《H大学毕业设计要求》（2）H大学毕业论文（设计）格式要求（3）设计任务书（4）《化工工艺设计手册》（5）《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国劳动安全法》等相关的国家法律（6）《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（2005年版）及有关专业国家标准。1.5设计原则（1）严格控制和管理二甲醚生产的生产规模和资金投入。（2）采用价格低廉，原料易得，生产安全可靠的方式来对二甲醚进行合成，充分考虑生产的安全性以及经济的合理性。（3）应当注重考虑当地生态环境的保护和职业安全卫生的要求，在设计流程中，应做到节能减排，物料的循环使用。（4）应当遵守国家制定的有关法律法规以及符合有关标准，并且应当根据现实状况去对方案进行最优选择。（5）选用合理的二甲醚合成路线，对于车间的环境以及布置要有严格的要求。1.6设计意义二甲醚的合成在当下社会已逐渐成为热门的研究对象，其生产工艺在不断的发现和改进中日趋完善和成熟，已经能够满足人们日常的生活需要和工业生产的需求。但是在生产中仍然面临许多问题需要不断的去改进，我们不仅要解决技术上的问题，还要努力降低生产成本以及解决环境污染的问题。本次毕业设计针对以上问题，将选择合理的，经济的，污染小的二甲醚工艺合成路线，二甲醚的生产过程中会产生原料废料，可对其进行回收利用，通过进行“三废”处理来提高产率。由于工艺流程模拟简便，可以提升人们的研究热情。1.7建设规模及产品方案1.7.1产品的性质二甲醚常温常压下为气态，无色，毒性较低，是一种含氧燃料，有醚香味。二甲醚具有非常好的混溶性，能与大多数非极性和极性有机溶剂混溶，在二甲醚中加入少量助剂后就能与水互溶。正是由于二甲醚的这些独特性能，使其具有广阔的发展前景，因此需从战略高度来认识和研究开发其应用。[4]（1）二甲醚的物理性质DME作为一种的无色气体，有醚味，是一种令人愉快的气味，具有挥发性。可以燃烧时，且它的火焰稍微有光亮。在常温，常压下，二甲醚是以气态体的形态存在的，而在压力储罐内的时候则是以液体的形态存在。表1-1DME的主要物理化学性质分子式CH3OCH3蒸汽压（20℃）0.53MPa摩尔质量46.07气体燃烧热31.58kJ/kg熔点-141.5℃蒸发热（-24.8℃）467.4kJ/kg沸点-24.9℃自燃温度350℃临界温度128.8℃爆炸极限（空气中）3.45～26.7VOL%临界压力5370Pa在汽油中的溶解度64%（-40℃）对水的相对密度0.66对空气的相对密度1.62液体密度（20℃）0.661kg/L闪点-41.4℃蒸汽密度（10℃1atm）1.92kg/m3（2）二甲醚的化学性质二甲醚的化学性质是在辐射或加热条件下会分解成甲烷、乙烷、甲醛、二氧化碳及一氧化碳。二甲醚是一种烷基化合剂，具有甲基化反应性能。二甲醚与一氧化碳反应可生成乙酸或乙酸甲脂，与二氧化碳反应则生成甲氧基乙酸。DME

还可选择氯化为各种氯化衍生物。1.7.2产品的用途二甲醚的应用非常广泛，不仅是重要的化工原料，在燃料、农药和制药等精细化工领域有着独特用途，而且二甲醚作为气雾剂的抛射剂也是其主要应用领域。另外，二甲醚可代替柴油和液化气，作为新型清洁燃料也具有很好的应用前景。[5,6]从国内外许多文献资料可知，DME主要在气雾剂、致冷剂、发泡剂和燃料方面应用较多。它作为一种应用广泛的化工原料，扮演着十分重要的角色，在用于合成多种化学品的时候，其作用还有待开发。二甲醚的作用有：（1）

用作氟氯烃的替代品，作气雾剂、致冷剂和发泡剂。在以往，气溶胶产品大多使用氟氯烃作气雾剂，但是作为气雾剂会全部排入大气破坏臭氧层，对人类，动植物乃至生态环境造成严重影响。（2）DME易压缩用作民用燃料，它在被作为民用燃料的时候的优点是：DME自身含氧（34.8%），碳链短，燃烧充分，不析炭，无残液，燃烧尾气符合国家卫生标准；DME液化气在室温下压力符合现有LPG要求，使用起来十分方便，不需通过预热，想用的时候就可以开，但其在储存、运输和使用等方面比

LPG更安全。1.8厂址概况本次设计的二甲醚生产项目的厂址是选择在浙江省台州市临海市杜桥医化园区，选择杜桥医化园区的原因在于：（1）有完备的化工产业链，有生产供应甲醇的化工企业，使得作为原料的甲醇充足，且由于相隔较近，几乎不需要支付原料甲醇的运输成本。（2）地理位置优越，浙江台州市临海市属于沿海地区，交通十分便利，生产的产品既可以向国内市场销售，也可以远销国外，具有国内市场和国外市场双重优势。（3）电力和水源供应充足，不存在缺水和缺电的问题，（4）劳动力资源较为充足，且劳动力的质量较好且成本相对较低，符合新建工厂的发展要求。（5）浙江省以及台州市当地政府出台了一系列的优惠政策，有利于保障和促进企业未来的发展。生产方法与工艺流程2.1生产工艺综述及选择二甲醚的生产方法：一步法和二步法。一步法的原料是合成气，在甲醇合成以及甲醇脱水所使用的的复合催化剂上就可以直接合成二甲醚，再通过提纯得到二甲醚产品。二步法是先通过合成气制得甲醇，然后在固体催化剂作用下甲醇脱水可以制得二甲醚，由于催化剂选择性高，所以适合生产高纯度二甲醛。2.1.1液相一步法传统的DME生产方法，通常采用甲醇的合成与甲醇脱水。为了操作简单、成本低、可连续生产，人们在过去用合成气直接制取二甲醚。主要反应如下：4H2+2CO=2CH3OH（2-1）23H2+3CO=CH3总反应式为：CO+H2O=CO在这个反应体系中，甲醇的合成和脱水是同时进行的，因此甲醇生成以后立刻就转化为二甲醚，这时候热力学平衡限制就被打破了，CO转化率也有了显著提高。2.1.2气相一步法气相一步法是一种固定床生产方式，合成气在固体催化剂表面上进行反应生成二醚。在这种工艺中，贫氢状态下，固体催化剂应具有抗积炭的能力，原因是在工艺中，使用氢碳比小于等于1的贫氢合成气时，容易发生催化剂表面结炭失活的现象，也可以采用富氢合成气来避免这种现象的产生。气相一步法存在传热性能差、温度控制难、时空产率低等缺点，并在低转化率和高空速的情况下操作，会有大量循环的未反应的合成气，导致没有办法处理工程放大的问题。导致这些缺陷的原因是二甲醚合成反应为强放热过程，此过程在固定床反应器中进行时，反应热不易移出。2.1.3液相甲醇脱水法二甲醚可由甲醇脱水制得。浓硫酸是最先被我们使用的脱水剂，反应在液相中进行。其反应如下：CO+2H2=CH<100℃时，CH3OH+H2SO4=CH3HSO4+H2O

液相甲醇脱水法具有反应温度低、转化率高、选择性好等优点，但是它也存在着缺陷，主要是在设备腐蚀严重、釜残液及废水污染环境、催化剂毒性大、操作条件恶劣等缺点，正因为此种方法的这些缺陷，所以选择该工艺可能性较小。2.1.4甲醇气相催化脱水法 将甲醇蒸汽通过固体催化剂，使其发生非均相反应，最后甲醇脱水生成二甲醚。目前国内外使用最多的二甲醚工业生产方法就是甲醇气相催化脱水法，因为这种方法具有操作简便、污染少、可连续生产等优点。该工艺控制的反应温度为330~400℃，压力1.5Mpa，常用的催化剂为活性氧化铝、结晶硅酸铝等。生成二甲醚的反应式为:2CH3OH→CH3主要副反应:CH3OH→CO+2H2CH3OCH3→CO+H2O→CO2反应的动力学参数k=0.3361，E=80.48kJ/mol。主要工艺过程为:甲醇经汽化与反应器出来的反应产物换热后进反应器进行气相催化脱水反应，反应产物经换热后，用循环水冷却冷凝。冷却冷凝后的物料进行气液分离，气相送洗涤塔用甲醇或甲醇一水溶液吸收回收二甲醚，液相也就是粗二甲醚送精馏分离。不同厂家采用的工艺也略有不同，主要区别在原料要求以及反应器结构形式上。原料可采用精甲醇或粗甲醇，从而使原料成本有所不同；反应器可采用绝热式固定床、换热式固定床、多段冷激式固定床和等温管式固定床等。2.1.5生产工艺方案的比较及选择二甲醚的生产方法主要有液相一步法、气相一步法、甲醇气相脱水法。虽然液相甲醇脱水法的反应条件较为温和，且单程转化率高，可以进行间歇或连续生产，但是由于对设备的腐蚀比较严重，以及产生的废水和残余液体可对环境造成严重污染，且操作起来难度高，所得产品中无法去除微量杂质使得产品质量差。由于合成气直接合成二甲醚的生产技术目前不是很成熟，氧化碳加氢直接合成二甲醚以及催化精馏法合成二甲醚由于一些条件限制，短时间内工艺化的可能性也不大。目前，

甲醚国内外现有的大型工业生产装置主要采用技术成熟的甲醇气相催化脱水法。2.2工艺流程设计的任务生产任务：年产50000吨生产时间：365天2.3工艺流程简述图2-1二甲醚生产工艺流程示意图原料甲醇经首先进行汽化，气化后的甲醇与反应器出来的反应产物在换热器中进行换热，换热后的气体进入反应器中进行甲醇气相催化脱水反应，反应产生的出口气中含有二甲醚。然后使反应产物进入换热器进行换热，换热之后用循环水冷却冷凝。冷却冷凝后的物料气相送洗涤塔用甲醇或甲醇一水溶液吸收回收二甲醚，液相被送入精馏塔中进行气液分离。在精馏塔中二甲醚与甲醇和水分开，二甲醚产品从精馏塔顶部回收，而甲醇和水一起从塔底去除。工艺计算3.1物料衡算3.1.1物料衡算的原理与准则物料衡算是以质量守恒定律为理论依据，对物料平衡进行的计算。物料平衡是指：在单位时间内进入系统的全部物料质量必定等于离开该系统的全部物料质量再加上损失掉的和积累起来的物科质量。进行物料衡算时，先必须确定衡算的体系。对一般的体系而言，物料分布均可表示为：∑（物料的累积率）=∑（物料进入率）-∑（物料流出率）+∑（反应生成率）-∑（反应消耗率）特别地，当系统没有化学反应时，则可简化为：∑（物料的累积率）=∑（物料进入率）-∑（物料流出率）在稳定状态下有：∑（物料进入率）=∑（物料流出率）利用上述关系，可以对整个工艺系统或子系统进行物料衡算。物料衡算包括总质量衡算、组分衡算和元素衡算。3.1.2物料衡算一览表由AspenPlus模拟运算可得到，其相关物料衡算总结果如下：表4-1物料衡算一览表单位CH3OHS1S2S3S4S5S6S7描述从P0101E0101V0101R0101V0102T0101T0101至P0101E0101V0101R0101V0102T0101流股类型CONVENCONVENCONVENCONVENCONVENCONVENCONVENCONVEN相态LiquidLiquidVaporVaporVaporVaporLiquidLiquid温度C2525.33844240239.5234387.2394387.022956.38747193.3733压力bar216.514.514.114.0976513.613.5844213.612摩尔汽相分率00111100摩尔液相分率11000011摩尔固相分率00000000质量汽相分率00111100质量液相分率11000011质量固相分率00000000摩尔焓kcal/mol-57.9633-57.9414-45.5666-45.5666-45.5624-45.5624-47.7741-65.4056质量焓kcal/kg-1808.97-1808.29-1422.08-1422.08-1421.95-1421.95-1037.04-3630.01摩尔熵cal/mol-K-60.499-60.4878-29.9221-29.87-26.2842-26.2142-73.3933-30.7889质量熵cal/gm-K-1.88811-1.88776-0.93384-0.93221-0.8203-0.81812-1.59316-1.70879摩尔密度mol/cc0.0243030.024320.0003630.0003530.0002620.0002530.0125460.042746质量密度kg/cum778.7332779.255811.6261511.296858.3923898.093268577.9543770.1973焓流量Gcal/hr-15.6501-15.6442-12.303-12.303-12.303-12.303-6.44978-8.83101平均分子量32.0421632.0421632.0421632.0421632.0421632.0421646.0677118.01802摩尔流量kmol/hr270270270270270.0249270.0249135.0057135.0192DMEkmol/hr0000135.0125135.0125134.99930.013173METHOHkmol/hr2702702702700000H2Okmol/hr0000135.0125135.01250.006422135.006摩尔分率DME00000.50.50.9999529.76E-05METHOH11110000H2O00000.50.54.76E-050.999902质量流量kg/hr8651.3838651.3838651.3838651.3838652.1818652.1816219.4032432.778DMEkg/hr00006219.8946219.8946219.2870.606857METHOHkg/hr8651.3838651.3838651.3838651.3830000H2Okg/hr00002432.2872432.2870.1156972432.171质量分率DME00000.7188820.7188820.9999810.000249METHOH11110000H2O00000.2811180.2811181.86E-050.999751体积流量cum/hr11.1095611.10211744.1314765.82241030.9561069.05910.761063.158643由AspenPlus运算图表可得，二甲醚生成后由精馏塔分离流出的质量流量达到了6219.28728579741kg/h，达到了5.0kt/a的设计生产要求的规模。该设计物料衡算达到了设计任务书规定的要求。3.2能量衡算3.2.1精馏塔的能量衡算在工艺流程运算中，精馏塔（T0101）的能量衡算AspenPlus模拟运算可得如下表所示：表4-2精馏塔（T0101）的能量衡算结果T0101塔顶塔釜热负荷（KW）-4960.041496.835流股焓变计算表单位S5S6S7描述从V0102T0101T0101至T0101温度℃387.022956.38747193.3733压力bar13.613.5844213.612摩尔汽相分率100摩尔液相分率011摩尔固相分率000焓流量Gcal/hr-12.303-6.44978-8.83101平均分子量32.0421646.0677118.01802摩尔流量kmol/hr270.0249135.0057135.0192摩尔分率质量流量kg/hr8652.1816219.4032432.778质量分率体积流量cum/hr1069.05910.761063.158643热量平衡计算一览表总计单位入出相对差摩尔流量kmol/hr270.0249270.02490质量流量kg/hr8652.1818652.1810焓Gcal/hr-12.303-15.28080.1948733.2.2换热器的能量衡算在本次工艺流程中，换热器（E0101）的能量衡算如表3-3所示：表4-3由AspenPlus模拟运算可得换热器（E0101）热量衡算表总计单位入出相对差摩尔流量kmol/hr2702700质量流量kg/hr8651.3838651.3830焓Gcal/hr-15.6442-12.303-0.213573.2.3反应器的能量衡算在本次工艺流程中，反应器（R0101）的能量衡算如表3-4所示：表4-4由AspenPlus模拟运算可得反应器（R0101）热量衡算表总计单位入出生成相对差摩尔流量kmol/hr270270.02490.024908-2.11E-16质量流量kg/hr8651.3838652.181-9.22E-05焓kW-14308.4-14308.41.44E-16主要设备的设计与选型4.1塔设备设计（T010二甲醚精制塔）4.1.1塔体结构设计参数采用AspenPlusV9.0中的ColumnInternals功能，对塔进行设计。塔体尺寸及结构如下图所示：图5-1塔体尺寸及结构从上图我们可以看出塔分为T-1和CS-1两段塔，塔盘类型为筛板。T-1段塔板类型、结构如下图所示：图5-2塔体尺寸及结构从上图我们可以看出塔分为T-1和CS-1两段塔，塔盘类型为筛板。T-1段塔板类型、结构如下图所示：图5-3T-1段塔板结构图5-4T-1段塔板尺寸由上图可知在本设计中，T-1段塔板类型选用筛孔板，我们采用的是SIEVE型塔板，每一块塔板上筛孔的总数为878个，塔板厚度6.35mm，塔板间距609.6mm，塔板直径1.3m。由Aspen模拟可得T-1段塔板结果如下表所示：表5-5T-1段塔板结果塔段起始塔板2塔段结束塔板4塔盘类型SIEVE通道数1塔盘间距0.6096meter塔段直径1.3meter塔段高度1.8288meter段压降0.020199bar塔段压头损失0.336565meter带漏液塔盘None表5-6T-1段塔板限制条件物性值单位塔盘位置最大%液泛93.887842最大%降液管持液量（充气）43.587882最大降液管负荷576.4165cum/hr/sqm2Side最大堰负荷79.58176cum/hr-meter2Side最大堰充气高度0.241663meter2最大%系统极限接近值69.870812基于鼓泡面积的最大Cs0.099717m/sec2CS-1段塔板类型、结构如下图所示：图5-7CS-1段塔板结构图5-8CS-1段塔板尺寸由上图可知在本设计中，CS-1段塔板类型选用筛孔板，我们采用的是SIEVE型塔板，每一块塔板上筛孔的总数为174个，塔板厚度3.4mm，塔板间距609.6mm，塔板直径592.7mm。由Aspen模拟可得CS-1段塔板结果如下表所示：表5-9CS-1段塔板结果塔段起始塔板5塔段结束塔板9塔盘类型SIEVE通道数1塔盘间距0.6096meter塔段直径0.592654meter塔段高度3.048meter段压降0.025725bar塔段压头损失0.345744meter带漏液塔盘None表5-10CS-1段塔板限制条件物性值单位塔盘位置最大%液泛79.93555最大%降液管持液量（充气）37.622055最大降液管负荷591.8882cum/hr/sqm5Side最大堰负荷37.98221cum/hr-meter5Side最大堰充气高度0.151169meter5最大%系统极限接近值66.176965基于鼓泡面积的最大Cs0.095303m/sec54.1.2水力学校核用AspenPlusV9.0进行水力学校核其结果如下。（1）进料位置图5-12气相质量流量随着塔板数的变化图5-13液相质量流量随着塔板数的变化可以看出气体液体的质量流量均在5块板处发生变化，证明第5块板是进料板。（2）负荷性能图本文选取部分塔板的负荷性能图进行展示。图5-14示意图图5-15第二块塔板负荷性能图图5-16第三块塔板负荷性能图图5-17第六块塔板负荷性能图图5-18第八块塔板负荷性能图（3）塔水力学校核数据一览表5-19塔水力学校核数据如下表所示值单位塔盘/填料级数8总高度meter总压头损失meter总压降bar塔段数2直径数2塔釜压降bar4.2反应器工艺设计与选型4.2.1反应器工艺计算图5-20温度随长度的变化曲线图图5-21压力随停留时间的变化曲线图温度随反应器长度的变化曲线如图4-13所示，压力随停留时间的变化曲线如图4-14所示。对两张图经过分析可得：在平推流反应器中，最高温度可以达到390℃，且温度随反应器长度的增加到一定程度再不发生变化。因为该工艺过程中反应器的类型为平推流反应器，所以反应器中任何位置上的物料各项物性参数不随时间改变，因此压力不随停留时间变化而变化恒定为1.41bar。4.2.2反应器的设计与选型此次设计所用的是平推流反应器，在反应过程中，物料保持连续稳定流动，所有物料在反应器停留时间相同，且返混为零。平推流反应器一般是管式连续流动反应器。管式反应器的长径比相对其他反应器比较大，所以其容积效率较高，对设计高转化率的工艺较为合适，全混流反应器的返混无穷大，反应速率由釜内的浓度和温度决定，不存在间歇操作中的辅助时间问题。在定态操作中，操作简单，节省人力，可用于产量大的生产过程。因此使用平推流反应器来完成本次模拟生产。车间布置设计5.1车间布置设计的目的车间布置设计在工艺设计中的地位十分重要，对于整个车间有着决定性的作用。在这一次生产工艺流程中进行车间布置设计主要是为了对厂房的有关配置、设备的放置、排列等做出一个合理的安排，决定车间、工段的长度、宽度、高度、和结构型式，策划出一个关于厂房设备，原料运输，建筑结构以及各个车间的联系的一个具体的方案。5.2车间布置设计原则（1）需要采用发达成熟的生产技术以此来保证生产过程稳定，提高产品的数量和质量，在节能环保方面做到能耗低，排废量少。（2）产品的生产设施及其运行过程和产品的质量要符合国家和地方制定的相关标准，也需要符合相应的行业标准。（3）在经济方面，要尽可能减少投资，积极采用现金的流动，采用滚动建设原则，对于投入要有规划，对于建设要分阶段，使生产在尽可能低的风险中获得最大效益。（4）坚持“预防为主，安全第一”，对于这种原则性思想要牢固树立，切实保证工程建设能够安全稳定的实施，切实落实“三同时”的规定，即同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。（5）符合现行消防，安全卫生和劳动保护等相关规范，确保项目安全生产投入使用，保障劳动过程中工人的健康和安全。（6）重视环境保护和工业卫生，要采用清洁生产工艺，对废物进行有效管理，污染物排放必须满足指标的要求，并保证其工厂运行和操作者的健康安全不受影响。[8]5.3车间布置设计的依据工程技术人员在设计时应熟悉并执行有关防火、防雷、防爆、防毒和卫生等方面最新的规范，具体规范如下设计规范：《化工工艺设计手册第四版》《化学工程师技术手册》《石油化工基础数据手册》HG/T20688-2000《化工厂初步设计深度规定》GB50016—2006建筑设计防火规范GB50160—2008石油化工企业设计防火规范GBZ1—2002工业企业设计卫生标准GBJ87—1985工业企业噪声控制设计规范GB12348—1990工业企业界噪声标准GB50058—1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范SH3011—2000石油化工工艺装置布置设计规定HG20546—1992化工装置设备布置设计规定5.4厂房建筑5.4.1厂房基础设计本次合成工艺中关于厂房的整体结构设计需要按照国家相关规定，本次工艺要求以及建筑结构本身的特性来进行综合考虑。对于厂房的整体设计要求要做到简单、灵活可变，车间可以任意改造，保证本次生产的顺利进行。5.4.2设备布置设计在车间设备布置中，主要采用集中布置和流程布置。在集中布置中是同类设备尽量布置在一块，流程布置是按照工艺流程布置主要设备，如塔和反应器等。在布置中会利用空间高度布置设备，如塔顶冷凝器和塔顶回流罐布置在不同平台等。在车间要留有足够的空地，保证物料的正常运输和摆放，避免物料导致工人摔倒，或对整个生产效率造成影响。5.5车间布置图根据以上对车间布置以及厂房的结构设计，本次生产中关于车间布置将采用露天设计，其中厂房结构为长方形，整个车间的布置图如附录所示。项目经济分析6.1投资估算项目总投资是固定资产投资，流动资金以及建设期间贷款利息的综合。以此为根据，分别对以上进行计算，最终求和便可的出项目总投资额。6.1.1固定资产投资估算设备费用的计算说明：选型设备费用采用厂家报价；非标设备费用的计算根据Aspen经济分析器模拟得到用钢量，再由设计说明书给出的设备材质调研价格，根据计算可以得出：本设计项目的设备费用通过计算为3060万元。（1）无形资产无形资产是土地使用费和技术转让费这两种费用的总和。根据此进行计算可知本设计的无形资产的花费大概是1390万元。（2）递延资产费用递延资产费用包括对建筑单位的管理费用，生产准备的费用以及装置联合启动调试的费用。由计算可知递延资产费用为210万元（3）预备费用其中基本预备费取其他固定资产的15%计算；对于涨价预备费，由于2014年的国家固定资产投资的变化不大，总体来看走势平稳。同时建设期较短因此可以忽略涨价而带来的影响。本项目中预备费用大概花费680万元。6.1.2建设期借款利息以现有银行利率6.40%为准，贷款5000万元，项目建设期为2年。则建设期借款利息为640万元。6.1.3流动资金按照类比估算法中的建设投资进行估算，其中国内外大多数化工项目的固定资产投资流动资金率为12%～20%。保险起见，本项目取20%。本项目的流动资金大概为2570万元。6.1.4项目总投资估算建设投资估算的原则：以设备及其备品备件的采购费用设为100%，以此费用作为各项费用的基准。建设总投资包括三部分，即固定资产、建设期借款利息与流动资金三部分费用，满足以下条件：建设总投资=固定资产+建设期借款利息+流动资金。由上可知固定资产为5340万元，建设期借款利息为640万元，流动资金为2570元。则项目总投资为8550万元。6.2产品成本和费用估算6.2.1生产成本（1）可变成本可变成本是随着生产的产品的产量不断变化而成本也发生变化的费用，主要包括原料、辅料的消耗，公用工程的消耗，维修费用，开发或者引进技术等。（2）固定成本固定成本是是随着生产的产品的产量不断变化成本不会发生变化的费用。主要包括工资，固定资产折旧率，车间管理费，销售费用，企业管理费，各种附加费，固定资产的贷款利息和保险费。6.2.2费用估算（1）产品生产成本估算主要包括包括直接原材料、燃料和动力、直接工资及制造费用，该项大概花费10596.09万元。（2）厂内职工工资估算该厂职工按所在部门可分为管理层、办公室、财务部、市场部、人力资源部、生产区、辅助生产区、保卫处、技术部、后勤部等。通过计算可知厂内职工总工资每年大概是1643万元。（3）折旧及摊销费用化工厂折旧率一般为6.3%，不计残值。工程费用为21456万元，则年折旧及摊费用为1351.73万元。摊销费指无形资产和递延资产在一定期限内分期摊销的费用。本项目中无形资产和递延资产在生产期的10年中摊销，总资产为2100万元，则年摊销费为210万元。（4）其他费用其他费用包括管理费用，财务费用，销售费用，分别为186万元、400万元、621.09万元。（5）年总成本和费用估算总成本费用由制造成本、管理费用、财务费用、销售费用等构成，通过计算年总成本大概为10596.09万元。6.2.3销售收入及税金（1）通过产品估算可知销售收入为20703.14万元。（2）销售税金及附加销售税金一般包括增值税、城市维护建设税、资源税、营业税和教育费附加。在本项目中采用统一的收税方式，根据工厂所在地的相关规定，销售税取27%，计算为3312.5×0.27=894.38万元。（3）现金流量表本项目中投资建厂的第一、二年为建设期，在这期间工厂的生产负荷为0。在生产期内，预计目标位第一年达到生产能力的60%，第二年达到80%，第三年后达到生产能力的100%。企业所得税为25%。表7-1现金流量见表项目建设期投产期达产期生产负荷1、2345678-22060%80%100%100%100%100%现金流入产品销售收入/万元012421.8816562.5120703.1420703.1420703.1420703.14现金流出固定资产投资/万元5340000000流动资金/万元2570000000表7-1（续）现金流量见表经营成本/万元06604.318805.7411007.1811007.1811007.1811007.18偿还本息/万元0112811281128112811280销售税金及附加/万元0536.63715.5894.38894.38894.38894.38所得税/万元03105.474140.635175.785175.785175.785175.78小计/万元791011374.4114789.8718205.3418205.3418205.3417077.34净现金流量/万元-79101047.471772.642497.82497.82497.83625.8累计现金流量/万元-7910-6862.53-5089.89-3592.09-94.292403.516029.31（4）资产损益表表7-3资产损益表序号项目投产期达产期3456生产负荷60%80%100%100%一产品销售收入/万元12421.8816562.5120703.1420703.14二总成本费用/万元6357.658476.8710596.0910596.09表7-3（续）资产损益表三销售税金及附加/万元536.63715.5894.38894.38四利润总额/万元5527.67370.149212.679212.67五所得税/万元3105.474140.635175.785175.78六税后利润/万元2422.133229.514036.894036.896.3.盈利能力分析（1）投资利润率按照化工行业标准投资利润率，可行的项目投资利润率应大于26%。根据公式可得出：投资利润率=9212.67/10596×100%=86.94%（＞26%）由上可知本设计中的投资利润率符合要求。（2）投资利税率按照化工行业标准投资利税率，可行的项目投资利税率应大于38%。通过计算：投资利税率=10107.05/8550×100%=114.2%（＞38%）因此本设计中的投资利税率符合要求。（3）BEPBEP=年固定成本/（年销售收入-年可变成本-年销售税金）×100%=3060.09/（20703.14-10596.09-894.38）=33.2%由计算可知，在其正常生产期内盈亏平衡点较低。（4）静态回收期静态投资回收期从建设开始年算起=（累计净现金流量开始出现正值的年份数）-1+（上年累计净现金流量绝对值/当年净现金流量）=7-1+94.29/2497.8=6.03年（＜14年）（化工行业标准投资利润率）由上分析，该设计的项目具有很强的抗风险能力，投资回报率以及利润率，因此从经济的角度来说是可行的。环境评价与安全性预评价7.1主要危险物质和有害因素分析7.1.1主要危险物质分析经工艺流程分析，生产过程中所涉及到的物质有CH3OH、CH4、CO、CH3OCH37.1.2有害因素分析关于此次二甲醚的合成生产，其存在的危险可能，有害因素主要包括以下几种：1.由于二甲醚本身属于有害物质且产量较大，故存在较大的安全风险。2.在生产过程中，基于各种因素如设备原因都有可能会发生危险物质泄露的重大安全事故。3.倘若发生危险物质泄露，会导致火灾、爆炸、中毒、环境污染等危害。4.作业人员在从事生产中可能会发生触电、机械伤害等危及人身安全的事故。5.自然因素也是安全风险的重要分析对象之一如地震、火灾、雷击等。7.2安全措施与建议本次二甲醚合成工艺流程中的危险因素主要有：泄露导致爆炸、中毒环境污染，工作人员触电、机械伤害以及设备高空坠落等都可能会造成重大安全事故，自然灾害也是导致重大安全事故产生的重要因素之一。所以在整个生产过程中，要制定严格的方案，保证整个生产的顺利进行以及工人的生命安全。在生产中要注意的防范因素有：禁止明火，禁止员工在车间抽烟，定期对车间的电线等设备进行检修，防止因为电线老化而造成员工触电，同时对于高空中的金属物也需要安装避雷针等。在生产前对所有工人进行岗前安全培训，使其明白最基本的注意事项，增强自我防范与保护意识。工厂也需要设计相应的应急救援预案，并定期进行相关预案演练[10]。7.3综合利用和处理措施废水处理在本次生产中所处理的主要是生产过程中产生的工业废水。化学废水通常包含盐，有机物和金属离子。废水处理的方法包括：传统的方法主要是物理和化学方法，如今处理废水的方法还有不断发展的生物处理方法和电解方法。[11]本次设