1、化工工艺课程设计 I 化学工艺课程设计化学工艺课程设计 题 目： 年产 7 万吨碳酸二甲酯工艺设计 学 院: 化学与材料工程学院 专 业: 化学工程与工艺 班 级: 14 化工 组 长: 组 员: 指导老师: 完成日期: 化工工艺课程设计 II 引 言 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 1 总论 . 2 1.1设计项目 . 2 1.2碳酸二甲酯的性质和用途 2 1.2.1 碳酸二甲酯的性质 . 2 1.2.2 碳酸二甲酯的用途 . 2 2 碳酸二甲酯的制备方法 4 2.1酯交换法. 4 2.1.1 碳酸乙烯酯法. 4 3.大工艺路线的比较 . 7 3.1本设计所选工艺方案 8 3.2甲醇
2、氧化羰基化法流程 8 4 主要设备计算和选型 13 4.1精馏塔的设计 . 13 4.2精馏塔设计计算 . 14 4.2.1 换热器的设计. 14 (A)反应釜的计算与选型 14 (a)确定反应釜体积 . 14 (b)反应釜选型 . 15 (d)确定反应釜夹套材料和壁厚 16 (e)确定反应釜内筒的壁厚和材料 17 (B)泵的选型 17 (a)泵的选型说明 . 17 4.3.1 车间布置设计. 18 化工工艺课程设计 III (A)车间布置的基本原则. 18 4.3.2 安全与环保 19 (A)安全 . 19 (B)环保 19 参考文献 21 附录 A设备一览表 24 致 谢 30 化工工艺课
3、程设计 1 引言 碳酸二甲酯(Dimethylcarbonate，简称为DMC)是无毒无公害的主要工原料和产 品之一，一种新型的绿色有机合成中间体，被称为/21世纪有机合成领域的新基块 0。它在农药、医药、高分子合成、燃料添加剂及溶剂中均有广泛用途。由于生产和 使用DMC的过程中，极少产生对环境的污染，因此，DMC已日益受到人们的重视，并 将得到越来越广泛的应用。DMC是一种重要的有机合成中间体，其结构中含有甲基、 甲氧基、羰基、甲氧基羰基，因而具有良好的反应活性，能与酚、醇、胺、肼、酯 类化合物发生反应，生成许多重要的化工产品。DMC可代替有毒的硫酸二甲酯作甲基 化剂，制备苯甲醚(苯甲醚是重
4、要的农药、医药中间体)，还可用作油脂工业抗氧化 剂、食用香料等，以及生产主要用于照相印刷中作显影液的四甲基醇(TMAH)。可代 替有剧毒的光气作羰基化剂，合成如聚碳酸酯等工程材料，也可用于制造磁带、磁 盘等光电子产品。另外，由于DVD等高档视听产品的普及，光盘需求量大幅提高，对 以DMC为原料生产的聚碳酸酯的需求将不断增大，因而用在此方面的DMC用量会大幅 上升。DMC还可用于生产烯丙基二甘醇碳酸酯(ADC)。ADC是一种性能优异的热固性树 脂，可替代玻璃用于眼镜片和光电材料等新的领域，代替各种有毒溶剂(苯、甲苯) 作涂料、油漆的溶剂，也可代替甲基叔丁基醚作汽油添加剂。DMC的分子量含氧高达
5、53%，且辛烷值高，可用作汽油添加剂，以增加汽油含氧量，提高燃烧效率，降低毒 性尾气排放，这些方面都要优于MTBE。DMC还是与环境友好的绿色化合物，随着世界 各国对环境污染的日益重视，利用DMC的特性及将其作为合成中间体开发绿色化工产 品，有着巨大的吸引力和市场潜力。设计7万吨/年碳酸二甲酯的工厂设计，本次设计 我选用甲醇氧化羰基法。通过本次实验，我学习到了工厂设计一套生产碳酸二甲酯的工 艺流程的整个过程。 化工工艺课程设计 2 1 总论总论 1.1 设计项目 本课题以某石油化工厂尿素和甲醇为原料，进行年产 70000 吨工业碳酸二甲酯装置 的工业设计，并提交设计说明书及相关工程图纸。配管设
6、计采用PDSOFT 三维管道设 计与管理系统辅助设计，年工作时间大于8700小时。 1.2 碳酸二甲酯的性质和用途 1.2.1 碳酸二甲酯的性质 (CH3O)2C=O，无色液体，有香味。相对密度1.065(17)，熔点-0.5，沸点90.6。 不溶于水，溶于许多有机溶剂，可混合于酸类和碱类。又称碳酸甲酯，简称DMC。无 色透明液体。相对分子质量90.08。相对密度1.0694。熔点24。沸点9091、 42(1.60104Pa)。闪点21.7、16.7(闭式)。折射率1.3687。溶于水(20时 13.9)、丙酮、氯仿、甲苯，易溶于乙醇、无机酸和碱溶液。化学反应性强，可以提供 甲基化基、羰基化基及酰基化基，以取代对环境有污染的光气、硫酸二甲酯等，受到广 泛注意。通过对它的毒性进行研究后发现，DMC的毒性远远小于目前常用的化工原料 （光气、硫酸二甲酯），与大白鼠、小白鼠经口致死中量LD50=6400
