化工工艺课程设计--碳酸二甲酯工厂设计

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1、化工工艺课程设计 I 引 言 1 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甲醇氧化羰基化法流程 9 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

2、. 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 (A)车间布置的基本原则 . 18 化工工艺课程设计 II 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 化工工艺课程设计 1 引 言 碳酸二甲酯( Dimethyl carbonate, 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

3、 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

4、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

5、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

6、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90 91、42 (1.60 104Pa)。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=6 40012 800 mg/kg， 与甲醇 （LD50=3 000mg/kg） 相比， 应该认为是安全的。以DMC 为原料可合成食品添剂、抗 氧化剂、植物保护剂、高级树脂、燃料和药物中间体、表面活性剂等， 是有机合成的 “新基块”。 1.2.2 碳酸二甲酯的用途 它可作为溶剂;由于本品