2万吨直接尿素醇解法合成DMC精制工段初步设计说明.doc
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1、摘要碳酸二甲酯(DimethylCarbonate,简称 DMC):常温下为透明液体,略带香味。难溶于水,但能与醇、酮、酯等任意 比混溶。DMC 毒性很小,对金属基本上无腐蚀性。DMC 具有酯的通性,可与水 发生水解反应;可与含活泼氢基团的醇、酚、胺、酯等化合物反应;与二元醇或 二元酚反应生成聚碳酸酯。DMC 分子中含有羰基、甲基、甲氧基等基团,具有 良好的反应性能,可代替剧毒的光气、硫酸二甲酯、氯甲烷等作为羰基化剂、甲 基化剂和甲氧基化剂,成为开发一系列洁净化工工艺的新基块。设计4万吨/年碳酸二甲酯的工厂设计。本次设计我选用尿素直接醇解法其 特点如下:(1)原料廉价易得;(2 )工艺简单,易
2、于操作;(3 )反应产生的氨气 可以回收利用,对环境友好,绿色无污染;(4 )反应过程无水生产,避免了甲醇 DMC水这复杂体系的分离问题,使后续分离提纯简单化。关键词:碳酸二甲酯;合成工艺流程AbstractDMC (Dimethyl Carbonate, referred to as DMC): chemical formula CH3 OCOOCH3 a transparent liquid at room temperature, slightly fragrant.Insoluble in water, but with alcohols, ketones, esters and ot
3、her any more than compatibility. DMC toxicity is very small, essentially non-corrosive metal. DMC continuity with the ester, the hydrolysis reaction with water; can be used with active hydrogen groups with alcohols, phenols, amines, esters and other compounds reaction; and diols or polycarbonate dua
4、l phenol reaction. DMC molecules containing carbonyl, methyl, methoxy and other groups, has a good reaction performance, can replace the highly toxic phosgene, dimethyl sulfate, carbonyl chloride, et c., as agent, methyl and methoxy agent Based agent, a chemical process developed a new series of cle
5、an blocks. The design I chose direct alcoholysis of urea following features: (1) cheap and readily available raw materials; (2) process is simple, easy to operate; (3) the reaction of ammonia can be recycled, environmentally friendly, green pollution-free; (4) The reaction of water producti on, to a
6、void the complexity of methanol-DMC-water separation system, the subsequent sepa ration and purificatio n of simplicity. Through this experiment, I learned to design a production plant in the process of dimethyl carbonate in the whole process. Keywords :DMC Dimethyl ;CarbonateSynthesis Process目录摘要IA
7、bstractII第1章 绪论11.1 项目概述11.2 建设背景11.3 产品简介21.3.1 产品用途21.3.2 国内外发展21.3.3 市场需求31.4 工艺路线31.4.1 光气法41.4.2 甲醇氧化羰基化法41.4.3 酯交换法41.4.4 尿素醇解法51.4.5 工艺路线比较61.5 工作依据61.6 厂址选择71.6.1 选择原则71.6.2 厂址选择71.6.3 城市概况81.7 生产制度与生产规模81.7.1 生产规模81.7.2 生产制度81.8 产品规格91.9 经济数据核算9第2章 工艺设计与计算102.1 工艺原理102.2 工艺流程描述102.2.1 工艺流程简
8、图102.2.2 工艺流程说明112.3 物料衡算112.3.1 精馏塔112.3.2萃取精馏塔122.3.3 萃取剂回收塔132.4 热量衡算132.4.1 MC精馏塔142.4.2 萃取精馏塔142.4.2 萃取剂回收塔15第3章 设备选型163.1 选型的原则163.2 精馏萃取塔的计算及选型163.2.1 工艺设计163.2.2 塔和塔板主要工艺尺寸的设计:173.3 换热器计算及选型243.3.1 确定生产任务243.3.2 确定物性数据243.3.3 计算总传热系数253.3.4 换热器核算27第4章 设备一览表32第5章 车间设备布置设计365.1 平面布局方案365.2 厂区组
9、成365.3 设计思路365.4 工厂运输设计37第6章 自动控制386.1 主要的控制原理386.2 自动控制的内容386.2.1 程序控制系统386.2.2 自动检测系统386.2.3 自动控制系统386.2.4 自动信号(报警)和保护系统39第7章 安全生产与环境保护407.1安全生产407.1.1 有害因素407.1.2 危险因素407.2 劳动安全措施407.2.1 基本要求407.2.2 基本措施417.3 环保措施417.3.1 建设期污染防治措施417.3.2 运营期污染防治措施417.3.3 饮用水源保护42第8章 公用工程438.1 供电438.1.1 照明系统438.1.
10、2 电气设备的结构型式438.1.3 电信工程438.2 供水448.2.1 生产水源448.2.2 生活水源448.2.3 消防水源448.2.4 室内给水系统448.2.5 室外给水系统448.2.6 消防给水系统448.2.7 生活排水系统458.2.8 雨水排水系统458.2.9 其它用水458.3 供热458.3.1 概述458.3.2 热公用工程458.3.3 冷公用工程45结束语46致谢47参考文献48第1章 绪论1.1 项目概述项目名称:2万吨/年直接尿素醇解法合成DMC精制工段初步设计建设地点:齐齐哈尔市建设工期:2年项目内容:本项目是大庆石化总厂年产2万吨碳酸二甲酯的项目,
11、该项目主要是以尿素和甲醇为原料生产碳酸二甲酯。本项目的产品规模定位在年产2万吨碳酸二甲酯。整个项目的注册资金为8811万元人民币,由总公司注入自有资金。项目建设进度在考虑建设过程中的各环节时间安排情况和干扰因素的影响,建设期定为两年。1.2 建设背景化学工业的发展,在为人类提供丰富多彩的物质享受同时,也在严重的破坏人类赖以生存的环境。大气酸化、江河污染、温室效应加剧、臭氧层破坏等等,都在导致环境恶化,损害人类的健康,威胁着人类可持续发展的空间。从各种统计数据来看,环境恶化已成不争的事实,迫切需要人类采取措施保护环境。20世纪90年代后期, 绿色化学的兴起为人类解决化学工业对环境污染问题提供了有
12、效的手段。国内外绿色化学的研究工作主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化展开的,如图所示。随着人们环保意识的加强和可持续发展战略的实施,许多传统的化学工业因环境污染等问题而面临着严峻的挑战。而利用化学原理和方法从根本上减少或消除传统工业对环境的污染,并改善人类生存环境和大幅度提高经济效益的绿色化学工业则正在全球蓬勃兴起。碳酸二甲酯作为一种重要的化工原料,在国内外都长期处于供不应求的状态,而且目前国内外现有的碳酸二甲酯生产装置不仅生产效率低,而且对环境均有不同程度的污染。1.3 产品简介碳酸二甲酯(简称DMC)分子式(CH3O)2CO,分子量90.08,相对密度1.070,折射率1
13、.3697,熔点4,沸点90.1。常温下为无色液体,略带香味,具有可燃性。微溶于水,与水可行成共沸物,可与醇、醚、酮等几乎所有有机溶剂混溶。DMC毒性很低,1992年DMC在欧洲通过了非毒性化学药品的注册登记,是无毒无公害的主要化工原料和产品之一1,但在贮运上仍需按易燃有毒物品对待1.3.1 产品用途(1)生产二甘醇双烯丙基碳酸酯(ADC/透明树脂) ADC有优良的光学特性、耐磨性、耐菌性、轻型,是一种热固性树脂。它可代替玻璃,用作眼镜透镜及光电子材料。原先是以丙烯醇、二乙基乙二醇及光气为原料制造的。用DMC代替光气,由于DMC低毒、无腐蚀,减轻了设备制造、操作管理及废物处理等方面的技术要求。
14、更为重要的是,能较容易地制造高品质产品。因此正在开辟用作精密光电子材料等新领域。 (2)生产甲氨基甲酸萘酯(杀虫剂原料) 原采用-萘酚和甲基异氰酸酯为原料或-萘酚和光气经由氯甲酸酯制造的。但是上述两条途径均有危险。1984年印度帕巴拉邦大爆炸,就是实例。使用DMC就能安全地与萘酚反应,制成甲氨基甲酸萘酯。 (3)制造苯甲醚(香料等的原料) 原工艺是以苯酚和硫酸二甲酯为原料,但存在副产物难处理等问题。用DMC代替DMS制造苯甲醚,可以解决上述问题,且收率有所提高。 总之,随着环保意识的加强,DMC的用途将越来越宽。可以确信,以DMC为核心,会形成各种衍生物群体,形成整个化学工业的一个重要产品类别
15、。 1.3.2 国内外发展世界范围内,国外DMC 的生产能力已超过55 万,其中西欧占3125,日本占25,美国占4375。主要生产厂家为:美国的PPG、法国的SNPE、德国的BASF、意大利的ENI、日本的Daicel 和宇部兴产等公司。目前,我国碳酸二甲酯总生产能力约25 万吨/年,现有碳酸二甲酯生产厂家约10 余家,其中较大规模的有朝阳化工集团、锦西炼油化工总厂、山东泰丰矿业集团、铜陵有色金属公司、山东石大胜华、山东海科科技股份公司,泰兴市凤鸣化工,湖北兴发化工集团股份有限公司,山东维尔斯化工有限公司,东营市海科新源化工有限责任公司,山东德普化工科技有限公司,中科化工分公司等。短短的2
16、年左右时间,中国一跃成为DMC 的生产大国。但值得关注的是:目前国内不少厂家争相在该领域投资,而酯交换法的原料依赖于石化,且工艺复杂,投资额较大,经济性不理想,尽管国外工艺早就成熟,但国外公司采用此工艺进行大规模生产的并不多见。1.3.3 市场需求随着国民经济各行各业的发展和环保要求的日益严格,DMC 的消耗量将急剧上升。2001年世界上DMC 的主要应用领域是聚碳酸酯的合成,消耗量约为5 万吨,约占总消耗量的56.1%,医药消耗量约为2.0 万吨,约占22.5%,农药消费量0.7 万吨,约占7.9%,其他方面的消耗量约为1.2 万吨,约占13.5%,2002 年的DMC 消耗量增长至10.1
17、 万吨,其中医药行业的增长较快。预计全球DMC 的市场需要量将以11%左右的速度快速增长。2010 年,世界DMC 的年需求量约30-40 万吨,预计到2015 年,世界DMC 的年需求量将达到45 万吨。DMC 潜在市场十分巨大,据统计,世界上每年仅取代光气和硫酸二甲酯就需要200 万t 以上的碳酸二甲酯;全部采用碳酸二甲酯生产聚碳酸酯的话,则需要30 万t;如采用作为汽油添加剂潜在用途市场打开后,则年需要630 万t。近几年来,由于碳酸二甲酯深加工的下游产品聚碳酸酯(PC),聚氨酯,汽油添加剂,高能电池电解液等市场发展迅速,市场需求潜力不断加大,欧洲、北美、南非、韩国和日本等国家和地区的新
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