年产3万吨碳酸二甲酯的合成项目
摘要
碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，简称DMC)：化学式CH3OCOOCH3，分子量为90.08，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3万吨/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，易于操作；（3）反应产生的氨气可以回收利用，对环境友好，绿无污染；（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。
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。
关键词：碳酸二甲酯，合成，工艺流程
Abstract
DMC (Dimethyl Carbonate, referred to as DMC): chemical formula CH3OCOOCH3, molecular weight of 90.08, a transparent liquid at room temperature, slightly fragrant.Insoluble in water, but with alcohols, ketones, esters and other 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 dual 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, etc., as agent, methyl and methoxy agent Based agent, a chemical process developed a new series of clean 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 production, to avoid the complexity of methanol-DMC-water separation system, the subsequent separation and purification 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 Carbonate Synthesis Process
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目录
摘要 (1)
ABSTRACT (2)
1.总论 (5)
1.1设计项目 (5)
1.2 碳酸二甲酯的性质和用途 (5)
1.3设计原则 (5)
2 碳酸二甲酯生产工艺设计 (5)
2.1工艺方案的选择 (5)
2.2 碳酸二甲酯生产工艺 (6)
2.2.1 反应流程 (6)
2.2.2反应条件及能耗 (7)
2.2.3反应主要设备 (7)
2.2.4催化剂的比较与选择 (7)
3 物料衡算 (8)
3.1流程简述 (8)
3.2碳酸二甲酯合成及分离工段 (8)
3.3反应精馏塔物料衡算 (9)
3.4共沸精馏塔物料衡算 (10)
3.5萃取精馏塔物料衡算 (10)
3.6萃取剂回收塔物料衡算 (11)
3.7DMC精制塔物料衡算 (12)
3.8甲醇精制塔物料衡算 (12)
3.9总流程物料衡算 (13)
4 主要设备设计与选型 (15)
4.1换热器的设计 (15)
4.2 精馏塔的设计举例 (17)
4.2.1精馏塔T5设计数据 (17)
4.2.2计算过程： (19)
4.2.3 反应精馏塔 (21)
4.3泵的选型举例 (22)
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附录 (24)
参考文献 (27)
声明 (29)
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1.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30000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。工艺设计流程模拟采用Aspen或Pro/II软件进行计算。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
碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，简称DMC)：化学式CH3OCOOCH3，分子量为90.08，常温下为透明
reaction mass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。碳酸二甲酯是一种新兴的绿基础化学原料，可以满足当前清洁工艺的要求，符合可持续发展的战略趋势，同时兼具多种优良性能。
1.3设计原则
由于化工厂的投资建设，要考虑到环境、技术可行性等各方面的因素。
2 碳酸二甲酯生产工艺设计
2.1工艺方案的选择
目前国内外生产碳酸二甲酯的方法主要有光气甲醇法、光气醇钠法、甲醇酯交换法、二氧化碳直接合成法、尿素直接醇解法、尿素间接醇解法以及甲醇氧化羰基法。本次实验我采用尿素直接醇解法，尿素直接醇解法有如下特点：（1）原料廉价易得；
（2）工艺简单，易于操作；
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