探索尿素醇解法生产碳酸二甲酯的催化精馏过程设计

《探索尿素醇解法生产碳酸二甲酯的催化精馏过程设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学硕士学位论文尿素醇解法生产碳酸二甲酯的催化精馏过程设计姓名：董满祥申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：马智;李成贵20070101摘要碳酸二甲酯(DimethlyCarbonate，简称DMC)是近年来颇受重视的一种用途广泛的绿色基础化工原料，近十年来，全世界的产量增加了近20倍。1992年DMC在欧洲被登录为非毒性化学品，大大推进了DMC的应用进程。本论文在中国科学院山西煤炭化学研究所尿素醇解法合成碳酸二甲酯研究的基础上，通过分子模拟计算了尿素和甲醇分子的电荷分布情况，结合有机化学理论分析和验证了固体碱催化剂催化尿素和甲醇合成碳酸二甲酯的反

2、应机理及其可行性。用Benson基团贡献法计算了尿素醇解反应的熟力学平衡常数和平衡转化率，结果显示第一步尿素同一分子甲醇反应生成氨基甲酸甲酯(MC)的反应是热力学上有利的，而第二步氨基甲酸甲酯同甲醇的反应在热力学上不利。根据中试实验数据，进行了尿素醇解法合成碳酸二甲酯的整体流程设计。该流程包括尿素溶解、催化精馏、常压提浓、加压精馏、常压精馏、氨回收、甲醇回收以及结晶物的处理工序。文章主要针对在该工艺过程中关键的工序—催化精馏系统进行了研究，并进一步对改迸型催化剂进行了中试验证和操作条件的对比优化；对中试过程中出现的问题进行了理论分析和讨论，提出设置两个不同

3、结构的反应器复合的反应段、侧线采出碳酸二甲酯和甲醇的共沸物、延长降液管停留时间、采用热水冷却，提高塔顶冷凝器的冷凝温度，以延长操作周期等工业化设计思路；进行了全过程的流程模拟计算，模拟数据与中试实验数据吻合较好，表明尿素和甲醇在固体碱催化剂的催化作用下合成碳酸二甲酯，并通过常压精馏一加压精馏一常压精馏分离制取碳酸二甲酯的流程可行。关键词：碳酸二甲醅；尿素；甲醇；催化精馏塔；流程模拟；I业设计AbstractDimethylcarbonate(DMC)isanattractivegreenchemicalduetoitswideapplication．Int

4、helastdecade，worldDMCyieldhasincreasedmorethan20times．In1992，DMCisregisteredinEuropeaSanon-toxicchemical，whichgreatlypromotedDMCapplicationprocedure．Inthisthesis，whichisbasedontheresearchresultofDMCsynthesisbymeansofureamethanolysisfromChineseAcademyShanxiCoalChemicalResearchInsti

5、tute，theelectricchargedistributionofmethanolandureaiscalculatedviamolecularmodeling，thereactionmechanismandpossibilityofsynthesisofDMCfromureaandmethanolunderthecatalysisofsolidbasecatalysisisanalyzedandproved．TheequilibriumconstantSandconversioncalculatedwithBeusonmethodshowedtha

6、tmethylcarbamate(MC)couldbesynthesizedeasilybythereactionofureaandmethanolinfirststep，butitwasdifficulttoconvertintoDMCinsecondstepinthermodynamics．Accordingtopilotexperimentdata,theoverallprocessdesignisconfiguredforDMCsynthesisbymeallsofureamethanolysis．Thewholeprocessconsis；tso

7、fsuchsectionsasureasolution,catalyticdistillation，atmosphericconcentration，pressurizeddistillation，atmosphericdistillation,ammoniarecover,methanolrecoverandcrystaltreatment．In也isthesis，astudyonthekeysection-----vatalyticdistillationaswellasacomparisonandoptimizationbetweenpilotexp

8、erimentandoperationconditionsarem