年产2.7万吨碳酸二甲化工厂设计开题报告.doc

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1、3陕西科技大学毕业设计开题报告本科生毕业设计开题报告题目：年产2.7万吨碳酸二甲酯化工厂设计姓名：王小西学号：201208010326指导教师：李磊班级：化工123所在院系：化学与化工学院3陕西科技大学毕业设计开题报告年产2.7万吨碳酸二甲酯化工厂设计1概述碳酸二甲酯（DimethylCabonate）简称DMC，常温时是一种无色透明、略有气味、微甜的液体，熔点4℃，沸点90.1℃，密度1.069g/cm3,难溶于水，但可以与醇、醚、酮等几乎所有的有机溶剂混溶。DMC在常压下和甲醇共沸，共沸温度6

2、3.8℃。DMC毒性很低，是一种符合现代"清洁工艺"要求的环保型化工原料，因此DMC的合成技术受到了国内外化工界的广泛重视。DMC的分子结构独特（CH3O-CO-OCH3），性能优异，因此具有非常广泛的用途，主要用作羰基化和甲基化试剂、汽油添加剂、合成聚碳酸酯（PC）的原料等。DMC的大规模生产就是伴随着聚碳酸酯的非光气合成工艺而发展起来的。2碳酸二甲酯的市场现状目前世界碳酸二甲酯的总生产能力约为17万t/a，产量和消费量约为9万t/a，主要的生产企业十几家。我国碳酸二甲酯的开发始于20世纪80年

3、代，早期的生产装置均采用国内开发的光气法工艺路线，装置规模在300～500t/a之间，大多建在光气生产企业内，产品以自产自用为主。20世纪90年代以后，对碳酸二甲酯的非光气法生产工艺进行了开发研究，尤其是在酯交换法工艺的研发方面投入了大量的人力、物力。我国已经基本掌握了非光气合成碳酸二甲酯的生产工艺，是目前世界上能生产碳酸二甲酯的少数几个国家之一。我国碳酸二甲酯生产企业有20多家，2002年生产能力2万t/a以上，产量约1万t/a。3碳酸二甲酯合成工艺技术概况DMC传统的生产路线为光气法，但是由于

4、光气的高毒性和腐蚀性以及氯化钠排放的环保问题而使得这一路线正逐渐被淘汰，普遍采用的合成路线有三种：以氯化铜或一氧化氮为催化剂的氧化羰基化反应、碳酸丙烯酯与甲醇的酯交换反应、尿素甲醇解反应。3.1光气法CO+Cl2→COCl2(1)2CH3OH+COCl2→CH3OC(O)OCH3+2HCl(2)2CH3ONa+COCl2→CH3OC(O)OCH3+2NaCl(3)它是合成DMC较早的方法，实际上是间接氧化羰基化过程。此法生产DMC的收率按甲醇计为90%，纯度95%以上。Ludo提出用甲醇钠与CO2

5、反应生成碳酸钠甲酯，再以甲烷使其甲基化生成DMC。光气法是传统的合成方法，工艺简单，技术成熟，虽然这些方法的DMC产率较高，但存在操作周期长，成本高，原料光气剧毒，安全性差，运输不方便，三废量大等问题，不符合新的能源和环境的发展要求。目前，光气法正在逐步被其它方法取代，属于淘汰性工艺。3.2甲醇氧化羰基化法该法以甲醇、CO、O2为原料，在催化剂作用下直接合成DMC，其反应式如下:3陕西科技大学毕业设计开题报告CO+1/2O2+2CH3OH→CH3OC(O)OCH3+H2O根据使用的催化剂不同，主要

6、有以下2种不同的工艺路线。3.2.1液相法该法是以甲醇、CO和氧气为原料的均相反应，CuCl为催化剂。反应分2步进行:氧化反应:2CuCl+2CH3OH+1/2O2→2Cu(CH3O)Cl+H2O还原反应:2Cu(CH3O)Cl+CO→CH3OC(O)OCH3+2CuCl3.2.2气相法其化学原理与液相法相同。所用催化剂为Pd-Cl2、CuCl/C固体催化剂，反应也是分2步进行:氧化反应:2NO+2CH3OH+1/2O2→2CH3ONO+H2O还原反应:CO+2CH3ONO→CH3OC(O)OCH

7、3+2NO气相法目前仍处于试验研究阶段，常压操作，生产稳定性高，催化剂活性高，甲醇转化率高，但是反应中使用含氮氧化物，对设备腐蚀严重，且DMC与草酸二甲酯分离困难，催化剂比较贵，寿命达不到工业化生产的要求。这些缺点限制了DMC工业化生产的发展。液相法已经实现了工业化生产，生产安全性高，缺点是由于反应副产物主要是水，水对催化剂影响较大，所以甲醇单程转化率较低。另外，卤化物催化剂中引入氯离子，腐蚀性强，催化剂寿命短。3.1酯交换法酯交换法是以碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯与甲醇酯交换反应生产碳酸二甲酯，同时联

8、产乙二醇或丙二醇。碳酸乙烯酯是以环氧乙烷与二氧化碳合成的，碳酸丙烯酯则是以环氧丙烷与二氧化碳合成的。3.3.1碳酸乙烯酯与甲醇酯交换法(CH2O)2CO+2CH3OH→(CH3O)2CO+HOCH2CH2OH该技术的经济性对原料环氧乙烷和副产品乙二醇的价格比较敏感。其生产能力受原料的丰富程度影响较大。3.3.2碳酸丙烯Na(PC)与甲醇的酯交换法C4H6O3+2CH3OH→(CH3O)2CO+CH3CHOHCH2OH总体说来，酯交换法(以环氧烷为耦合剂的C02和甲醇间接合成法)具有