化学工艺课程设计-年产7万吨碳酸二甲酯工艺设计

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1、化工工艺课程设计化学工艺课程设计题目：年产7万吨碳酸二甲酯工艺设计学院:化学与材料工程学院专业:化学工程与工艺班级:14化工组长:组员:指导老师:完成日期:III化工工艺课程设计引　　言11总论21.1设计项目21.2碳酸二甲酯的性质和用途21.2.1碳酸二甲酯的性质21.2.2碳酸二甲酯的用途22碳酸二甲酯的制备方法42.1酯交换法42.1.1碳酸乙烯酯法43.大工艺路线的比较73.1本设计所选工艺方案83.2甲醇氧化羰基化法流程94主要设备计算和选型134.1精馏塔的设计134.2精馏塔设计计算144.2.1换热器的设计14(A)反应釜的计算与选型

2、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174.3.1车间布置设计18III化工工艺课程设计(A)车间布置的基本原则184.3.2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30III化工工艺课程设计引言碳酸二甲酯(Dimethylcarbonate，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

3、加剂及溶剂中均有广泛用途。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，也可用于制造磁带

4、、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物，随着世界各国对环境

5、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。1化工工艺课程设计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碳酸二甲酯的性质(CH3O)2C=O，无色

6、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2～4℃。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

7、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=6400～12800mg/kg，与甲醇（LD50=3000mg/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；由于本品毒性极低，广泛用作医药原料，生产呋喃唑酮；农药的中间体，制备杀虫剂“西维因”(又称“胺甲萘”，Carbanyl)、杀螨剂“呋喃丹”，用于蔬菜、果树、棉花的病虫害防治；制备磷酸二苯酯，用作聚碳酸酯的原料，聚碳酸酯广泛用作

8、工程塑料及光学材料；用作异氰酸酯的原料，由异氰酸酯可生产聚氨酯；用作生产热固性树脂烯丙基二甘醇