年产2万吨碳酸二甲酯生产工艺设计开题报告

1. 研究目的与意义

碳酸二甲酯被认为是新近崛起的极具发展前景的绿色化工产品,在溶剂、汽油柴油添加剂、锂离子电解液以及化学合成等领域应用广泛。

目前国内外生产碳酸二甲酯的方法有光气法、酯交换法、甲醇气相氧化羰基化法、甲醇液相氧化羰基化法、尿素醇解法等。

尿素醇解法的原料尿素和甲醇来源广泛且价廉，工艺过程中无水生成，省去后续甲醇--水共沸体系分离，且利用二氧化碳，减少温室效应，故本设计采用尿素直接醇解工艺制备碳酸二甲酯,反应过程分为两步,尿素与甲醇反应生成氨基甲酸酯,氨基甲酸酯与甲醇反应生成碳酸二甲酯,分别采用第一反应器和催化精馏反应塔设备实现反应过程。

2. 研究内容和预期目标

设计工作的主要内容有：工艺路线比较,工艺流程确定,工艺设备计算及选型,车间设备布置。设计成果主要包括：设计说明书,物料流程图,带控制点的工艺流程图,工艺设备一览表,车间设备布置图以及设备图若干。

能够独立完成论文的研究内容，设计思路清楚，计算过程正确，设计图纸规范（至少2张图纸手绘）。

（2）能够查阅专业文献，了解国内外的研究现状，独立完成论文中的文献综述

3. 研究的方法与步骤

碳酸二甲酯（dmc）是一种符合现代“清洁工艺”要求的环保型有机化工原料，是国际社会一致认定的绿色化工产品之一。目前工业化生产 dmc 的工艺，国外以光气法和甲醇氧化羰基化法为主，如美国 ppg、法国 snpe、德国 basf 等公司为光气法生产工艺，意大利 enl、日本 daicl、日本宇部兴产等公司则以氧化羰基化法为主；而我国是以光气法和酯交换法生产工艺为主

光气法工艺成熟并工业化,反应分3步进行:过量co和cl2反应制备光气;光气与甲醇反应制备氯甲酸甲酯;氯甲酸甲酯与甲醇反应得dmc。 20世纪80～ 90年代,我国普遍采用光气法制备dmc,但由于该法为高压液相反应,存在原料光气有剧毒、反应操作周期长、副产物盐酸腐蚀性大、设备费用高等缺点,已逐步被淘汰。

甲醇氧化羰基化法甲醇氧化羰基化法以甲醇、co和o2为原料,在催化剂存在下直接合成dmc。由于采用的催化体系不同,该工艺又分为甲醇液相氧化羰基化法和甲醇气相氧化羰基化法。甲醇液相氧化羰基化法该法由意大利eni集团化学合成公司于1983年实现工业化:以甲醇、co和氧气为原料进行均相反应,以氯化亚铜为催化剂,以甲醇计,dmc的选择性为98%,单程收率32%,总收率95%。该法优点是生产安全性高,产品收率高。缺点是反应生成的甲醇单程转化率较低,且dmc的分离和催化剂的循环利用需要复杂的分离技术。另外,催化剂中引入氯离子,腐蚀性强,催化剂寿命短。甲醇气相氧化羰基化法美国dow化学公司1986年开发了甲醇气相氧化羰基化法技术,但催化剂极易失活。日本宇部兴产公司于1992年开发了低压法。该法以吸附在活性炭上的pdcl2/cucl2为催化剂,在反应温度110～ 130℃、压力0.2～ 0.5mpa的条件下,产品纯度可达99%以上,dmc选择性按co计为96%。该法的主要优点是使用亚硝酸甲酯合成dmc,反应在无水条件下进行,催化剂寿命较高。该工艺的缺点是生成亚硝酸甲酯的反应是快速强放热反应,反应物的混合组分易发生爆炸,且引入了有毒的no, 并产生副产物草酸二甲酯。

4. 参考文献

[1] 路秀林，王者相.化工设备设计全书塔设备【m】．北京：化学工业出版社.2004年1月，第1版

[2]吉林化学工业公司设计院，化学工业部化工设计公司主编.化工工艺算图（第二册）物性数据计算【m】.北京：化学工业出版社.2002年8月，第2版

[3]潘国昌，郭庆风.化工设备设计【m】.北京：清华大学出版社.1996年12月，第1版

5. 计划与进度安排

第2-3周查阅文献，了解论文的研究内容，确定设计思路和工艺流程，整理化设计室，借阅工具书，确定物性数据或其计算方法，写出开题报告并完成外文文献翻译。

第4-14周编写设计说明书，设计图纸规范画出