2萬噸年碳酸二甲酯精制工段化工工藝設計開題報告

1、<p><b>　　材料與化學工程學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文開題報告</b></p><p>　　題 目： 2萬噸/年碳酸二甲酯精制工段化工工藝設計-萃取劑回收塔工藝設計及設備設計 </p><p><b>　　2

2、012年3月</b></p><p>　　畢 業(yè) 論 文（設 計）開 題 報 告</p><p>　一、課題的目的與意義碳酸二甲酯(簡稱DMC)，分子式(CHO)2CO，是一種無色透明液體，無味無毒，化學反應性能好，無腐蝕性、使用安全、運輸方便。在農(nóng)藥、醫(yī)藥、有機合成、溶劑、增氧機、塑料、染料、電子化學品、食品添加劑等領域中有著廣泛的應用，已引起國內(nèi)外化工界的高度重視[1]。碳

3、酸二甲酯的物理性質(zhì)：無色液體，有芳香氣味，蒸汽壓為6.27KPa/20℃；熔點0.5℃，沸點90℃，溶解性：不溶于水，可混溶于多數(shù)有機溶劑、酸、堿；密度：相對密度（水=1）1.07；相對密度（空氣=1）3.1，穩(wěn)定性：穩(wěn)定，危險標記7（易燃液體），主要用途：用作溶劑，用于有機合成代替光氣作羰基化劑，光氣雖然反應活性較高，但是它的劇毒和高腐蝕性副產(chǎn)物使其面臨巨大的環(huán)保壓力，因此將會逐漸被淘汰；而DMC具有類似的親核反應中心，當DMC的羰基

4、受到親核攻擊時，?；?氧鍵斷裂，形成羰基化合物，副產(chǎn)物為甲醇，因此可以代替光氣成為一種安全的反應試劑合成碳酸衍生物，如氨基甲酸酯類農(nóng)藥、聚碳酸酯、異氫酸酯等，其中聚碳酸酯將是DMC需求量最大的領域。代替硫酸二甲酯作甲基化劑，由于與光氣類似的原因，DMC也面臨被淘汰的壓力，而DMC</p><p>　二、研究現(xiàn)狀和前景展望目前國內(nèi)合成碳酸二甲酯的方法有用二氧化碳與環(huán)氧乙烷反應生成碳酸丙烯酯在與甲醇酯交換、光氣甲醇法

5、、光氣甲醇鈉法、硫酸二甲酯與碳酸鈉在催化劑存在下進行酯交換、甲醇液相氧化羰基法、甲醇氣體氧化羰基法、甲醇二氧化碳法等。DMC的研究開發(fā)過程大致經(jīng)歷了四個階段。最初階段是20世紀年代，由 Hood Mundor 用光氣和甲醇合成了DMC，以后有改進為由光氣和甲醇鈉反應合成DMC。這一階段的合成只能維持小規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，而且這些制備方法需要用光氣，操作安全要求，原料劇毒，工藝復雜，腐蝕設備，環(huán)境污染，已經(jīng)逐步被淘汰，第二階段是Ugo Rom

6、ano在長期研究糖基化的基礎上，于1979年研究成功由co，氧氣和甲醇液相糖基化生產(chǎn)DMC的技術(shù)，20世紀80年代中期，意大利ENI研究公司首先實現(xiàn)工業(yè)化。這一時期DMC合成技術(shù)和應用研究逐步深入，是DMC研究的重要階段。第三階段是20世紀80年代末到90年代初的大力發(fā)展階段。這一階段各階段大公司紛紛推出了自己的羰基化，酯交換等非光氣法DMC生產(chǎn)技術(shù)和研究成果。第四階段是進入21世紀，酯交換法大力發(fā)展，大噸位的裝置在國內(nèi)外一套接一套投產(chǎn)

7、，下</p><p>　三、課題主要內(nèi)容、擬解決的問題、研究特色和創(chuàng)新之處綜合碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝可以看出：無論是甲醇光氣法，還是醇鈉光氣法，都是比較古老的方法、工藝復雜、設備腐蝕嚴重、污染環(huán)境，不宜采用。本設計采用CO2和甲醇為原料直接合成碳酸二甲酯，先將甲醇和金屬鎂粉置于常壓或低壓容器中反應生成甲氧基鎂和氫氣，回收氫氣，然后將甲氧基鎂放入高壓反應器中，通入甲醇、CO2氣體和臨界溫度低于CO2臨界溫度的氣體，經(jīng)過

8、開車階段反應6-7h連續(xù)攪拌反應后，開始從高壓反應釜中取出氣相產(chǎn)物，并使之流過透平機壓縮CO2循環(huán)回系統(tǒng)，反應物甲醇用高壓泵送入高壓釜釜底，氣相產(chǎn)物再經(jīng)過除水塔、初蒸餾塔、萃取精餾塔和萃取劑再生精餾塔分離出甲醇、水和高純度DMC，形成一個連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)。在CO2和甲醇直接合成DMC的反應中，CO2既作溶劑，又作為反應介質(zhì)參與反應。CO2和甲醇直接合成法的整個反應路線是原子經(jīng)濟型反應，原料廉價易得，無污染，產(chǎn)物分離容易，極具發(fā)展?jié)摿?。由超臨

9、界狀態(tài)CO2和甲醇直接合成DMC的方法（直接法），由于原料CO2是地球上儲量最為豐富的碳資源之一，無毒、安全、價格低廉，而且CO2是人類生產(chǎn)和生活過程的主要排放物，是一</p><p>　四、研究方法、步驟和措施根據(jù)畢業(yè)設計內(nèi)容要求查閱碳酸二甲酯相關的資料，包括其物理性質(zhì)化學性質(zhì)和合成方法，比較每種合成工藝的優(yōu)缺點，確定一種可行的工藝設計方案。對萃取劑回收工藝做出研究，確定塔的選型，查找關于碳酸二甲酯外國文獻，選

10、一篇進行翻譯。對已收集的資料進行整理和仔細閱讀，做出綜述。用AutoCAD繪制各設備圖和精致流程圖，萃取劑回收塔的控制流程圖，Aspen Plus可以進行工藝流程模擬，通過這個模擬優(yōu)化做出可行的優(yōu)化設計方案，利于比較方案選擇。</p><p>　五、參考文獻[1] 李麗娟, 閻淑萍, 等, 碳酸二甲酯的生產(chǎn). 應用及發(fā)展[J]. 河北化工 2002 (1): 13-16[2] 郝小蘭, 姚曉明, 徐卡秋. 碳酸二

11、甲酯生產(chǎn)工藝的分析比較[J]. 天然氣的化工, 2003, 28(4): 42-46.[3] 張紹剛, 駱有壽. 碳酸二甲酯合成反應的工藝條件及動力學研究[J]. 化學反應工程與工藝, 1991, 7(1): 10-19[4] 馬敬環(huán), 劉家琪, 李俊臺, 等. 反應精餾技術(shù)的進展[J]. 化學工程與工藝, 2003, 19 (1): 10-19.[5] 周傳光, 鄭世清, 胡仰棟等. 部分牛頓模擬反應精餾過程[J]. 化學工程, 19

12、92, 20 (4): 1-8[6] 何小榮. 化工過程優(yōu)化[M]. 北京: 清華大學出版社, 2003: 91-101.[7] 朱建華, 沈復. 反應精餾過程的非平衡級模型初探[J]. 計算機與應用化學, 1994, 11(3): 167-173.[8] 劉永新, 田慶來. 碳酸二甲酯的市場需求和生產(chǎn)技術(shù)進展[J]. 精細石油化工, 2002, (4): 41-46[9] Srini</p><p>　六、指

13、導教師意見[此部分由指導教師手寫，不要讓學生打字。指導教師意見要具體，不能空乏。]指導教師： 年 月 日</p><p>　七、所在專業(yè)審查意見負責人： 年 月 日</p><p>