2萬噸年碳酸二甲酯精制工段化工工藝設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、<p><b>　　材料與化學(xué)工程學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文開題報(bào)告</b></p><p>　　題 目： 2萬噸/年碳酸二甲酯精制工段化工工藝設(shè)計(jì)-萃取劑回收塔工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備設(shè)計(jì) </p><p><b>　　2

2、012年3月</b></p><p>　　畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）開 題 報(bào) 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(xué)反應(yīng)性能好，無腐蝕性、使用安全、運(yùn)輸方便。在農(nóng)藥、醫(yī)藥、有機(jī)合成、溶劑、增氧機(jī)、塑料、染料、電子化學(xué)品、食品添加劑等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)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(diǎn)0.5℃，沸點(diǎn)90℃，溶解性：不溶于水，可混溶于多數(shù)有機(jī)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(xiǎn)標(biāo)記7（易燃液體），主要用途：用作溶劑，用于有機(jī)合成代替光氣作羰基化劑，光氣雖然反應(yīng)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(yīng)中心，當(dāng)DMC的羰基

4、受到親核攻擊時(shí)，?；?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(yīng)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(lǐng)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(yīng)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(jìn)行酯交換、甲醇液相氧化羰基法、甲醇?xì)怏w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(gè)階段。最初階段是20世紀(jì)年代，由 Hood Mundor 用光氣和甲醇合成了DMC，以后有改進(jìn)為由光氣和甲醇鈉反應(yīng)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(fù)雜，腐蝕設(shè)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(chǔ)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(jì)80年代中期，意大利ENI研究公司首先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。這一時(shí)期DMC合成技術(shù)和應(yīng)用研究逐步深入，是DMC研究的重要階段。第三階段是20世紀(jì)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(jìn)入21世紀(jì)，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(fù)雜、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、污染環(huán)境，不宜采用。本設(shè)計(jì)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(yīng)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(yīng)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(yīng)6-7h連續(xù)攪拌反應(yīng)后，開始從高壓反應(yīng)釜中取出氣相產(chǎn)物，并使之流過透平機(jī)壓縮CO2循環(huán)回系統(tǒng)，反應(yīng)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(gè)連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)。在CO2和甲醇直接合成DMC的反應(yīng)中，CO2既作溶劑，又作為反應(yīng)介質(zhì)參與反應(yīng)。CO2和甲醇直接合成法的整個(gè)反應(yīng)路線是原子經(jīng)濟(jì)型反應(yīng)，原料廉價(jià)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(jià)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(shè)計(jì)內(nèi)容要求查閱碳酸二甲酯相關(guān)的資料，包括其物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)和合成方法，比較每種合成工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，確定一種可行的工藝設(shè)計(jì)方案。對萃取劑回收工藝做出研究，確定塔的選型，查找關(guān)于碳酸二甲酯外國文獻(xiàn)，選

10、一篇進(jìn)行翻譯。對已收集的資料進(jìn)行整理和仔細(xì)閱讀，做出綜述。用AutoCAD繪制各設(shè)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(jìn)行工藝流程模擬，通過這個(gè)模擬優(yōu)化做出可行的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，利于比較方案選擇。</p><p>　五、參考文獻(xiàn)[1] 李麗娟, 閻淑萍, 等, 碳酸二甲酯的生產(chǎn). 應(yīng)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(yīng)的工藝條件及動力學(xué)研究[J]. 化學(xué)反應(yīng)工程與工藝, 1991, 7(1): 10-19[4] 馬敬環(huán), 劉家琪, 李俊臺, 等. 反應(yīng)精餾技術(shù)的進(jìn)展[J]. 化學(xué)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(yīng)精餾過程[J]. 化學(xué)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(xué)出版社, 2003: 91-101.[7] 朱建華, 沈復(fù). 反應(yīng)精餾過程的非平衡級模型初探[J]. 計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué), 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(jìn)展[J]. 精細(xì)石油化工, 2002, (4): 41-46[9] Srini</p><p>　六、指

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