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1、A t h e s i ss u b m i t t e d t oZ h e n g z h o u U n i v e r s i t yf o rt h ed e g r e e o f M a s t e rT h e P r e l i m i n a r yD i s i g n a n d T e c h n o - e c o n o m i c A n n l y s i sf o rt h eD M C P r o
2、j e c to f A n A n n u a l O u t p u t o f 5 0 0 0 0 t o n sB y L i l yG a oS u p e r v i s o r :A s s o c i a t e P r o f e s s o r X i a o b oS u nC h e m i c a lE n g i n e e r i n gS c h o o l o f C h e m i c a l E n
3、 g i n e e r i n g a n d E n e r g yM a y ,2 0 1 3摘要摘要碳酸二甲酯( D M C ) 的分子結(jié)構(gòu)包含羰基、甲基和甲氧基等官能團(tuán),反應(yīng)性能多樣,主要特點(diǎn)有安全、方便、污染少等,是一種重要的有機(jī)合成中間體,市場應(yīng)用前景廣泛。本設(shè)計(jì)針對目前國內(nèi)生產(chǎn)及供需現(xiàn)狀,以河南省心連心化肥有限公司為依托,對一條年產(chǎn)5 萬噸碳酸二甲酯項(xiàng)目進(jìn)行初步設(shè)計(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。本文以綠色化學(xué)為背景,介紹了碳酸二甲酯的
4、物理化學(xué)性質(zhì)和用途,對其國際國內(nèi)市場進(jìn)行了綜合分析,并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了預(yù)測。本文最終選擇尿素醇解法作為合成碳酸二甲酯的工藝方案。以尿素和甲醇為原料,在催化精餾塔中合成碳酸二甲酯并副產(chǎn)氨氣。反應(yīng)生成的氨氣送回尿素廠重新反應(yīng)生成尿素,再次作為原料進(jìn)入反應(yīng)器繼續(xù)生成碳酸二甲酯。采用這種方法的直接好處就是生產(chǎn)過程中避免了水的產(chǎn)生,降低了分離的難度。同時具有原料價廉易得,有較好的經(jīng)濟(jì)效益,符合環(huán)保要求等優(yōu)點(diǎn)。針對工藝路線繪制出工藝流程簡圖,并對
5、工藝流程進(jìn)行A s p e np l u s 仿真模擬。根據(jù)工藝設(shè)計(jì)按操作單元完成了物料衡算,確定了每個單元進(jìn)出物料的量。整個過程中質(zhì)量差為M i n —M o u t = 7 6 4 8 6 .8 —7 6 4 3 0 .6 = 5 6 .2 ( X g /h ) ,相對偏差小于0 .0 7 %,故質(zhì)量守恒。對工藝涉及到的熱量交換進(jìn)行了熱量衡算,確定了換熱系統(tǒng)中的物料用量。整個設(shè)計(jì)流程中能量消耗主要發(fā)生在原料的預(yù)熱和精餾段各塔的再沸器
6、,耗能極高。本文通過熱量集成技術(shù),以夾點(diǎn)理論為基礎(chǔ),基于A s p e nE n e r g yA n a l y z e r 完成了對能量的回收與利用的優(yōu)化,熱量利用充分、合理,循環(huán)下水經(jīng)處理后作為生活洗浴用水,加熱蒸汽返回總廠循環(huán)利用。充分利用廢熱和廢料來產(chǎn)生熱量。在這個設(shè)計(jì)過程中使操作費(fèi)用和設(shè)備投資都得到降低,同時保證了工藝的可控性和安全性。結(jié)合物料衡算、熱量衡算和工藝設(shè)計(jì)要求,對精餾塔和換熱器做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算,包括工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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