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1、化工设计（课程设计）题 目：2万吨/年碳酸二甲酯的合成与精制学生姓名： 余琼 学号：C41114074院（系）：化学与化工学院专业：化学工程与工艺 设计时间： 2014.11.18—2014.12.2导师姓名：程芹职称/学位： 讲师/博士 同组人姓名：魏安琦王何玉王朝兴黄云鹤蒋姗姗 目录第1章可行性分析11.1总论11.1.1项目名称11.1.2项目背景11.2产品介绍11.3市场分析21.3.1国外21.3.2国内21.4工艺技术方案21.4.1技术总论21.4.2工艺路线介绍31.4.3方案比较111.5设计方案的提出12第2章物料衡算142.1总论142.2
2、衡算方法142.3物料衡算任务152.4基础数据152.5各流股计算16第3章典型设备的工艺计算和选型173.1碳酸二甲酯和甲醇分离塔的工艺计算过程173.1.1工艺计算173.1.2塔工艺尺寸203.1.3塔高的计算233.1.4符号归纳243.2甲醇、乙二醇和催化剂分离塔的工艺计算253.2.1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率253.2.2塔板数的确定253.2.3塔径的计算283.2.4塔高的计算313.2.4符号归纳313.3换热器选型323.3.1概述333.3.2换热器选型333.3.3换热器设计计算343.3.4符号归纳40第4章管路布置424.1概述4
3、24.2设计依据424.3管道选型424.3.1管径的一般要求424.3.2管径的计算依据434.3.3最经济管径的选定434.3.4管壁厚度444.3.5工艺管道选型结果汇总44第5章环保与安全455.1噪声455.2节水455.2.1途径455.2.2措施455.3职业安全465.3.1腐蚀465.3.2工业毒物47第6章设计体会4855第1章可行性分析1.1总论1.1.1项目名称2万吨/年碳酸二甲酯的合成与精制1.1.2项目背景近年来,随着碳酸二甲酯生产工艺的突破,其应用领域日益广泛。作为一种清洁的有机化学试剂,碳酸二甲酯一方面可替代光气、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲
4、酸甲酯等剧毒或致癌物进行羰基化、甲基化、甲酯化及酯交换等反应生成多种重要化工产品;另一方面,以碳酸二甲酯为原料可以开发、制备多种高附加值的精细专用化学品,在医药、农药、合成材料、染料、润滑油添加剂、食品增香剂、电子化学品等领域应用广泛;第三,由于氧含量高、相容性好,可用作低毒溶剂和燃油添加剂。因此,碳酸二甲酯具有重要的应用价值和广阔的市场前景。一方面DMC有望在诸多领域全面替代有毒光气、硫酸二甲脂(DMS)、氯甲烷及氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羰基化、甲基化、甲酯化及酯交换等反应,生成多种重要化工产品;另一方面,以DMC为原料可以开发、制备多种高附加值的精细化学品,在医
5、药、农药、合成材料、染料、润滑油添加剂、食品增香剂、电子化学晶等领域获得广泛应用;此外,其他用途如溶剂、溶媒和汽油添加剂等也正在或即将实用化。所以,DMC被誉为21世纪有机合成的一个“新基块”,其发展将对我国的煤化工、甲醇化工、Cl化工起到巨大的推动作用。1.2产品介绍碳酸二甲酯(DimethylCarbonate,简称DMC)是一个绿色新化学品,其毒性很低,欧洲在1992年把它列为无毒化学品。DMC分子中含有甲基、甲氧基、羰基和羰基甲氧基等基团,化学性质活泼,可以进行甲基化反应、甲氧基化反应、羰基化反应和羰基甲氧基化反应等多种反应,是一种新型的绿色有机合成中间体,同时
6、也是溶剂和提高汽油辛烷值的添加剂。551.3市场分析1.3.1国外DMC生产能力约为160kt/a左右，产量不足1OOkt/a;其中50%一60%用于取代剧毒的光气、硫酸二甲酯制造聚碳酸醋、西维因、苯甲醚等，20%一30%用于制造的环丙沙星等特殊用途的新产品，其余10%一20%用作溶剂。国外产能主要集中在美国、西欧、日本等。美国的产能最大，约占世界总产能的35%左右，主要用于生产呋喃哇酮;西欧主要生产呋喃哇酮及农药化学品、医药中间体和少部分聚碳酸醋;日本主要生产聚碳酸醋、农药化学品和医药中间体。1.3.2国内到2010年10月底，国内的DMC总产能约328kt，实际产能
7、达到279kt，2011年有望达到470kt。1.4工艺技术方案1.4.1技术总论选择工艺时，有几条基本原则我们必须遵守。首先，工艺必须能够稳定可靠，能够保证装置稳定运行。如果贸然采用过新的工艺进行设计，会导致大量设备、控制等方面的问题，甚至导致装置无法正常运行。因此，在选择工艺时，我们应当首先考虑具有一定应用先例，或是中试已经完成的工艺流程。其次，工艺需要能够实现较高的对二甲苯选择性和较高的甲苯转化率。只有原料尽可能的多转化为产品，才能够创造效益，而如果仅仅选择性高，转化率较低，则会导致需要大量循环，增加设备费用和操作费用，因此在工艺的
