化學(xué)工程與工藝專業(yè)課程設(shè)計(jì)噸年碳酸二甲酯DMC精餾設(shè)計(jì)含全套CAD圖紙

1、目錄摘要1第一章 項(xiàng)目說(shuō)明21. 產(chǎn)品與原料的介紹.22. 項(xiàng)目背景和發(fā)展概況43. 國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求及預(yù)測(cè).64. 生產(chǎn)現(xiàn)狀及估計(jì).75. 銷售價(jià)格分析.8第二章 工藝設(shè)計(jì)方案.101. 合成機(jī)理102. 生產(chǎn)工藝流程描述103. 主要設(shè)備.114. 倉(cāng)儲(chǔ)方案.11第三章 工藝計(jì)算13第一部分 反應(yīng)段131. 物料衡算.132 熱量衡算.143 反應(yīng)器的設(shè)備計(jì)算.20第二部分 分離段.294 常壓精餾塔.294.1 物料衡算 .294.2 熱量衡算.304.3 設(shè)備計(jì)算.314.4 附屬設(shè)備.505 加壓精餾塔.545.1 物料衡算.545.2 熱量衡算.545.3 設(shè)備計(jì)算.555.4 附屬

2、設(shè)備.726減壓精餾塔756.1 物料衡算.756.2 熱量衡算.756.3 設(shè)備計(jì)算.766.4 附屬設(shè)備.100第四章 安全評(píng)價(jià)1041 安全生產(chǎn)1042 廠區(qū)安全.1092.1火災(zāi)爆炸事故原因多樣化 .1092.2怎樣預(yù)防火災(zāi)爆炸事故1092.3車間生產(chǎn)安全設(shè)施的配備.111第五章 環(huán)境問(wèn)題分析.1131、碳酸二甲酯生產(chǎn)過(guò)程環(huán)境現(xiàn)狀概述1132、碳酸二甲酯生產(chǎn)過(guò)程污染物種類及其指標(biāo).1133 、“三廢”問(wèn)題分析.1164 總結(jié)117第六章 項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)1181.費(fèi)用估算.1182.總收益估算 1213項(xiàng)目的盈虧分析.1214風(fēng)險(xiǎn)敏感分析1225評(píng)價(jià)的結(jié)論和建議122全套設(shè)計(jì)，聯(lián)系

3、153893706摘要精餾是多級(jí)分離過(guò)程，即同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過(guò)程。因此可是混合物得到幾乎完全的分離。精餾可視為由多次蒸餾演變而來(lái)的。精餾操作廣泛用于分離純化各種混合物，是化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中尤為常見的單元操作?；こ僧a(chǎn)中，精餾主要用于以下幾種目的:1)獲得餾出液塔頂?shù)漠a(chǎn)品；2)將溶液多級(jí)分離后，收集餾出液，用于獲得甲苯，氯苯等；3)脫出雜質(zhì)獲得純凈的溶劑或半成品，如酒精提純，進(jìn)行精餾操作的設(shè)備叫做精餾塔。精餾過(guò)程中采用連續(xù)精餾流程，原料液經(jīng)預(yù)熱器加熱到指定溫度后，送入精餾塔的進(jìn)料板，在進(jìn)料板上與自塔頂上部下降的回流液體匯合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每層板上，回流

4、液體與上升蒸汽互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過(guò)程。操作時(shí)，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品，部分汽化，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過(guò)各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中被全部冷凝，并將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)冷卻器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。根據(jù)精餾原理可知，單有精餾塔還不能完成精餾操作，必須同時(shí)擁有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時(shí)還有配原料液，預(yù)熱器、回流液泵等附屬設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)操作。本文采用甲醇氧化羰化法制碳酸二甲酯（DMC），采用填料塔。填料塔自它發(fā)明以來(lái), 已廣泛地應(yīng)用于化工生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。近二十年, 規(guī)整填料塔對(duì)板式塔、散裝填料以及其它多種塔設(shè)備產(chǎn)生了巨大的沖擊, 在國(guó)內(nèi)外引起眾

5、多研究者的極大興趣, 在近幾年的文獻(xiàn)中, 國(guó)外有大量的規(guī)整填料研究報(bào)道。它因其高通量, 低壓降, 操作穩(wěn)定而廣泛地用于氣一液,液一液接觸的塔設(shè)備中, 如蒸餾、吸收、萃取等諸多領(lǐng)域。特別是在氣液接觸中, 已越來(lái)越多地被采用, 如已有設(shè)備通過(guò)利用規(guī)整填料來(lái)更換塔內(nèi)構(gòu)件, 從而達(dá)到提高塔負(fù)荷的目的, 一日。但國(guó)內(nèi)在這方面的研究則較少, 如何設(shè)計(jì)規(guī)整填料蒸餾塔已成為一個(gè)重要的課題, 它對(duì)自行設(shè)計(jì), 改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)狀況都較為重要。規(guī)整填料種類較多, 有板波紋填料、格柵填料、絲網(wǎng)填料等, 材質(zhì)有金屬、塑料、陶瓷等。即使同樣的種類亦有不同的規(guī)格, 它們的比表面、空隙率及幾何尺寸存在差異, 這樣在選擇填料時(shí)

6、, 應(yīng)根據(jù)體系物性, 操作負(fù)荷, 壓降要求, 同時(shí)兼顧材料性能等, 進(jìn)行綜合考慮, 保證既經(jīng)濟(jì)又能正常生產(chǎn)。第一章 項(xiàng)目說(shuō)明1產(chǎn)品與原料的介紹1.1碳酸二甲脂碳酸二甲酯(DMC)是一種重要的有機(jī)化工中間體，由于其分子結(jié)構(gòu)中含有羰基、甲基、甲氧和羰基甲氧基，因而可廣泛用于羰基化、甲基化、甲氧基化和羰基甲基化等有機(jī)合成反應(yīng)，用于生產(chǎn)聚碳酸酯、異氰酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯二醇、烯丙基二甘醇碳酸酯、甲胺基甲酸萘酯(西維因)、苯甲醚、四甲基醇銨、長(zhǎng)鏈烷基碳酸酯、碳酰肼、丙二酸酯、丙二尿烷、碳酸二乙酯、三光氣、呋喃唑酮、肼基甲酸甲酯、苯胺基甲酸甲酯等多種化工產(chǎn)品。由于DMC無(wú)毒，可替代劇毒的光氣、氯甲

7、酸甲酯、硫酸二甲酯等作為甲基化劑或羰基化劑使用，提高生產(chǎn)操作的安全性，降低環(huán)境污染。作為溶劑，DMC可替代氟里昂、三氯乙烷、三氯乙烯、苯、二甲苯等用于油漆涂料、清潔溶劑等。作為汽油添加劑，DMC可提高其辛烷值和含氧量，進(jìn)而提高其抗爆性1。此外，DMC還可作清潔劑、表面活性劑和柔軟劑的添加劑。由于用途非常廣泛，DMC被譽(yù)為當(dāng)今有機(jī)合成的“新基石”。當(dāng)前制DMC的主要方法是氧化羰化法， 該法以CH3OH、CO和O2為原料，原料價(jià)廉易得，投資少，成本低且理論上甲醇全部轉(zhuǎn)化為DMC，無(wú)其它有機(jī)物生成，受到工業(yè)界極大重視，被認(rèn)為是DMC最有前途的生產(chǎn)方法，也是各大工業(yè)國(guó)家重點(diǎn)研究、開發(fā)的技術(shù)路線。1.2

8、 草酸二甲脂草酸二甲脂（Oxalic acide dimethyl ester，簡(jiǎn)稱DMO）：化學(xué)式，分子量為118.09，無(wú)色單斜形結(jié)晶，能溶于醇和醚。微溶于冷水，在熱水中分解。熔點(diǎn)54，沸點(diǎn)163.5，相對(duì)密度1.1479（54），折光率1.379（82.1）， 閃點(diǎn)75。主要用于制藥、農(nóng)藥、有機(jī)合成、純甲醇的制備，也用作增塑劑。一般在硫酸存在下由草酸與甲醇酯化而得。屬有毒物品，且高熱、明火可燃, 能與氧化劑起作用。故存放在通風(fēng)低溫干燥處； 與氧化劑、食品添加劑分開存放。1.3 甲醇甲醇（Methyl alcohol）：又稱“木醇”或“木精”。系結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的飽和一元醇，化學(xué)式CH3OH，

9、分子量為32.04。無(wú)色澄清液體，有刺激性氣味。微有乙醇樣氣味，易揮發(fā)，易流動(dòng)，燃燒時(shí)無(wú)煙有藍(lán)色火焰。甲醇對(duì)金屬特別是黃銅有輕微的腐蝕性。甲醇能與水、醇、醚等有機(jī)溶劑互溶，能與多種化合物形成共沸混合物，能與多種化合物形成溶劑混溶，溶解性能優(yōu)于乙醇，能溶解多種無(wú)機(jī)鹽類，如碘化鈉、氯化鈣、硝酸銨、硫酸銅、硝酸銀、氯化銨和氯化鈉等。易燃，蒸氣能與空氣形成爆炸極限6.0%-36.5%（體積）。有毒，一般誤飲510ml可致眼睛失明。密閉操作，儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房?？捎蓺渑c一氧化碳的混合物在高溫高壓下通過(guò)催化劑合成。也可由低級(jí)烷烴氧化制得。此外，還可從木材干餾時(shí)得到的焦木酸分出。1.4 CO一氧化碳（C

10、arbon monoxide，）：化學(xué)式CO，分子量28.01，密度1.250g/l，冰點(diǎn)為-207，沸點(diǎn)-190。純品為無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)刺激性的氣體。在水中的溶解度甚低，但易溶于氨水?？諝饣旌媳O限為12.5%74%。一氧化碳進(jìn)入人體之后會(huì)和血液中的血紅蛋白結(jié)合，進(jìn)而使血紅蛋白不能與氧氣結(jié)合，從而引起機(jī)體組織出現(xiàn)缺氧，導(dǎo)致人體窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的氣體，故易于忽略而致中毒。常見于家庭居室通風(fēng)差的情況下，煤爐產(chǎn)生的煤氣或液化氣管道漏氣或工業(yè)生產(chǎn)煤氣以及礦井中的一氧化碳吸入而致中毒。1.5 氧氣氧氣（Oxygen）：化學(xué)式O2，分子量32。是空氣的組分之一，

11、大氣中體積分?jǐn)?shù)為20.95%，無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味。氧氣比空氣重，在標(biāo)準(zhǔn)狀況（0和大氣壓強(qiáng)101325帕）下密度為1.429克/升，能溶于水，但溶解度很小。在壓強(qiáng)為101kPa時(shí)，氧氣在約-180攝氏度時(shí)變?yōu)榈{(lán)色液體，在約-218攝氏度時(shí)變成雪花狀的淡藍(lán)色固體。工業(yè)上氧氣一般由空氣分離得到。1.6 氯化銅綠色至藍(lán)色粉末或斜方雙錐體結(jié)晶。在濕空氣中潮解，在干燥空氣中風(fēng)化。在70至200時(shí)失去水分。易溶于水、乙醇和甲醇，略溶于丙酮和乙酸乙酯，微溶于乙醚。其水溶液對(duì)石蕊呈酸性。0.2mol/L水溶液的pH為3.6。相對(duì)密度2.51。熔點(diǎn)約100。有毒。有刺激性。用于顏料， 木材防腐等工業(yè)， 并用作消毒

12、劑, 媒染劑, 催化劑。氯化銅有毒，溶液為綠色，氯化銅稀溶液是藍(lán)色，離子為綠色，固體為藍(lán)色，無(wú)水氯化銅呈棕黃色，常以(CuCl2)n的形式存在。2項(xiàng)目背景與發(fā)展概況碳酸二甲酯（Dimethyl Cabonate）簡(jiǎn)稱DMC，常溫時(shí)是一種無(wú)色透明、略有氣味、微甜的液體，熔點(diǎn) 4 ，沸點(diǎn)90.1 ，密度1.069 g/cm3,難溶于水，但可以與醇、醚、酮等幾乎所有的有機(jī)溶劑混溶。DMC在常壓下和甲醇共沸，共沸溫度63.8。DMC毒性很低，在1992年就被歐洲列為無(wú)毒產(chǎn)品，是一種符合現(xiàn)代清潔工藝要求的環(huán)保型化工原料，因此DMC的合成技術(shù)受到了國(guó)內(nèi)外化工界的廣泛重視，我國(guó)化工部在八五和九五期間將其列為

13、重點(diǎn)項(xiàng)目2.1工藝概況 DMC的優(yōu)良性質(zhì)和特殊分子結(jié)構(gòu)決定了DMC廣泛的用途，概括如下13： （1）代替光氣作羰基化劑光氣（Cl-CO-Cl）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(huì)逐漸被淘汰；而DMC（CH3O-CO-OCH3）具有類似的親核反應(yīng)中心，當(dāng)DMC的羰基受到親核攻擊時(shí)，?；?氧鍵斷裂，形成羰基化合物，副產(chǎn)物為甲醇，因此DMC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，據(jù)預(yù)測(cè)2005年80%以上的DMC將用于生產(chǎn)聚碳酸酯； （2）代替硫酸二甲酯（DMS）作甲

14、基化劑由于與光氣類似的原因，DMS（CH3O-SO-OCH3）也面臨被淘汰的壓力，而DMC的甲基碳受到氫核攻擊時(shí)，其烷基-氧鍵斷裂，同樣生成甲基化產(chǎn)品，而且使用DMC比DMS反應(yīng)收率更高、工藝更簡(jiǎn)單。主要用途包括合成有機(jī)中間體、醫(yī)藥產(chǎn)品、農(nóng)藥產(chǎn)品等； （3）低毒溶劑DMC具有優(yōu)良的溶解性能，其熔、沸點(diǎn)范圍窄，表面張力大，粘度低，介質(zhì)界電常數(shù)小，同時(shí)具有較高的蒸發(fā)溫度和較快的蒸發(fā)速度，因此可以作為低毒溶劑用于涂料工業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)。從表1可以看出，DMC不僅毒性小，還具有閃點(diǎn)高、蒸汽壓低和空氣中爆炸下限高等特點(diǎn)，因此是集清潔性和安全性于一身的綠色溶劑。（4）汽油添加劑DMC具有高氧含量（分子中氧含量

15、高達(dá)53%）、優(yōu)良的提高辛烷值作用（R+M）/2=105）、無(wú)相分離、低毒和快速生物降解性等性質(zhì)，使汽油達(dá)到同等氧含量時(shí)使用的DMC的量比甲基叔丁基醚（MTBE）少4.5倍，從而降低了汽車尾氣中碳?xì)浠衔铩⒁谎趸己图兹┑呐欧趴偭?，此外還克服了常用汽油添加劑易溶于水、污染地下水源的缺點(diǎn)，因此DMC將成為替代MTBE的最有潛力的汽油添加劑之一。在2002年美國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)議上，我國(guó)天津大學(xué)的無(wú)污染、低成本生產(chǎn)汽油添加劑DMC的技術(shù)成為本次會(huì)議最受矚目的三大發(fā)明之一，這說(shuō)明了DMC作為汽油添加劑的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被廣泛認(rèn)同。2.2 主要生產(chǎn)工藝(1) 光氣法 是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)DMC的方法，由于光氣的劇毒性

16、和工藝雜性及其對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕性，且產(chǎn)品氯含量高，已經(jīng)被逐步淘汰。目前國(guó)內(nèi)外基本上已沒(méi)有光氣法DMC生產(chǎn)裝置。(2)酯交換法 該工藝主要包括兩步，首先是原料環(huán)氧丙烷或環(huán)氧乙烷與CO：在一定的壓力和溫度下進(jìn)行反應(yīng)，生成粗碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯，經(jīng)精餾塔脫除輕組分和催化劑后得到高純碳酸丙烯酯碳酸乙烯酯；第二步是碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯與甲醇在催化劑存在下進(jìn)行酯交換反應(yīng)，塔頂?shù)肈MC與甲醇共沸物，經(jīng)冷凝后送往加壓精餾塔將DMC與甲醇分離，將DMC粗品精制獲得高純度產(chǎn)品。反應(yīng)釜出來(lái)的物料經(jīng)精餾脫除甲醇后，回收得丙二醇或乙二醇，未反應(yīng)物甲醇、碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯等回收循環(huán)使用。該生產(chǎn)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單?！叭龔U

17、”排放少，國(guó)內(nèi)大型DMC產(chǎn)生企業(yè)均采用該工藝，裝置經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和改進(jìn)，酯交換工藝轉(zhuǎn)化率有了很大的提高。酯交換法工藝經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，目前已十分成熟。(3)甲醇氧化羰基化法 是CH3OH、CO和O2，在催化劑存在下，直接合成DMC。該法無(wú)副反應(yīng)發(fā)生，是各國(guó)著重開發(fā)的重點(diǎn)工藝路線。甲醇氧化羰基化法又分液相法和氣相法工藝。(4)尿素法20世紀(jì)90年代，美國(guó)和日本報(bào)道了尿素醇解合成DMC工藝。由于工藝流程短、原料尿素和甲醇易得，引起了國(guó)內(nèi)外化工界的高度重視。該法可分為一步法和兩步法。3國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求及預(yù)測(cè)中國(guó)碳酸二甲酯市場(chǎng)長(zhǎng)期處于供不應(yīng)求的狀況，過(guò)去10多年，碳酸二甲酯是主要用于生產(chǎn)雞用飼料添加劑呋喃

18、唑酮及其他醫(yī)藥中間體，其次是生產(chǎn)鍋爐清洗劑。目前，碳酸二甲酯在中國(guó)主要用于農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體，需求量15萬(wàn)噸/年左右，隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展，市場(chǎng)需求將以每年兩倍的速度快速增長(zhǎng)。同時(shí)，碳酸二甲酯的副產(chǎn)品丙二醇，也是一種十分有用的多元醇，主要用于生產(chǎn)丙二醇醚、新型樹脂材料、醫(yī)藥中間體，還可用作高級(jí)溶液等，國(guó)內(nèi)總需求為10萬(wàn)噸/年，每年需要大量進(jìn)口。在國(guó)際市場(chǎng)上，碳酸二甲酯的年市場(chǎng)需求量約為15萬(wàn)-20萬(wàn)噸。特別是近幾年來(lái)，由于碳酸二甲酯深加工的下游產(chǎn)品聚碳酸酯、聚氨酯、汽車添加劑、高能電池電 解液等市場(chǎng)發(fā)展迅速，市場(chǎng)需求潛力大，其中歐洲、北美、南非、韓國(guó)和日本等國(guó)家和地區(qū)的新增年需求量約3.8

19、萬(wàn)-5萬(wàn)噸。而國(guó)際上，碳酸二甲酯的年生產(chǎn)能力僅為6萬(wàn)-8.6萬(wàn)噸。隨著BASF、Bayer、SNPE等世界主要的碳酸二甲酯生產(chǎn)商的光氣法裝置的停產(chǎn)，市場(chǎng)供需矛盾將會(huì)日趨緊張。據(jù)介紹，碳酸二甲酯與上下游產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)度很大。進(jìn)行碳酸二甲酯的深度開發(fā)，對(duì)發(fā)展中國(guó)有機(jī)合成工藝，推動(dòng)新材料深加工，向高附加值發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。為此，原化工部已將碳酸二甲酯定為“九五”重點(diǎn)開發(fā)化工產(chǎn)品之一。當(dāng)前，尤其是在中小合成氨裝置的公用工程、設(shè)備和人員優(yōu)勢(shì)，大力開發(fā)碳酸二甲酯及其下洲產(chǎn)品已成當(dāng)務(wù)之急。3.1 替代光氣和DMS的潛在需求 Ugo Romano等經(jīng)試驗(yàn)證明，DMC的化學(xué)反應(yīng)，囊括了光氣和DMS在化工用途中的絕大

20、部分反應(yīng)。而全世界光氣和DMS產(chǎn)量在200萬(wàn)噸/年以上，按照實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中DMC的有效羰基化數(shù)和甲基化數(shù)分別是光氣和DMS的2.2倍、1.7倍計(jì)，再假設(shè)未來(lái)幾年光氣和DMS需求量的30%被DMC取代，僅此一項(xiàng)就需DMC30萬(wàn)噸/年以上。3.2 汽油添加劑領(lǐng)域的潛在需求 隨著煤氣化、天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)的進(jìn)步及甲醇裝置大型化的發(fā)展，合成DMC的原料甲醇和CO成本進(jìn)一步下降，加之DMC裝置規(guī)模擴(kuò)大帶來(lái)的規(guī)模效益，可以預(yù)測(cè)，DMC生產(chǎn)成本將進(jìn)一步下降；同時(shí)市場(chǎng)供求矛盾的緩解也將使DMC最終定位在一個(gè)較為合理的“平衡點(diǎn)”上，使DMC進(jìn)入汽油添加劑這一巨大潛在市場(chǎng)領(lǐng)域成為可能。有資料介紹，若MTBE在汽油

21、中添加量為10%，則折算成DMC的添加量為3.3%。而目前全世界汽油消費(fèi)量超過(guò)2億噸，若10%的汽油消費(fèi)量采用DMC添加劑則需DMC60萬(wàn)噸/年左右。4生產(chǎn)現(xiàn)狀及估計(jì)4.1國(guó)外生產(chǎn)情況國(guó)外市場(chǎng)國(guó)外DMC生產(chǎn)和消費(fèi)多年來(lái)沒(méi)有大的變化。目前國(guó)外總生產(chǎn)能力約為l7萬(wàn)20萬(wàn)ta，主要集中在美國(guó)、西歐和日本。美國(guó)是世界第一生產(chǎn)大國(guó)，約占世界總產(chǎn)能的35 以上。目前，國(guó)外DMC生產(chǎn)企業(yè)相對(duì)較為集中，只有十幾家生產(chǎn)企業(yè)。國(guó)外DMC生產(chǎn)企業(yè)主要有GE(通用電氣公司)、Enichem Synthesis SPA(意大利埃尼公司)、Mitsubishi ChemicalCorporation(日本三菱化學(xué)公司)以

22、及日本宇部公司等。2004年，國(guó)外DMC最大的生產(chǎn)商是美國(guó)GE公司，其生產(chǎn)能力約占國(guó)外DMC總產(chǎn)能的35 ；其次是日本三菱化學(xué)公司和日本宇部興產(chǎn)公司。 國(guó)外一些企業(yè)一直在積極研究DMC替代光氣生產(chǎn)聚碳酸酯工藝技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)已在某些工業(yè)化生產(chǎn)裝置上運(yùn)行，但并未得到大范圍推廣。隨著環(huán)保、安全生產(chǎn)等法律法規(guī)的日臻完善，以及DMC生產(chǎn)成本的不斷降低，DMC替代光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷等有害物質(zhì)作為羰基化、甲基化、酯交換原料，其市場(chǎng)前景將十分看好。若上述領(lǐng)域得以開發(fā)，DMC產(chǎn)能將會(huì)有較大幅度的增長(zhǎng)。 目前，國(guó)外DMC第一大消費(fèi)領(lǐng)域是聚碳酸酯，其次是醫(yī)藥行業(yè)。2004年聚碳酸酯消費(fèi)DMC約為5萬(wàn)t以上，醫(yī)

23、藥行業(yè)消費(fèi)約為3萬(wàn)t。由于非光氣法聚碳酸酯的生產(chǎn)裝置還較少，近年來(lái)國(guó)外DMC在該領(lǐng)域的消費(fèi)需求增長(zhǎng)緩慢。同時(shí)，由于DMC價(jià)格偏高，使得其在替代DMS用做甲基化劑等方面的應(yīng)用開發(fā)也較慢。4.2國(guó)內(nèi)生產(chǎn)情況 我國(guó)目前DMC生產(chǎn)企業(yè)有十余家，除一些光氣法裝置外，新建了幾套酯交換法裝置，但生產(chǎn)能力均不大。 華東理工大學(xué)利用自己開發(fā)的以國(guó)產(chǎn)PC為原料的酯交換法技術(shù)，在安徽阜陽(yáng)、南化公司、河南濮陽(yáng)等地建設(shè)了幾套規(guī)模不同的裝置。湖北沙隆達(dá)股份有限公司擬采用國(guó)內(nèi)開發(fā)的甲醇液相氧化羰基化法技術(shù)，建1萬(wàn)噸/年大型DMC生產(chǎn)裝置，目前正在進(jìn)行項(xiàng)目前期工作，預(yù)計(jì)不久將實(shí)施。5銷售價(jià)格分析2008 年以前行業(yè)發(fā)展紅紅火

24、火，但金融危機(jī)爆發(fā)后，碳酸二甲酯行業(yè)的階段性產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題越來(lái)越突出?，F(xiàn)在中國(guó)碳酸二甲酯行業(yè)產(chǎn)能已經(jīng)出現(xiàn)階段性過(guò)剩，全行業(yè)處于虧損狀態(tài)?，F(xiàn)在只有極少數(shù)企業(yè)維持滿負(fù)荷生產(chǎn)，大部分企業(yè)開工不足，慘淡經(jīng)營(yíng)。因?yàn)榘茨壳霸檄h(huán)氧丙烷價(jià)格 13000 元 / 噸計(jì)算，產(chǎn)品碳酸二甲酯價(jià)格應(yīng)該維持 7000 元 / 噸、丙二醇應(yīng)該維持 10000 元 / 噸，行業(yè)才有較合理的盈利水平，才是比較健康的。但是現(xiàn)在碳酸二甲酯市場(chǎng)價(jià)格約 6000 元 / 噸，丙二醇售價(jià) 8000 多元 / 噸，造成了行業(yè)大面積的生產(chǎn)成本倒掛。 目前大部分碳酸二甲酯生產(chǎn)企業(yè)處于間斷開車或半停車狀態(tài)，除了極少數(shù)成本非常低的企業(yè)能賺一點(diǎn)之外

25、，大部分企業(yè)都賠得夠嗆，行業(yè)虧損壓力非常大，整個(gè)行業(yè)面臨生存危機(jī)。 一個(gè)新興的綠色化工產(chǎn)品，短短幾年，為何就會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩？ 業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為潛在市場(chǎng)尚未變成 現(xiàn)實(shí)的消費(fèi)需求 國(guó) 際石化咨詢網(wǎng)市場(chǎng)分析師說(shuō)：“碳酸二甲酯單單作為綠色溶劑就有上千萬(wàn)噸的潛在市場(chǎng)需求。碳酸二甲酯用作汽油添加劑、代替光氣生產(chǎn)市場(chǎng)缺口很大的聚碳酸酯和 異氰酸酯，這些產(chǎn)品的市場(chǎng)需求都有上百萬(wàn)噸。碳酸二甲酯還可用作農(nóng)藥、醫(yī)藥、表面活性劑和香料的中間體等等。這個(gè)綠色化學(xué)品肯定具有生命力?！比欢瑵撛?市場(chǎng)并不是實(shí)實(shí)在在的消費(fèi)市場(chǎng)。 碳 酸二甲酯是個(gè)新興產(chǎn)品，如果把其潛在市場(chǎng)都打開，目前這點(diǎn)產(chǎn)能肯定不夠。但現(xiàn)在的問(wèn)題是需求沒(méi)有明

26、顯增長(zhǎng)。一方面是上游的碳酸二甲酯擴(kuò)能快馬加鞭，另一方 面卻是應(yīng)用市場(chǎng)步履蹣跚。盡管碳酸二甲酯是綠色環(huán)保產(chǎn)品，有優(yōu)異的使用性能，但現(xiàn)在其身份只是替補(bǔ)隊(duì)員。當(dāng)石油價(jià)格高漲，三苯溶劑價(jià)格高時(shí)，碳酸 二甲酯有用武之地。但目前傳統(tǒng)溶劑價(jià)格低廉，使得碳酸二甲酯市場(chǎng)空間有限，價(jià)格也難以回升，企業(yè)抗不住高成本生產(chǎn)、低價(jià)格出售，所以只能選擇停產(chǎn)，行業(yè)就 表現(xiàn)為產(chǎn)能階段性過(guò)剩。 盡管碳酸二甲酯行業(yè)目前面臨困境，但是據(jù)國(guó)際石化咨詢網(wǎng)市場(chǎng)調(diào)研部調(diào)研成果顯示現(xiàn)在的困難是暫時(shí)的。未來(lái)碳酸二甲酯市場(chǎng)潛力無(wú)限。 對(duì)此國(guó)際石化咨詢網(wǎng)資深市場(chǎng)分析 師常先生給出以下建議： 第一，力爭(zhēng)碳酸二甲酯產(chǎn)業(yè)升級(jí)。在前幾年行情好的時(shí)候，成本高

27、一樣地賣，一樣有市場(chǎng)。但是危機(jī)來(lái)了，就得比企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力了。一方面可通過(guò)對(duì)現(xiàn)有酯交換法老工藝進(jìn)行節(jié)能降耗技術(shù)挖潛和改造，每噸碳酸二甲酯生產(chǎn)成本可降低 1000 元以上；另一方面，開發(fā)和完善其他低成本生產(chǎn)工藝。例如前些年做了大量工作的甲醇液相氧化羰基化法和尿素一步醇解法等，都已經(jīng)取得了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果進(jìn)一步打通流程、完善工藝、降低成本，也將會(huì)有巨大的競(jìng)爭(zhēng)力。 用 尿素醇解法對(duì)現(xiàn)有酯交換法工藝進(jìn)行改造，可在現(xiàn)有酯交換法裝置不動(dòng)的情況下，在前面另加一套用尿素和丙二醇生產(chǎn)碳酸丙烯酯的裝置，酯交換出來(lái)的丙二醇再作 原料循環(huán)使用，這樣可以避開因市場(chǎng)波動(dòng)導(dǎo)致丙二醇和環(huán)氧丙烷價(jià)格倒掛給企業(yè)帶來(lái)的不利影響

28、。該工藝已經(jīng)進(jìn)行了中試，放大到工業(yè)生產(chǎn)已是時(shí)機(jī)。 在練好內(nèi)功方面，山東德普化工科技有限公司已經(jīng)邁出了實(shí)質(zhì)性的步伐。該公司是 2007 年創(chuàng)立的科技型民營(yíng)企業(yè)，也是碳酸二甲酯行業(yè)的“新兵”。該公司董事長(zhǎng)盧偉欣慰地說(shuō)：“我們公司一期碳酸二甲酯產(chǎn)能 12000 噸 / 年，規(guī)模不算大，但成本可能是行業(yè)最低的。經(jīng)過(guò)多次的節(jié)能降耗和工藝設(shè)備改造，將碳酸二甲酯生產(chǎn)成本降低了 1000 多元 / 噸。相對(duì)于目前碳酸二甲酯 6000 元 / 噸左右的銷售價(jià)格而言，這是很可觀的。所以我們維持了滿負(fù)荷運(yùn)行。我們還打算創(chuàng)新工藝技術(shù)，進(jìn)行二期擴(kuò)產(chǎn)，形成規(guī)模效應(yīng)，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。 第二，開拓下游應(yīng)用技術(shù)，推動(dòng)下游市

29、場(chǎng)。大力開拓下游應(yīng)用市場(chǎng)，碳酸二甲酯需求很有可能形成開閘效應(yīng)。我國(guó)碳酸二甲酯生產(chǎn)從無(wú)到有，短短 10 年時(shí)間發(fā)展到 24 萬(wàn) 噸產(chǎn)能，這只是第一個(gè)發(fā)展周期。其下游市場(chǎng)也是一點(diǎn)點(diǎn)慢慢發(fā)展的。前面碳酸二甲酯產(chǎn)能一下子上得猛，市場(chǎng)還沒(méi)跟上來(lái)，所以現(xiàn)在需要趕快做市場(chǎng)。原來(lái)的坐 商已經(jīng)行不通，碳酸二甲酯生產(chǎn)企業(yè)要主動(dòng)地開拓下游，推動(dòng)潛在市場(chǎng)變成實(shí)實(shí)在在的需求。例如碳酸二甲酯在鋰電池電解液領(lǐng)域、在環(huán)保型建筑膠黏劑中的應(yīng)用 就是很好的突破口。只要碳酸二甲酯在任何一個(gè)潛在市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域打開局面，那就將是上百萬(wàn)噸的需求，消化目前的產(chǎn)能根本不在話下。 技術(shù)工藝方面：做應(yīng)用研究應(yīng)該借鑒外企的一體化解決方案，因?yàn)樘妓岫?/p>

30、甲酯在涂料、油漆、膠黏劑、汽油添加劑等方面的應(yīng)用都不一樣。所以企業(yè)應(yīng)該不僅僅是單純地賣產(chǎn)品給用戶，更要為用戶提供產(chǎn)品和應(yīng)用技術(shù)的整體化解決方案，這就對(duì)路了。 產(chǎn)業(yè)鏈方面：做精碳酸二甲酯產(chǎn)業(yè)鏈，除了生產(chǎn)碳酸二甲酯產(chǎn)品之外，還打算在碳酸二苯酯與聚碳酸酯、異氰酸酯與聚氨酯等方面，根據(jù)技術(shù)成熟度與市場(chǎng)情況再選一個(gè)點(diǎn)，在五六年內(nèi)把這段鏈做好，永不掉鏈，走在行業(yè)前面。 第 三，加強(qiáng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用研究協(xié)作。從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化是一個(gè)克服困難的過(guò)程，需要院企之間精誠(chéng)團(tuán)結(jié)，合作共贏。合作可以從娃娃抓起，從實(shí)驗(yàn)室的小試、 中試，直至工業(yè)放大都有企業(yè)和科研院所的全程參與。在坦誠(chéng)互信的基礎(chǔ)上建立一個(gè)長(zhǎng)效合作機(jī)制，約定合

31、作各方的責(zé)任與義務(wù)，把碳酸二甲酯的生產(chǎn)和應(yīng)用搞上去。 第二章 工藝設(shè)計(jì)方案1. 合成機(jī)理主反應(yīng)：CH3OH + 2CO + O2 DMC + H2O 副反應(yīng)：2CH3OH + 2CO + O2 DMO + H2O2.生產(chǎn)工藝流程描述T101為草酸二甲酯（DMO）分離塔，塔底分離出DMO，塔頂餾出甲醇（ME）及恒沸物（ME/DMC）,常壓操作。T102 是作為甲醇分離塔的減壓恒沸精餾，塔底分離出甲醇，滴定餾出恒沸屋（ME/DMC），減壓操作。T103是作為碳酸二甲酯（DMC）分離塔的加壓恒沸精餾雙塔，塔底分離出碳酸二甲酯，塔頂餾出恒沸物，加壓操作。分離塔T101為草酸二甲酯分離塔，理論塔板數(shù)為1

32、020，回流比0.53.0,進(jìn)料組成為ME-DMC-DMO,在分離中由于ME-DMC形成恒沸物，同時(shí)由于分離的洗滌液中DMC的濃度不同且較低，因此T101 塔的關(guān)鍵組分為ME-DMC，由于關(guān)鍵組分沸點(diǎn)差大，所以容易分離T102為甲醇分離塔的減壓恒沸精餾，理論塔板數(shù)為1020，回流比0.53.0，塔頂餾出液為恒沸物（ME/DMC），塔底為甲醇（ME），由于甲醇與恒沸物之間的沸點(diǎn)差很小（相對(duì)揮發(fā)度小），因此分離相對(duì)困難，在設(shè)計(jì)中既要考慮分離所需的理論板數(shù)，同時(shí)還需考慮塔板數(shù)變化引起的壓降造成沸點(diǎn)升高允許的范圍內(nèi)，為此通常選擇壓降低的高效填料。所述的填料采用金屬絲網(wǎng)波紋填料。通常將含有0.010.1

33、5摩爾草酸二甲酯、摩爾碳酸二甲酯甲醇的混合液為原料，進(jìn)入作為甲醇回收塔的減壓恒沸精餾塔，操作壓力范圍為1050Kpa，塔頂唯獨(dú)溫度為1055.T103是作為碳酸二甲酯分離塔的加壓恒沸精餾雙塔，理論塔板數(shù)為1020，回流比0.53.0，塔頂餾出液為恒沸物（ME/DMC）,塔底為DMC，由于恒沸物與DMC之間的沸點(diǎn)相差較大，因此DMC也較容易分離。通常加壓恒沸精餾塔的操作壓力范圍為4001000Kpa,塔頂溫度為70140，從該塔底回收碳酸二甲酯產(chǎn)物，塔頂恒沸物送至減壓恒沸精餾塔。附圖二 草酸二甲酯合成過(guò)程中低壓恒沸精餾-高壓恒沸精餾雙塔分離低濃度碳酸二甲酯的工藝流程圖.如附圖2所示，ME-DMC

34、-DMO混合液由儲(chǔ)槽（V101）經(jīng)泵（P101）送入草酸二甲酯分離塔（T101），甲醇與恒沸物（ME/DMC）從塔頂餾出，經(jīng)冷凝器（E101）冷凝器至液體，流入儲(chǔ)槽（V103），塔頂產(chǎn)物為草酸二甲酯（DMO），經(jīng)冷卻器（E107）冷卻后流入DMO儲(chǔ)槽（V102），E102為T101塔再沸器，提供精餾塔的熱量。同樣E104及E106為T102塔及T103塔的再沸器。 T101餾儲(chǔ)液ME-DMC混合液由V103進(jìn)入甲醇分離塔的減壓恒沸精餾（T102），T102為真空操作，料液直接吸入，此外，T103塔頂恒沸物（ME/DMC混合液）由恒沸物儲(chǔ)槽（V114）吸入進(jìn)入T102塔，塔頂餾出液經(jīng)冷凝器（E1

35、03）采用冷鹽水冷凝成液體，然后流入中間槽（V104），中間槽（V104）與真空裝置連接，使T102塔維持在減壓下進(jìn)行操作。然后恒沸物由中間槽流入接受槽（V105/V106）,兩槽交替使用（減壓/常壓），在作接受槽時(shí)為減壓狀態(tài)，并與真空裝置連接，當(dāng)儲(chǔ)槽充滿時(shí)，將另一儲(chǔ)槽作接受槽，關(guān)閉其真空，開啟通大氣閥，使恒沸物流入恒沸物儲(chǔ)槽（V110），塔底甲醇流入儲(chǔ)槽（V107/V108），兩槽交替使用（減壓/常壓），其操作與塔頂儲(chǔ)槽的操作相似，最后甲醇進(jìn)入甲醇儲(chǔ)槽（V109）。恒沸物儲(chǔ)槽（V110）的ME與DMC混合液，由泵（P102）送至碳酸二甲酯分離塔（T103），T103為加壓操作，塔頂餾出的恒沸

36、物經(jīng)冷凝器（E105）冷凝后進(jìn)入中間槽（V111），然后流入恒沸物接收槽（V112），最后流入恒沸物儲(chǔ)槽（V113/V114），恒沸物儲(chǔ)槽（V113/V114）交替使用（加壓/常壓），以有利于恒沸物進(jìn)入T102塔。塔頂產(chǎn)物進(jìn)入T102塔。塔頂產(chǎn)物DMC經(jīng)冷卻器（E108）冷卻后送入中間槽（V115），然后壓送至儲(chǔ)槽（V116）。3. 主要設(shè)備T-101：常壓塔 E-101：冷凝器 V-104：回流罐 E-102：再沸器T-102：減壓塔 E-103：冷凝器 V-108：塔釜常壓槽 V-111：回流罐V-105：塔頂減壓槽 V-106：塔頂常壓槽 T-103：加壓塔 E-105：冷凝器V-112

37、：回流罐 V-115：塔頂加壓槽 V-116：塔頂常壓槽V-101：中間儲(chǔ)罐 P-101：常壓塔進(jìn)料泵 V-102：DMO儲(chǔ)罐 V-103：二元混合物儲(chǔ)罐 P-102：減壓塔進(jìn)料泵V-107：塔釜減壓槽 V-109：二元共費(fèi)物儲(chǔ)罐 E-104：再沸器 V-110：甲醇儲(chǔ)罐 P-103：加壓塔進(jìn)料泵 V-113：釜液中間罐 V-114：DMC儲(chǔ)罐 E-106：再沸器 V-117：溜出液儲(chǔ)罐 4. 倉(cāng)儲(chǔ)方案4.1倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)房設(shè)計(jì)如下圖：儲(chǔ)存區(qū)儲(chǔ)存區(qū)管理工作室及生活間驗(yàn)收及分發(fā)作業(yè)區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(qū)4.2 DMC的性質(zhì) 理化特征外觀與性狀：無(wú)色液體，有芳香氣味。 主要用途：用作溶劑，

38、用于有機(jī)合成。 熔點(diǎn)：273.15K沸點(diǎn)：363.4K相對(duì)密度(水=1)：107相對(duì)密度(空氣=1):31飽和蒸汽壓(kPa)：627(20)溶解性：不溶于水，可混溶于多數(shù)有機(jī)溶劑，酸、堿。 危險(xiǎn)性概述侵入途徑：吸入食入經(jīng)皮吸收 毒性：屬微毒類 LD50：13000mgkg(大鼠經(jīng)口)；6000mgkg(小鼠經(jīng)口) LC50：該物質(zhì)對(duì)環(huán)境有危害，應(yīng)特別注意對(duì)水體的污染。 健康危害：吸入、攝入或經(jīng)皮膚吸收后對(duì)身體可能有害。本品對(duì)皮膚有刺激作用，其蒸氣或煙霧對(duì)眼睛、粘膜和上呼吸道有刺激作用。 急救措施皮膚接觸：脫去污染的衣著，用肥皂水及清水徹底沖洗。 眼睛接觸：立即翻開上下眼瞼，用流動(dòng)清水沖洗15

39、分鐘。就醫(yī)。 吸入：脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。注意保暖，靜臥休息。就醫(yī)。 食入：誤服者用水漱口，就醫(yī)。 接觸控制和個(gè)體防護(hù)工程控制：生產(chǎn)過(guò)程密閉，加強(qiáng)通風(fēng)。 呼吸系統(tǒng)防護(hù)：空氣中濃度較高時(shí)，應(yīng)該佩戴防毒口罩。 眼睛防護(hù)：必要時(shí)戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。 防護(hù)服：穿防靜電工作服。 手防護(hù)：戴防護(hù)手套。 其他：工作現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁吸煙。工作后，淋浴更衣。特別注意眼和呼吸道的防護(hù)。 第三章 工藝計(jì)算第一部分 反應(yīng)段1 .物料衡算5000噸/年（300天） MDMC=90g/mol，Mmeth=32g/mol，MDMO=118g/mol反應(yīng)方程式：CO（g）+0.5O2（g）+2CH3OH（g）DMC（g）+H2O（g

40、） （1） 2CO（g）+0.5O2（g）+2CH3OH（g）DMO（g）+H2O（g） （2）DMC日產(chǎn)量為691 Kg/h每個(gè)精餾塔物料損耗0.5%，反應(yīng)段物料損2%,則反應(yīng)生成的DMC的量為7.95 Kmol/h綜上：DMC日產(chǎn)量701 Kg/h，合7.95 Kmol/h已知DMC的收率為11.2%，則： Y=生成DMC所消耗的關(guān)鍵組分量/關(guān)鍵組分的起始量算得甲醇進(jìn)量為141.96 Kmol/h（進(jìn)入預(yù)熱器中物質(zhì)的量），反應(yīng)（1）消耗的甲醇量為2DMC=27.95=15.90 Kmol/h已知甲醇的轉(zhuǎn)化率為20%，則： 反應(yīng)器中反應(yīng)了的甲醇/加入反應(yīng)器中的甲醇=20%即n反應(yīng)/141.9

41、6=20%，n反應(yīng)=28.39 Kmol/h則反應(yīng)（2）中甲醇的反應(yīng)量為28.39-15.90=12.49 Kmol/h生成的DMO量為6.25 Kmol/h下面計(jì)算預(yù)熱器中各物質(zhì)的量甲醇的物質(zhì)的量=141.96 Kmol/h，即4542.72 Kg/h，已知反應(yīng)器進(jìn)料氣相組成：20%甲醇,65%CO,6%O2,9%N2;加入預(yù)熱器中總的物質(zhì)的質(zhì)量為22713.60kg/h。所以：甲醇：4542.72 Kg/hCO：14763.03 Kg/hO2：1362.82 Kg/hN2：2044.22 Kg/h原料各物質(zhì)的純度取99.5%，原料進(jìn)料各物質(zhì)的質(zhì)量為甲醇：4565.55 Kg/hCO：148

42、38.03 Kg/hO2：1369.67 Kg/hN2：2054.49 Kg/h 出反應(yīng)段后經(jīng)過(guò)水分離塔進(jìn)行吸附分離水，此段物料損失不計(jì)，經(jīng)水分離塔后進(jìn)入汽液分離器，此段物料損失不計(jì)，經(jīng)過(guò)汽液分離器后產(chǎn)物成分為甲醇，DMO,DMC,然后進(jìn)入DMO分離塔進(jìn)行DMO的分離。進(jìn)入DMO分離塔時(shí)產(chǎn)物中DMO的含量為6.2598%=6.13 Kmol/h，DMC為7.79 Kmol/h，甲醇為（）98%=111.30 Kmol/h.即甲醇：DMC:DMO=18.16:1.27:1下面計(jì)算CO，O2的消耗量和水的生成量根據(jù)前面的兩個(gè)方程式（1），（2）可以得出以下結(jié)果：反應(yīng)的CO量為20.44 Kmol/

43、h，合572.32 Kg/h；O2的反應(yīng)量為7.10 Koml/h，合227.20 Kg/h；水的生成量為7.95+6.25=14.20 Kmol/h。出反應(yīng)段后各物質(zhì)的質(zhì)量為：CO的質(zhì)量為：（）98%=13907.69 Kg/h；(氣液分離器分離)O2的質(zhì)量為：（）98%=1112.91 Kg/h；（氣液分離器分離）N2的質(zhì)量為：2003.34 Kg/h；（氣液分離器分離）水的質(zhì)量為：（7.95+6.25）1898%=250.49 Kg/h（水吸附分離）甲醇的質(zhì)量為：3561.60 Kg/h；（進(jìn)入DMO分離塔）DMC的質(zhì)量為：701 Kg/h；（進(jìn)入DMO分離塔）DMO的質(zhì)量為：723.3

44、4 Kg/h；（進(jìn)入DMO分離塔）表3-1物料衡算表物質(zhì)原料進(jìn)料量/（Kg/h）預(yù)熱器各物質(zhì)的質(zhì)量/（Kg/h）反應(yīng)或生成各物質(zhì)的質(zhì)量/（Kg/h）出反應(yīng)段各物質(zhì)的質(zhì)量/（Kg/h）進(jìn)入DMO分離塔各物質(zhì)的質(zhì)量/（Kg/h）甲醇4565.554542.72908.48反應(yīng)3561.603561.60CO14838.0314763.84572.32反應(yīng)13907.690O21369.671362.82227.20反應(yīng)1112.910N22054.492044.220反應(yīng)2003.340H2O00255.60生成250.490DMC00715.31生成701701DMO00737.50生成723.

45、34723.342.熱量衡算通常在低于幾千個(gè)千帕的壓力下，理想氣體方程往往能滿足工程的要求。預(yù)熱器溫度設(shè)定為125，壓力2MPa。CO,O2,N2進(jìn)入預(yù)熱器升溫至125，甲醇迅速氣化至125，被高速氣流送向反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。進(jìn)料溫度設(shè)為25，進(jìn)料壓力為2MPa。查有關(guān)文獻(xiàn)有以下數(shù)據(jù)表3-2 標(biāo)況下進(jìn)料物料的熱力學(xué)數(shù)據(jù)【1】【2】物質(zhì) fHm / fGm fSm Cp (J/(molK)KJ/mol KJ/mol J/(molK) =a+bT+cT2 a 103 b 106c甲醇（g） -200.66 -161.96 239.81 18.40 101.56 -28.68H2O (g) -241.8

46、18 -228.572 188.825 29.16 14.49 -2.022CO（g） -110.525 -137.168 197.674 26.537 7.6831 -1.172O2（g） 0 0 205.138 28.17 6.297 -0.7494N2（g） 0 0 191.61 27.32 6.226 -0.9502 DMC（g）-582.56 -684.42 386.44 33.8 276.6 -106.8預(yù)熱器中熱量衡算1、甲醇 25，2Mpa125，2MPaHapv=A(1-T/Tc)n，A=52.723,Tc=512.6，T=298K，n=0.377Hapv=37.970 KJ

47、/molH=（a+bT+cT2）dT =5.025 KJ/mol Hmeth=H+Hapv=5.025+37.970=42.995 KJ/mol2、O2 25，2Mpa125，2MPaH=（a+bT+cT2）dT =3.027 KJ/mol3、CO 25，2Mpa125，2MPaH=（a+bT+cT2）dT =2.907 KJ/mol4、N2 25，2Mpa125，2MPaH=（a+bT+cT2）dT =2.937 KJ/mol預(yù)熱器中各物質(zhì)需要的熱量為： Qmeth=42.995141.961000=6.104106 KJ/h QO2=3.02742.5881000=1.280105 KJ/

48、h QCO=2.907527.281000=1.533106 KJ/h QN2=2.93773.0081000=2.144105 KJ/h進(jìn)入預(yù)熱器總的熱量為 Q= Qmeth+ QO2+ QCO+ QN2 =7.979106 KJ/h表3-3 預(yù)熱器熱量衡算表物 質(zhì)預(yù)熱器（CH3OH，CO，N2，N2）需輸入的熱量n(kmol/h)蒸發(fā)熱(kJ/mol/h)+nHapv(104kJ/h)CH3OH141.9637.970610.4CO527.280153.3N273.008021.44O242.588012.80預(yù)熱器中通入180，1MPa的飽和水蒸氣，出預(yù)熱器時(shí)125，1MPa的未飽和水。

49、查水蒸氣表得：180，1MPa時(shí)飽和水蒸氣的氣化潛熱=2013.1 KJ/kg 180，1MPa時(shí)飽和水蒸氣的密度為=5.16 Kg/m3 180，1MPa時(shí)水的比焓為h1=763.12 KJ/kg 125，1MPa時(shí)水的比焓為h2=526.2 KJ/kgQ總=m+( h1- h2)mm=3546.191 kg/hQv=687.246 m3/h計(jì)算反應(yīng)（1）（2）放出的熱量主反應(yīng)（1）熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算：設(shè)計(jì)反應(yīng)框圖如下：（S4）T2（125）P2(2MPa)DMC(g)+ H2O (g)（S3）T2（125）P2(2MPa)CO（g）+0.5O2（g）+2CH3OH（g）（S2）T2（125）P

50、1(0.101MPa)CO（g）+0.5O2（g）+2CH3OH（g）（S1）T1（25）P1(0.101MPa)CO（g）+0.5O2（g）+2CH3OH（g）（S5）T2（125）P1(0.101MPa)DMC(g)+ H2O (g)（S6）T1（25）P1(0.101MPa)DMC(g)+ H2O (g)H1-2S1-2H2-3S2-3H3-4S3-4H4-5S4-5H5-6S5-6H1-6S1-6(1)狀態(tài)S1到狀態(tài)S2的焓變和熵變H1-2=5.0252+0.53.027+2.907=9.446 KJ/molS1-2=Cp，M,COdlnT+0.5Cp，M,O2dlnT+2 Cp，M,meth dlnT =8.406+0.58.754+214.482 =41.747 J/(molK)(2)狀態(tài)S2到狀態(tài)S3的焓變和熵變H2-3=0(氣體可看做理想氣體，溫度不變，焓值不變) S2-3=-3.5Rln（P