年產(chǎn)2.7萬噸碳酸二甲酯化工廠設(shè)計說明書

..年產(chǎn)2.7萬噸碳酸二甲酯化工廠設(shè)計摘要碳酸二甲酯<dimethylcarbonate,DMC>,是一種無毒、環(huán)保性能優(yōu)異、用途廣泛的化工原料。由于其分子結(jié)構(gòu)中含有羰基、甲基、甲氧基和羰基甲氧基,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合成反應(yīng)。在生產(chǎn)中具有使用安全、方便、污染少、容易運輸?shù)忍攸c。由于碳酸二甲酯毒性較小,是一種具有發(fā)展前景的"綠色"化工產(chǎn)品。本設(shè)計是年產(chǎn)2.7萬噸碳酸二甲酯工廠的初步設(shè)計,主要進行了工藝計算和設(shè)備選型,并繪制了工藝流程圖、車間平面布置圖、車間立面布置圖和工廠平面布置圖。關(guān)鍵詞：碳酸二甲酯,尿素醇解法,生產(chǎn)設(shè)計Anannualoutputof27,000tonsofdimethylcarbonatechemicalplantdesignABSTRACTDimethylcarbonate<dimethylcarbonate,DMC>,anon-toxic,environmentalperformance,iswidelyusefulforchemicalrawmaterial.Duetocontainingcarbonyl,methyl,methoxylandcarbonylmethoxylgroupinitsmolecularstructure,itcanbewidelyusedincarbonylation,methylation,theMethoxylandcarbonylmethylationreactionsinorganicsynthesis.Thenithastheadvantageofsafety,convenience,lesspollution,flexibletransportationandsooninproduction.Becauseofdimethylcarbonate’slowtoxicity,itisapromising"green"chemicalproduct.Thisisapreliminarydesignforanannualoutputof27000tonsofdimethylcarbonatefactory,mainlycontainingtheprocesscalculationandequipmentselection,withtheflowchart,workshoplayout,workshopelevationandfactorylayout.Keywords:dimethylcarbonate,ureaalcoholysis,productiondesign目錄摘要IABSTRACTII1總論11.1設(shè)計目標11.2編制依據(jù)11.3編制原則12項目可行性論證22.1建設(shè)背景22.2建設(shè)意義22.2.1環(huán)境效應(yīng)22.2.2社會效應(yīng)32.3產(chǎn)品簡介32.3.1DMC物理化學(xué)性質(zhì)32.3.2基本用途32.4市場分析42.4.1碳酸二甲酯的市場現(xiàn)狀42.4.2碳酸二甲酯的應(yīng)用前景62.4.3建議73工藝方案選擇83.1概述83.2工藝路線8光氣法8甲醇氧化羰基化法8酯交換法9尿素醇解法103.3本項目所選工藝方案124工藝流程設(shè)計144.1工藝流程簡圖144.2MC的合成144.3DMC的合成155廠址選擇165.1選址原則165.2廠址選擇165.3氣候概況165.4渭化介紹175.5選址優(yōu)勢17交通便利17原料豐富176物料衡算和熱量衡算186.1工藝流程物料衡算186.2工藝流程熱量衡算196.2.1MC的合成206.2.2MC反應(yīng)液的分離206.2.3DMC的合成217熱量集成227.1概述227.2設(shè)計結(jié)果228設(shè)備設(shè)計與選型238.1精餾塔的設(shè)計23概述23精餾塔的設(shè)計計算23塔板設(shè)計258.2換熱器的設(shè)計25概述26換熱器的選型268.3泵的選型318.3.1泵的選型說明319廠區(qū)平面布置339.1設(shè)計依據(jù)和范圍339.2平面布局方案33廠區(qū)組成33廠區(qū)平面圖33設(shè)計思路339.3工廠運輸設(shè)計3410車間平面布置3510.1設(shè)計依據(jù)3510.2車間組成35反應(yīng)器35換熱器35離心泵35精餾塔36罐區(qū)36管廊36致謝52參考文獻53..1總論1.1設(shè)計目標設(shè)計一座年產(chǎn)2.7萬噸的碳酸二甲酯化工廠。1.2編制依據(jù)<1>XX科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書。<2>《化工建設(shè)項目可行性研究報告內(nèi)容和深度的規(guī)定》〔1992年12月28日化工部發(fā)布及有關(guān)專業(yè)的國家標準。<3>由技術(shù)所有方編寫的碳酸二甲酯分廠項目建議書及上級部門有關(guān)批示。<4>XX省XX市的氣象、水文、交通、環(huán)保資料。1.3編制原則<1>認真貫徹執(zhí)行國家基本建設(shè)的各項方針、政策和有關(guān)規(guī)定,執(zhí)行國家及各部委頒發(fā)的現(xiàn)行標準和規(guī)范。<2>充分利用XX特色資源,有效利用它便利的交通條件和廣大的市場條件。<3>大力推進技術(shù)進步,積極采用新工藝、新技術(shù),解決以往陳舊工藝的缺點和弊端。<4>裝置設(shè)計采用可靠的安全技術(shù),嚴格執(zhí)行國家現(xiàn)行的有關(guān)安全法規(guī),并注重提高機械化和自動化水平。<5>設(shè)計中盡一切努力節(jié)能降耗,節(jié)約用水,提高水的重復(fù)利用率,減少一次水的用量。<6>設(shè)計中選用環(huán)保生產(chǎn)工藝路線,生產(chǎn)過程中盡量減少"三廢"排放,同時三廢治理要做到同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)、并考慮環(huán)保的綜合治理。2項目可行性論證2.1建設(shè)背景化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,在為人類提供豐富多彩的物質(zhì)享受同時,也在嚴重的破壞人類賴以生存的環(huán)境。大氣酸化、江河污染、溫室效應(yīng)加劇、臭氧層破壞等等,都在導(dǎo)致環(huán)境惡化,損害人類的健康,威脅著人類可持續(xù)發(fā)展的空間。從各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,環(huán)境惡化已成不爭的事實,迫切需要人類采取措施保護環(huán)境。20世紀90年代后期,綠色化學(xué)的興起為人類解決化學(xué)工業(yè)對環(huán)境污染問題提供了有效的手段。國內(nèi)外綠色化學(xué)的研究工作主要是圍繞化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化展開的,如圖所示。經(jīng)過近些年來不斷的研究和開發(fā),綠色化學(xué)已經(jīng)取得了可喜的進展。2.2建設(shè)意義目前,國外碳酸二甲酯的生產(chǎn)總能力3.55萬t/a,主要生產(chǎn)裝置集中在美、法、意、日等國。西歐占45.07％,美國占19.7％,日本占5.21％,產(chǎn)品主要用于農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體及聚碳酸酯等。目前,我國DMC的應(yīng)用主要在農(nóng)藥、醫(yī)藥產(chǎn)品和高分子材料上。用DMC合成第三代抗菌素已有l(wèi)0多個生產(chǎn)廠家。XX已建成3000t／a卡巴呋喃生產(chǎn)裝置,上海與德國合資建成1.8萬噸的聚碳酸酯廠；另外生產(chǎn)雙酚A型聚碳酸酯的部分廠家也已改為DMC為原料；我國對DMC燃料添加劑的研究已取得一定進展,如開發(fā)成功將成為DMC的主要消費者之一。我國DMC的生產(chǎn)廠家約有l(wèi)0家,總生產(chǎn)能力約為7000t／a,需求量為1萬噸左右,預(yù)計不久需求量將會達到2萬噸。隨著我國對MC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大和深入,DMC的需求量將會越來越大。因此,DMC的生產(chǎn)具有極其廣闊的市場前景。2.2.1環(huán)境效應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,人們越來越重視對環(huán)境的保護,化工企業(yè)要長期立于不敗之地,應(yīng)盡量選用安全無毒的原料,生產(chǎn)過程少產(chǎn)生甚至不產(chǎn)生"三廢"。鑒于碳酸二甲酯有著以上的物理化學(xué)性質(zhì),因此具有較為廣泛的應(yīng)用。近年來,隨著化工生產(chǎn)無毒化和精細化學(xué)品的發(fā)展,國內(nèi)外對DMC及其衍生物開發(fā)了許多新的用途,并形成C化學(xué)的重要分支,因而被稱為未來世界化學(xué)合成的新基石。碳酸二甲酯,是一種重要的有機合成中間體,分子結(jié)構(gòu)中含有羰基、甲基和甲氧基等官能團,具有多種反應(yīng)性能,在生產(chǎn)中具有使用安全、方便、污染少、容易運輸?shù)忍攸c。由于碳酸二甲酯毒性較小,是一種具有發(fā)展前景的"綠色"化工產(chǎn)品。近年來碳酸二甲酯的應(yīng)用受到了越來越廣泛的重視。2.2.2社會效應(yīng)碳酸二甲酯項目不僅拉動當?shù)鼐蜆I(yè),帶動了當?shù)氐闹苯泳蜆I(yè)和間接就業(yè)能力,使當?shù)氐南聧徆と酥匦禄氐焦ぷ鲘徫?提高了人們的生活水平。而且直接增加了地方財政的稅收,間接地增加了國家財政的收入。碳酸二甲酯投資項目還可以提高當?shù)氐闹?推動當?shù)鼐用竦南M能力,進而促進該地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。2.3產(chǎn)品簡介2.3.1DMC物理化學(xué)性質(zhì)碳酸二甲酯〔DimethylCabonate簡稱DMC,常溫時是一種無色透明、略有氣味、微甜的液體,熔點4℃,沸點90.1℃,密度1.069g/cm3,難溶于水,但可以與醇、醚、酮等幾乎所有的有機溶劑混溶。DMC在常壓下和甲醇共沸,共沸溫度63.8℃。DMC毒性很低,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)受到了國內(nèi)外化工界的廣泛重視。DMC的分子結(jié)構(gòu)獨特〔CH3O-CO-OCH3,性能優(yōu)異,因此具有非常廣泛的用途,主要用作羰基化和甲基化試劑、汽油添加劑、合成聚碳酸酯〔PC的原料等。DMC的大規(guī)模生產(chǎn)就是伴隨著聚碳酸酯的非光氣合成工藝而發(fā)展起來的。2.3.2基本用途<1>生產(chǎn)二甘醇雙烯丙基碳酸酯〔ADC/透明樹脂ADC有優(yōu)良的光學(xué)特性、耐磨性、耐菌性、輕型,是一種熱固性樹脂。它可代替玻璃,用作眼鏡透鏡及光電子材料。原先是以丙烯醇、二乙基乙二醇及光氣為原料制造的。用DMC代替光氣,由于DMC低毒、無腐蝕,減輕了設(shè)備制造、操作管理及廢物處理等方面的技術(shù)要求。更為重要的是,能較容易地制造高品質(zhì)產(chǎn)品。因此正在開辟用作精密光電子材料等新領(lǐng)域。<2>生產(chǎn)甲氨基甲酸萘酯〔殺蟲劑原料原采用ɑ-萘酚和甲基異氰酸酯為原料或ɑ-萘酚和光氣經(jīng)由氯甲酸酯制造的。但是上述兩條途徑均有危險。1984年印度帕巴拉邦大爆炸,就是實例。使用DMC就能安全地與萘酚反應(yīng),制成甲氨基甲酸萘酯。<3>制造苯甲醚〔香料等的原料原工藝是以苯酚和硫酸二甲酯為原料,但存在副產(chǎn)物難處理等問題。用DMC代替DMS制造苯甲醚,可以解決上述問題,且收率有所提高。誠然,目前DMS價格較DMC便宜,但從包括副產(chǎn)物處理的全部制造過程來看,DMC工藝的經(jīng)濟性未必就肯定差。<4>制造聚碳酸酯〔PC/透明樹脂制造PC的方法有多種。現(xiàn)在世界上工業(yè)化的一個基本方法是以二氯甲烷為溶劑在堿存在下,雙酚A與光氣反應(yīng)。其中,堿可使用苛性鈉、吡啶等。DMC路線制PC,首先是DMC和酚的酯交換,生成碳酸二苯酚酯〔DPC；再將DPC在熔融狀態(tài)下,與雙酚A進行酯交換,一邊將酚脫離,一邊制PC。目前世界上眾多生產(chǎn)廠家正在解決DMC路線工業(yè)化中存在的問題,實現(xiàn)非光氣法的無環(huán)境污染工藝。該工藝在經(jīng)濟和產(chǎn)品質(zhì)量上,都已基本接近實現(xiàn)工業(yè)化。〔5制造聚碳酸二元醇〔PCD/聚氨酯原料PCD是一種特殊的多元醇,將它與以PTMG、己內(nèi)酰胺等為原料的聚氨酯相比,能制造耐熱,耐水解等優(yōu)良性能的聚氨酯。PCD原先是由1,6-已二醇和二苯基碳酸酯、碳酸二乙酯、乙烯基碳酸酯反應(yīng)制造的。但成本方面未能與其它二元醇抗衡。以DMC為原料與其他原料相比,有價格競爭力。<6>制造碳酰二肼〔清潔劑氨基脲廣泛用作鍋爐等的清潔劑。但其單體存在易致癌、易爆炸的危險。通過DMC制造的碳酰二肼,不僅安全而且易于使用。碳酰二肼雖然價格較貴,但使用安全,歐美等國正在普及。〔7其他用途DMC也可作為溶劑。除了能與其他有機溶劑很好相溶以外,還具有蒸發(fā)速度快的特點?？梢云谕鸇MC在某些特定的領(lǐng)域用作溶劑〔特殊涂料、藥物等。還有人研究將DMC作為CO2的載體,制造噴霧溶劑。DMC可用作辛烷值提高劑。過去由于價格等方面的制約,而無法推廣使用。最近,美國對汽車排放氣中氧濃度作了規(guī)定,以作為環(huán)保的一個對策。DMC分子中氧含量為53%,而目前使用的提高劑MTBE的氧含量為18%,相比之下,只添少量的DMC就能提高氧濃度。2.4市場分析2.4.1碳酸二甲酯的市場現(xiàn)狀<1>碳酸二甲酯的國外市場及預(yù)測目前世界碳酸二甲酯的總生產(chǎn)能力約為17萬t/a,產(chǎn)量和消費量約為9萬t/a,主要的生產(chǎn)企業(yè)十幾家。包括GE〔通用電氣公司、EnichemSynthesisSPA<意大利>、Bayer〔德國BASF、MitsubishiChemicalCorporation<日本>以及日本宇部等。全球碳酸二甲酯生產(chǎn)能力分布如下表2-1所示。表2-120XX世界主要國家和地區(qū)碳酸二甲酯生產(chǎn)能力國家和地區(qū)能力/<萬t·a-1>比例/%美國7.041.2西歐2.011.8日本3.017.6其他國家和地區(qū)5.029.4合計17100由表可見,目前世界碳酸二甲酯的生產(chǎn)主要集中在美國、西歐、日本等國家和地區(qū),其生產(chǎn)能力占全球總量的70%以上。2001年世界碳酸二甲酯的產(chǎn)量和消費量約9萬t,主要應(yīng)用領(lǐng)域聚碳酸酯〔PC的合成,消費量約5.0萬t,約占總消費量的56.1%；醫(yī)藥消費量約為2.0萬t,約占22.5%；農(nóng)藥消費量0.7萬t,約占7.9%；其他消費量約為1.2萬t,約占13.5%。據(jù)了解,2002年世界碳酸二甲酯的總消費量增長至10.1萬t,其中醫(yī)藥行業(yè)需求增長較大。預(yù)計,今后幾年全球碳酸二甲酯的市場需求量將以11%左右的速度保持快速增長,其中增長較快的領(lǐng)域有PC、醫(yī)藥、溶劑及汽油添加劑,到20XX,世界碳酸二甲酯的需求量將達到16.7萬t。亞太地區(qū)在全球碳酸二甲酯的生產(chǎn)和消費中的比例將逐步提高。<2>碳酸二甲酯的國內(nèi)市場及預(yù)測我國碳酸二甲酯的開發(fā)始于20世紀80年代,早期的生產(chǎn)裝置均采用國內(nèi)開發(fā)的光氣法工藝路線,裝置規(guī)模在300～500t/a之間,大多建在光氣生產(chǎn)企業(yè)內(nèi),產(chǎn)品以自產(chǎn)自用為主。20世紀90年代以后,XX大學(xué)、華東理工大學(xué)、華中理工大學(xué)、西南化工研究院和南化公司研究院等相繼對碳酸二甲酯的非光氣法生產(chǎn)工藝進行了開發(fā)研究,尤其是在酯交換法工藝的研發(fā)方面投入了大量的人力、物力。1995年華東理工大學(xué)開發(fā)的酯交換法工藝獲得成功,建成了300t/a中試裝置,隨著又建成了一系列工藝化生產(chǎn)裝置,能力在500～1000t/a之間。XX大學(xué)、XX化學(xué)工業(yè)公司研究院等也在酯交換生產(chǎn)碳酸二甲酯的工藝開發(fā)上做了大量的工作,并建成了相應(yīng)的工業(yè)化裝置。近年,我國在碳酸二甲酯液相氧化羰基合成工藝的研發(fā)方面取得了長足的進展。1993年華中理工大學(xué)與XX省利川化肥廠〔現(xiàn)更名為XX興發(fā)集團興利化工合作開展液相氧化羰基化合成碳酸二甲酯工藝的小試和中試研究,規(guī)模為100t/a。該項中試技術(shù)已于1998年5月通過了XX省組織的技術(shù)鑒定,20XX被列為國家計委重點支持的工業(yè)化試驗項目,裝置規(guī)模為4000t/a。我國已經(jīng)基本掌握了非光氣合成碳酸二甲酯的生產(chǎn)工藝,是目前世界上能生產(chǎn)碳酸二甲酯的少數(shù)幾個國家之一。目前,我國碳酸二甲酯生產(chǎn)企業(yè)有20幾家,20XX生產(chǎn)能力2萬t/a以上,產(chǎn)量約1萬t/a。我國碳酸二甲酯的主要生產(chǎn)企業(yè)如下表2-2所示。表2-220XX我國DMC主要生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)廠家工藝路線生產(chǎn)能力/〔kt/aXXXX化工總廠酯交換法5XX新XX化工股份公司酯交換法5XX興利華化工液相氧化羰基化工藝4XXXX寶鼎化工酯交換法1XX省XX金泰化工酯交換法4據(jù)最新報道,20XX6月XX石大勝華化工股份公司采用酯交換法工藝建成了國內(nèi)首套萬噸級DMC生產(chǎn)裝置,其產(chǎn)品質(zhì)量達到了醫(yī)藥級水平,已成功出口到歐洲市場。另外國內(nèi)其它企業(yè),如XX省XX金泰化工正在對其現(xiàn)有DMC裝置進行改擴建,預(yù)計在今年年底也將形成萬噸級的生產(chǎn)裝置。據(jù)此分析,到20XX年底我國DMC的總生產(chǎn)能力將達到4萬～4.5萬t/a的水平,而躋身于世界DMC的生產(chǎn)大國之別。經(jīng)過20多年的發(fā)展,我國DMC的生產(chǎn)工藝有了較大的改進。光氣法的生產(chǎn)裝置逐步萎縮,國內(nèi)僅剩的幾套光氣法的裝置,規(guī)模均在300～500t/a之間,在總生產(chǎn)能力中的比例已經(jīng)下降到5%左右,且都是在原有光氣裝置基礎(chǔ)上延伸的下游產(chǎn)品；液相氧化羰基化工藝得到初步應(yīng)用,形成4000t/a的工業(yè)化生產(chǎn)裝置；酯交換法工藝得到大規(guī)模的發(fā)展,已經(jīng)成為我國碳酸二甲酯生產(chǎn)的主流。從總體上講,我國DMC無論是在生產(chǎn)裝置的規(guī)模上,還是在生產(chǎn)水平、產(chǎn)品質(zhì)量上均有了較大的提高,在國際市場的競爭力逐步增強。主要體現(xiàn)在近兩年來我國碳酸二甲酯的出口量得到大幅度增長,20XX產(chǎn)品的凈出口量已達到近6000t的水平。目前,國內(nèi)對DMC的需求主要集中在農(nóng)藥、醫(yī)藥領(lǐng)域,此外,上海氯堿公司與德國拜耳公司合資興建的18kt/a聚碳酸酯廠已投產(chǎn),有的聚碳酸酯廠正在改造為非光氣生產(chǎn)方法,因而估計我國DMC的年需求量將達3萬t以上。這些都為未來的DMC市場開拓了巨大空間。由此可見,DMC在我國具有極大的市場潛力。目前我國的DMC絕大部分依靠進口,因此,建設(shè)我國自己的大規(guī)模DMC生產(chǎn)裝置已是當務(wù)之急。2.4.2碳酸二甲酯的應(yīng)用前景關(guān)于未來DMC的市場需求,可從以下幾方面進行分析:<1>DMC的化學(xué)反應(yīng)囊括了光氣和DMS在化工用途中的絕大部分反應(yīng)。按照實際反應(yīng)過程中的有效羰基化數(shù)和甲基化數(shù)來比,DMC分別是光氣和DMS的2.2倍和1.7倍,再假設(shè)未來幾年光氣和DMS需求量的50%被DMC取代時,僅此一項就需DMC500kt/a以上。<2>隨著DMC作為汽油添加劑的應(yīng)用研究逐漸成熟,DMC進入汽油添加劑這一巨大潛在市場將成為可能。以MTBE添加量為10%折算成DMC,則DMC的添加量為3.3%。目前全世界汽油消耗量超過200Mt/a,若20%的汽油采用DMC作添加劑則需DMC1.320Mt/a。<3>以DMC為原料可以合成的農(nóng)藥、醫(yī)藥、光電子材料等下游產(chǎn)品市場巨大,僅以聚碳酸酯為例,目前世界聚碳酸酯產(chǎn)量已達1Mt/a,若全部采用DMC法生產(chǎn),以DMC單耗為0.36t/t計,則需DMC360kt/a。從國際、國內(nèi)情況看,DMC現(xiàn)有生產(chǎn)能力遠不能滿足其日益增長的消費需求。特別是我國DMC生產(chǎn)起步晚,生產(chǎn)裝置工藝落后,產(chǎn)量低,產(chǎn)品質(zhì)量差,嚴重限制其下游產(chǎn)品的開發(fā)和利用。因此開發(fā)一條既具有經(jīng)濟競爭力,又符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的DMC綠色合成工藝已迫在眉睫。2.4.3建議碳酸二甲酯作為有機合成工業(yè)中重要的原料,已成為二十一世紀清潔生產(chǎn)和綠色化工中重要的化工產(chǎn)品。現(xiàn)階段,我國對碳酸二甲酯的應(yīng)用尚局限在少數(shù)產(chǎn)品上,隨著科學(xué)技術(shù)的進步,工業(yè)生規(guī)模的進展及環(huán)境保護措施的完善,碳酸二甲酯在國內(nèi)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U大,需求也將迅速增長。業(yè)內(nèi)人士對今后我國碳酸二甲酯的發(fā)展提出如下建議:加強工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研究,大力開發(fā)下游產(chǎn)品。我國發(fā)展碳酸二甲酯工業(yè),必須加強工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的研究,使生產(chǎn)規(guī)模實現(xiàn)工業(yè)化,以符合我國經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)狀,適應(yīng)環(huán)境保護的要求。在此基礎(chǔ)上,加強碳酸二甲酯下游產(chǎn)品開發(fā)的科研投入,積極應(yīng)用碳酸二甲酯開發(fā)的科研成果,并將其盡快轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力,這將為碳酸二甲酯在我國的發(fā)展創(chuàng)造有利條件。碳酸二甲酯的市場潛力很大,加強碳酸二甲酯的開發(fā)與應(yīng)用,完善其生產(chǎn)技術(shù),其發(fā)展前景普遍看好。3工藝方案選擇3.1概述目前工業(yè)生產(chǎn)和具有工業(yè)化前景的碳酸二甲酯的合成方法主要有：光氣法、甲醇氧化羰基法、酯交換法和尿素醇解法四種,以下分別介紹這幾種方法的基本原理、研究進展、存在的優(yōu)缺點和部分采用此種工藝的企業(yè)。3.2工藝路線3.2.1光氣法此方法也稱為甲醇光氣法,即先由CO與Cl2作用生成光氣,然后通過光氣與甲醇或甲醇鈉反應(yīng)生成DMC。CO+Cl2→COCl2<1>2CH3OH+COCl2→CH3OC<O>OCH3+2HCl<2>2CH3ONa+COCl2→CH3OC<O>OCH3+2NaCl<3>它是合成DMC較早的方法,實際上是間接氧化羰基化過程。此法生產(chǎn)DMC的收率按甲醇計為90%,純度95%以上。第3個方程式的合成路線有人稱為醇鈉法。Ludo提出用甲醇鈉與CO2反應(yīng)生成碳酸鈉甲酯,再以甲烷使其甲基化生成DMC。光氣法是傳統(tǒng)的合成方法,工藝簡單,技術(shù)成熟,雖然這些方法的DMC產(chǎn)率較高,但存在操作周期長,成本高,原料光氣劇毒,安全性差,運輸不方便,三廢量大等問題,不符合新的能源和環(huán)境的發(fā)展要求。目前,光氣法正在逐步被其它方法取代,屬于淘汰性工藝。3.2.2甲醇氧化羰基化法該法以甲醇、CO、O2為原料,在催化劑作用下直接合成DMC,其反應(yīng)式如下:CO+1/2O2+2CH3OH→CH3OC<O>OCH3+H2O根據(jù)使用的催化劑不同,主要有以下2種不同的工藝路線。<1>液相法該法是以甲醇、CO和氧氣為原料的均相反應(yīng),CuCl為催化劑。反應(yīng)分2步進行:氧化反應(yīng):2CuCl+2CH3OH+1/2O2→2Cu<CH3O>Cl+H2O還原反應(yīng):2Cu<CH3O>Cl+CO→CH3OC<O>OCH3+2CuCl操作壓力2.5～3.0MPa,溫度90～130℃。以甲醇計,DMC的選擇性為98%,單程收率32%,總收率95%,甲醇轉(zhuǎn)化率在10%～20%之間。反應(yīng)過程中,甲醇既為原料又為溶劑,氧濃度始終保持在爆炸極限以下。液相法工藝以意大利EniChemSynthetic公司為代表,該工藝自1983年首次實現(xiàn)5500t·a-1工業(yè)化以來,經(jīng)過2次擴產(chǎn),現(xiàn)在裝置規(guī)模為112萬t·a-1。日本的三菱公司采用甲醇溶液液相法建有115萬t·a-1裝置。在這方面我國也有很大的發(fā)展,如XX興發(fā)化工集團采用國內(nèi)開發(fā)的甲醇液相氧化羰基化法技術(shù),建成了4000t·a-1DMC生產(chǎn)裝置。<2>氣相法其化學(xué)原理與液相法相同。所用催化劑為Pd-Cl2、CuCl/C固體催化劑,反應(yīng)也是分2步進行。氧化反應(yīng):2NO+2CH3OH+1/2O2→2CH3ONO+H2O還原反應(yīng):CO+2CH3ONO→CH3OC<O>OCH3+2NO采用亞硝酸甲酯作為反應(yīng)循環(huán)劑,固定床中常壓、50～100℃條件下反應(yīng),同時副產(chǎn)草酸二甲酯。DMC的選擇性96%,甲醇的轉(zhuǎn)化率接近90%。美國DOW化學(xué)公司1986年開發(fā)了甲醇氣相氧化羰基化法技術(shù)。該技術(shù)采用浸漬過氯化甲氧基酮/吡啶絡(luò)合物的活性炭作催化劑,并加入氯化鉀等助催化劑。反應(yīng)條件為溫度110～125℃,壓力1.5～2.5MPa,將體積比為65∶25∶10的CO,CH3OH和O2混合氣體通過反應(yīng)器,碳酸二甲酯的生成速率為0.1L·<h·L>-1。選擇性為65%。王少成等將季銨鹽<TBAB>修飾的多相Wacker催化劑用于高選擇性催化甲醇、CO和空氣氧化羰基化合成DMC。結(jié)果表明,TBAB-Wacker/SiO2催化劑的活性最高,甲醇轉(zhuǎn)化率達到11%,且DMC對CH3OH的選擇性<>99%>以及對CO的選擇性<26%>也均遠高于其它載體。TBAB-Wacker/SiO2催化劑在100～150℃范圍內(nèi)對甲醇氧化羰基化反應(yīng)表現(xiàn)出較顯著的活性,在120～140℃范圍內(nèi)顯示出最佳的反應(yīng)效能,對甲醇的轉(zhuǎn)化率達到最大。趙明旭等以液相甲醇、CO和氧為原料,當催化劑CuCl用量大于50gCuCl·L-1甲醇、溫度在90～110℃之間時,DMC選擇性以CO計達89.1%～90.6%,以甲醇計達98%。在產(chǎn)品分離與精制中,選取的萃取劑氯苯能打破DMC-甲醇共沸體系,各組分易于分離,能得到純度大于95%的DMC產(chǎn)品。氣相法工藝以日本宇部興產(chǎn)公司為代表,1996年擴建成6000t·a-1的裝置,根據(jù)報道它還計劃再建立3萬～5萬t·a-1的大型裝置。3.2.3酯交換法酯交換法依起始物可分為直接酯交換法和間接酯交換法2種。酯交換法生產(chǎn)安全、清潔,而且耦合了工業(yè)上的環(huán)氧化物-環(huán)氧乙烷<EO>或環(huán)氧丙烷<PO>水合制各二元醇-乙二醇<EG>或l,2-丙二醇的工藝,在經(jīng)濟上具有競爭優(yōu)勢,也是目前國內(nèi)DMC的主要合成方法。工業(yè)化的酯交換法系采用兩步法,即先由環(huán)氧化物與CO2反應(yīng)生成碳酸乙烯酯<EC>或碳酸丙烯酯<PC>,EC或PC與甲醇進行酯交換反應(yīng)生成DMC和相應(yīng)的二元醇。一步法是以EO或PO、甲醇和CO2為原料,在同一反應(yīng)器中直接合成DMC的方法。一步法生產(chǎn)工藝簡單,設(shè)備投資低,己引起世人的關(guān)注,目前以開發(fā)小試生產(chǎn)工藝。酯交換法是以碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯與甲醇酯交換反應(yīng)生產(chǎn)碳酸二甲酯,同時聯(lián)產(chǎn)乙二醇或丙二醇。碳酸乙烯酯是以環(huán)氧乙烷與二氧化碳合成的,碳酸丙烯酯則是以環(huán)氧丙烷與二氧化碳合成的。總體說來,酯交換法<以環(huán)氧烷為耦合劑的C02和甲醇間接合成法>具有收率高、腐蝕性小、反應(yīng)條件溫和、過程無毒等優(yōu)點。但仍存在原料<環(huán)氧烷>易燃易爆以及因過程聯(lián)產(chǎn)丙二醇或乙二醇使其生產(chǎn)成本易受市場影響等缺點。<1>碳酸乙烯酯與甲醇酯交換法<CH2O>2CO+2CH3OH→<CH3O>2CO+HOCH2CH2OHTexaco成功的開發(fā)了由環(huán)氧乙烷、CO2和甲醇聯(lián)產(chǎn)DMC和乙二醇新工藝。反應(yīng)分兩步進行:CO2與環(huán)氧乙烷反應(yīng)生成碳酸乙烯酯,然后碳酸乙烯酯與甲醇經(jīng)過酯基轉(zhuǎn)移生成DMC和乙二醇酯交換催化劑是IV族均相催化劑負載在含叔胺及季胺官能團的樹脂上的硅酸鹽等。該工藝可避免環(huán)氧乙烷水解生成乙二醇,可實現(xiàn)甲醇選擇性地聯(lián)產(chǎn)DMC和乙二醇。<2>碳酸丙烯Na<PC>與甲醇的酯交換C4H6O3+2CH3OH→<CH3O>2CO+CH3CHOHCH2OH華東理工大學(xué)化學(xué)工程系對酯交換技術(shù)進行了深入研究,成功的開發(fā)了PC和甲醇酯交換合成DMC技術(shù)。采用特種分離技術(shù)<催化反應(yīng)精餾和恒沸精餾>,同時聯(lián)產(chǎn)丙二醇,己建成幾套不同規(guī)模的生產(chǎn)裝置,產(chǎn)出合格產(chǎn)品。XX大學(xué)也對PC與甲醇酯交換聯(lián)產(chǎn)DMC和丙二醇進行了研究開發(fā),獲得較佳工藝條件:常壓,60～65℃,催化劑為甲醇鈉,用量0.4%～0.45%。已進行了300噸/年中試裝置設(shè)計。酯交換技術(shù)進一步開發(fā)關(guān)鍵在于:<1>一般認為酯交換為可逆反應(yīng),轉(zhuǎn)化率較低,因此提高轉(zhuǎn)化率非常關(guān)鍵；<2>分離精制塔構(gòu)型和萃取劑的篩選,對提高產(chǎn)品純度非常重要。3.2.4尿素醇解法尿素醇解法制備DMC是在國內(nèi)外剛剛引起關(guān)注的一種新方法,成為研究熱點。尿素醇解法以來源廣泛、價格低廉的尿素和甲醇作基本原料,具有原料價廉易得、工藝簡單和反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣可以回收利用等優(yōu)點,并且反應(yīng)過程無水生成,避免了甲醇2DMC2水復(fù)雜體系的分離問題,使后續(xù)分離提純簡單化,節(jié)省投資,尤其對現(xiàn)有化肥廠開發(fā)下游產(chǎn)品具有吸引力,具有廣闊的開發(fā)前景。尿素醇解制備碳酸二甲酯的合成反應(yīng)過程一致認為是分兩步進行的。由尿素出發(fā)合成碳酸二甲酯主要有以下三條工藝路線:<1>直接尿素醇解法合成碳酸二甲酯尿素直接醇解制備碳酸二甲酯的反應(yīng)方程式如下:NH2CONH2+2CH3OH→<CH3O>2CO+2NH3實際上分兩步進行,尿素首先醇解為氨基甲酸甲酯、然后再進一步醇解為碳酸二甲酯。具體反應(yīng)為：NH2CONH2+CH3OH→NH3COOCH3+NH3NH2COOCH3+CH3OH→<CH3O>2CO+NH3一定的反應(yīng)溫度和壓力條件下,尿素先與一分子的醇反應(yīng)生成氨基甲酸酯類化合物。然后生成的氨基甲酸酯類化合物再與另一分子的醇在以有機錫催化劑存在時反應(yīng)生成碳酸二酯類化合物。兩步反應(yīng)的醇可以相同也可以不同。控制氨基甲酸酯與第二步反應(yīng)醇的摩爾比在2:1～10:1之間,控制反應(yīng)體系中碳酸二甲酯類化合物質(zhì)量百分含量在1%-3%之間。該反應(yīng)工藝中尿素的轉(zhuǎn)化率較高,選擇性也較好,顯示了較好的用前景,具有較強的竟爭力。<2>尿素一碳酸丙烯酯<或碳酸乙烯酯>一碳酸二甲酯路線該路線分兩步進行,尿素與丙二醇反應(yīng)制備碳酸丙烯酯,碳酸丙烯酯再與甲醇反應(yīng)制備碳酸二甲酯。碳酸丙烯酯與甲醇酯交換制備碳酸二甲酯是比較成熟的工藝,其中碳酸丙烯酯多采用二氧化碳與環(huán)氧丙烷環(huán)加成反應(yīng)合成。孫予罕等在專利中公開將丙二醇或乙二醇與尿素的物質(zhì)的量比為100：1,固體堿催化劑與尿素的物質(zhì)的量比為0.001加入反應(yīng)器,反應(yīng)溫度100～200℃,在真空度為6.67-70KPa或在鼓氮條件下進行,反應(yīng)時間為0.5-20h,以氧化鋅為催化劑,反應(yīng)溫度為105℃氮氣流速為10mL/min,反應(yīng)時間20h時,丙二醇的轉(zhuǎn)化率為65.28%,碳酸丙烯酯以尿素計算的收率為99.55%。<3>尿素--二苯基脲--苯氨基甲酸甲酯--碳酸二甲酯路線這條路線是由三個連續(xù)反應(yīng)組成,中間產(chǎn)物二苯基脲與苯氨基甲酸甲酯都是重要的化工產(chǎn)品,該反應(yīng)歷程分三步進行,反應(yīng)方程式如下:NH2CONH2+2PhNH2→PhNHCONHPh+2NH3<1>PhNHCONHPh+CH3OH→PhNHCOOCH3+phNH3<2>2PhNHCOOCH3→PhNHCONHPh+<CH3O>2CO<3>工藝過程為:第一步將尿素投入玻璃反應(yīng)釜中,再加入鹽酸、水、苯胺,攪拌,待溫度升到104℃時開始回流lh,再升溫至106℃,反應(yīng)3h,然后加鹽酸保溫攪拌45min,反應(yīng)完畢過濾水洗,干燥得聲品。不使用水作溶劑,直接由尿素與苯胺制備二苯基脲,n<苯胺>/n<尿素>=8,反應(yīng)時間為4h時,高效液相色譜檢測N,N一二苯基脲的收率為99.5%。第二步為高壓反應(yīng),Chen等在n<甲醇>/n<二苯基脲>=12.5、反應(yīng)溫度160℃、反應(yīng)時間為3h,HPLC檢測DPU的轉(zhuǎn)化率達到99.6%,苯氨基甲酸甲酯的選擇性為99.4%。第三步反應(yīng)實際上是苯氨基甲酸甲酯的歧化反應(yīng),可以使用的催化劑很多,主要包括堿金屬、堿金屬化合物,欽和錯的化合物以及鋅、鈣、錫、鉛的化合物等,但催化劑的活性差別很大。以Pb<AC>2·3H2O的催化效果最好,反應(yīng)溫度180℃,反應(yīng)時間3.5h,苯氨基甲酸甲酷的轉(zhuǎn)化率為87.30%,DMC的選擇性為85.2%。該路線的第一步和第二步的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率都比較高。第三步的原料苯氨基甲酸甲酯歧化反應(yīng)生成碳酸二甲酯時,也可以發(fā)生分解反應(yīng)生成苯異氰酸酯。并且在一定條件下兩個反應(yīng)是競爭反應(yīng),選擇合適的催化劑和反應(yīng)條件提高苯氨基甲酸甲酯反應(yīng)的選擇性具有理論意義。但該路線步驟多,設(shè)備投資大,工業(yè)化比較困難。3.3本項目所選工藝方案我國目前DMC的工業(yè)合成方法仍然是光氣法和酯交換法為主,不但不符合環(huán)保的要求,而且也不經(jīng)濟,加上我國的DMC生產(chǎn)能力遠遠不能滿足市場需要,大部分依賴進口,國家為此每年需花費大量外匯。隨著環(huán)保的需要,DMC需求越來越多,對其進行開發(fā)研究,市場前景看好。目前正被廣泛關(guān)注的CO氣相氧化羰基化法<一步法>、CO2直接合成法和尿素醇解法將成為合成DMC的主要方法。由于CO液相氧化羰基化法和氣相兩步法的工藝已成功工業(yè)化生產(chǎn),CO氣相氧化羰基化的一步法可能會首先取得突破。CO2直接合成法的前景最被看好,無論從經(jīng)濟、技術(shù)和環(huán)保等方面,該合成路線均具有一定的優(yōu)勢。尿素醇解法的最明顯的優(yōu)勢是反應(yīng)過程沒有水生成,省去后續(xù)的DMC-甲醇-水共沸體系的分離,是最經(jīng)濟的生產(chǎn)方法。上述3種方法雖都存在很多需要解決的問題,但從出于經(jīng)濟和原料的考慮有望替代現(xiàn)有的酯交換法生產(chǎn)工藝。尿素醇解法的原料尿素和甲醇的生產(chǎn)工藝國內(nèi)已經(jīng)很成熟,產(chǎn)量大,所以原料來源廣且價廉,尿素生產(chǎn)中利用了CO2可以減少溫室效應(yīng),因此我們選擇尿素醇解法作為本廠合成碳酸二甲酯的工藝方案。本廠采用的尿素醇解法流程：來自總廠的尿素和甲醇在混合釜中進行充分的混合,然后進入常壓反應(yīng)釜中進行反應(yīng),生成中間產(chǎn)物氨基甲酸甲酯,經(jīng)精餾塔進行分離,塔底產(chǎn)品即氨基甲酸甲酯、尿素混合液及極少量的甲醇進入碳酸二甲酯反應(yīng)器中進行反應(yīng),反應(yīng)后的碳酸二甲酯混合氣體冷凝后先經(jīng)一個精餾塔預(yù)分離除去部分甲醇,再進行萃取以便較徹底的分離甲醇,含碳酸二甲酯的萃取相則經(jīng)由一個精餾塔分離出碳酸二甲酯,得到最終產(chǎn)品。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氨氣甲醇混合氣被不斷加入的氮氣和甲醇帶走,經(jīng)分離后,氨氣與氮氣混合氣前往總廠合成氨,甲醇則回儲罐作為原料再利用。各步驟中分離出的尿素、萃取劑、催化劑等則由泵打回重新利用。碳酸二甲酯反應(yīng)的催化劑為有機錫催化劑以及一些高沸點的物質(zhì)組成共催化劑,使用共催化劑作用：減少甲醇的揮發(fā),抑制氨基甲酸甲酯的分解,和有機錫催化劑結(jié)合使催化活性進一步提高。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,從而減免了分離的難度,因為水、甲醇和碳酸二甲酯容易形成恒沸物,從而使一般的精餾方法不能高純度的分離而得到產(chǎn)品碳酸二甲酯,必須采用其他的方法來獲得比較純凈的產(chǎn)物。采用其它的方法都不可避免的有水的產(chǎn)生。另外,利用尿素和甲醇來進行反應(yīng),原料易得而且價格比較便宜,成本較低。此套流程可謂是物盡其用,有較好的經(jīng)濟效益,符合環(huán)保要求。4工藝流程設(shè)計4.1工藝流程簡圖操作流程:〔1氨基甲酸甲酯合成工段：原料進料比甲醇:尿素=4:1〔摩爾比反應(yīng)生成NH3和氨基甲酸甲酯。從罐中把一定比例的甲醇和尿素通過泵打入氨基甲酸甲酯反應(yīng)器內(nèi),NH3由來自N2瓶的N2帶出至冷凝器后,在收集器中收集到的甲醇返回至甲醇罐,NH3進入合成氨廠利用。MC反應(yīng)器中的釜液經(jīng)精餾塔1分離,塔頂餾出物甲醇返回到甲醇罐,塔釜液進入碳酸二甲酯反應(yīng)器。〔2碳酸二甲酯合成工段：甲醇和氨基甲酸甲酯反應(yīng)生成碳酸二甲酯和NH3。反應(yīng)過程中用N2不斷帶出NH3,在冷凝器中冷凝后進入合成氨廠利用。DMC反應(yīng)器釜液進入過濾機后,催化劑回收利用,濾液為DMC、甲醇和未反應(yīng)的MC,送入精餾塔塔底釜液MC返回到DMC反應(yīng)器,塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品DMC。4.2MC的合成NH3尿素甲醇NH3尿素甲醇甲醇尿素精餾塔甲醇尿素精餾塔MC反應(yīng)器MC反應(yīng)器MC甲醇MC甲醇尿素尿素圖4-1MC合成簡易流程圖甲醇和尿素反應(yīng)生成氨基甲酸甲酯和氨氣。充分混勻的尿素和甲醇進入MC反應(yīng)釜中,反應(yīng)過程中不斷的加入氮氣,帶走生成的氨氣,使反應(yīng)向正方向進行。在生產(chǎn)氨基甲酸甲酯所用的反應(yīng)釜上設(shè)有分餾柱,是反應(yīng)過程中汽化的甲醇冷凝并返回反應(yīng)釜,氨氣通過分餾柱并進入冷凝器內(nèi)使未冷凝的甲醇冷凝,并回收處理,氨氣去總廠的合成氨分廠：釜內(nèi)初始溫度加熱到66℃,常壓,攪拌速度600r/min,氮氣進氣速率為1l/s,反應(yīng)時間為4個小時。在反應(yīng)釜下部設(shè)置一取樣點,以便進行抽樣檢驗,確保產(chǎn)品質(zhì)量合格。塔釜液含有產(chǎn)物氨基甲酸甲酯、原料尿素及甲醇。4.3DMC的合成NH3甲醇NH3甲醇甲醇MC少量尿素甲醇MC少量尿素DMC反應(yīng)器精餾塔DMC反應(yīng)器精餾塔MC少量尿素MC少量尿素DMCMC甲醇催化劑DMCMC甲醇催化劑尿素尿素圖4-2DMC合成簡易流程圖甲醇與氨基甲酸甲酯合成碳酸二甲酯。氨基甲酸甲酯、尿素混合液進入碳酸二甲酯反應(yīng)器進行反應(yīng),期間不斷的通入甲醇和氮氣：使得原料甲醇:氨基甲酸甲酯=10:1〔摩爾比,氮氣進氣速率為1L/s,一方面帶出氨氣,另一方面提供反應(yīng)所需的壓力。碳酸二甲酯反應(yīng)釜內(nèi)部反應(yīng)條件設(shè)計為：溫度170℃,壓力1.5MPa,攪拌速率為600r/min,MC：催化劑=1∶0.15〔質(zhì)量比。由于該反應(yīng)為可逆的吸熱反應(yīng),而且進行程度較小,所以應(yīng)該采取較高的溫度以及不斷分離出產(chǎn)品的方法來促進反應(yīng)的進行,得到產(chǎn)量和質(zhì)量符合要求的碳酸二甲酯產(chǎn)品。5廠址選擇5.1選址原則廠址選擇是化工裝置建設(shè)的一個重要環(huán)節(jié),也是一項政策性、技術(shù)性很強的工作。廠址選擇對工廠的建設(shè)進度、投資數(shù)量、經(jīng)濟效益、環(huán)境保護及社會效益等方面都有重大影響。由于只有廠址選擇確定之后,才能估算其建投資額和投產(chǎn)后的生產(chǎn)成本,才能對經(jīng)濟效益、環(huán)境影響、社會效益進行分析評估,判斷項目的可行性,因此廠址選擇工作是可行性研究的一部分,在有條件時,也可在編制項目建議書階段進行。廠址選擇的主要影響因素：原料、能源、水源和環(huán)境。廠址選擇的基本原則：<1>廠址宜選在原材料、能源較豐富或供應(yīng)方便的地區(qū)。<2>廠址宜選在水資源豐富、水質(zhì)較好的地區(qū)。<3>廠址應(yīng)具有較便利的運輸條件。<4>選廠應(yīng)注意節(jié)約用地、少占耕地。<5>選廠應(yīng)注意對當?shù)氐沫h(huán)境保護。<6>選廠應(yīng)考慮周圍的協(xié)作關(guān)系。<7>其他一些注意事項〔避免在地震斷層和基本烈度9度以上的地震區(qū),易遭受洪水、泥石流、滑坡的危害的山區(qū),又開采價值的礦藏地區(qū),國家規(guī)定的歷史文物、生物保護和風(fēng)景旅游點。5.2廠址選擇綜合考慮以上幾項因素,我們的工廠選擇建在XX省XX市高新區(qū),以XX渭河煤化工集團XX公司為依托。高新區(qū)的整體環(huán)境優(yōu)良。擁有豐富的自然資源和土地資源；擁有充足的勞動力供應(yīng),完善的生產(chǎn)、生活配套設(shè)施；擁有科學(xué)的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。我們將工廠建于此地必有良好的收益。5.3氣候概況XX市位于東經(jīng)108°50′-110°38′和北緯34°13′-35°52′之間,地處XX關(guān)中渭河平原東部,東瀕黃河與XX、XX毗鄰,西與XX、XX相接,南倚秦嶺與XX為界,北靠橋山與XX、XX接壤。南北長182.3公里,東西寬149.7公里,總面積約1.3萬平方公里。XX屬暖溫帶半濕潤半干旱季風(fēng)氣候,四季分明,光照充足,雨量適宜。無霜期199-255天,春季氣候多變,夏季炎熱多雨,秋季涼風(fēng)送爽,冬季晴冷干燥,年均氣溫12-14℃,年雨量600毫米左右,年日照2200-2500小時。氣候條件優(yōu)越,有利于發(fā)展農(nóng)業(yè),但伏旱、秋澇和夏季干熱風(fēng)對農(nóng)作物造成的危害較大。5.4渭化介紹XX渭河煤化工集團XX公司〔簡稱"渭化集團"是我省"八五"時期建設(shè)的大型化工企業(yè),是我國現(xiàn)代煤化工發(fā)展和新一代煤氣化技術(shù)應(yīng)用的先行企業(yè)。企業(yè)創(chuàng)建于1988年7月,時稱XX省渭河化肥廠；1999年12月,渭河化肥廠"債轉(zhuǎn)股"框架協(xié)議簽訂,轉(zhuǎn)股金額20.52億元；20XX7月,在XX省渭河化肥廠基礎(chǔ)上進行改制,成立XX渭河煤化工集團XX公司,同時組建XX渭河煤化工企業(yè)集團；20XX10月,國務(wù)院批復(fù)渭化"債轉(zhuǎn)股"調(diào)整方案；20XX3月,按照"債轉(zhuǎn)股"調(diào)整方案要求,渭化集團作為股東之一,與信達、華融、長城資產(chǎn)管理公司以及國家開發(fā)投資公司等共同組建"債轉(zhuǎn)股"新公司—"XX渭河重化工XX公司"；新公司總股本6.5億元,其中渭化集團占12.96%。20XX6月,按照省委省政府的戰(zhàn)略部署,渭化集團與XX煤業(yè)集團公司等多家企業(yè)實現(xiàn)整合,組建XX煤業(yè)化工集團公司,渭化集團成為其所屬企業(yè)之一。5.5選址優(yōu)勢5.5.1交通便利XX市境內(nèi)交通發(fā)達,隴海鐵路、包西鐵路、侯西鐵路、寧西鐵路、大西客專、鄭西客專、黃韓侯鐵路、連霍高速、西禹高速、渭蒲高速、榆商高速貫穿南北。連霍、西禹高速公路,108、310國道,101、106等7條省道,同隴海、西延、西韓、西南等6條鐵路縱橫交錯,構(gòu)成四通八達的交通網(wǎng)絡(luò)。公路密度每百平方公里43.2公里,高速公路總里程為268.4公里,均居XX省各市之首。XX中心城市距省會XX60公里,距XX國際機場90多公里。5.5.2原料豐富目前渭化集團以世界先進的潔凈煤氣化技術(shù)為龍頭,以煙煤為原料,組合運用國內(nèi)外先進成熟的專利技術(shù)、生產(chǎn)工藝和裝備,主體生產(chǎn)裝置中的化肥生產(chǎn)裝置年產(chǎn)能力為30萬噸合成氨、52萬噸尿素,醇醚生產(chǎn)裝置年產(chǎn)能力為60萬噸甲醇、11萬噸二甲醚。三套裝置的前段系統(tǒng)和公用裝置等密切關(guān)聯(lián),可靈活調(diào)整產(chǎn)品和產(chǎn)量,市場競爭適應(yīng)能力較強。目前,企業(yè)產(chǎn)品已形成了優(yōu)質(zhì)氮肥、清潔能源、高純氣體、煤化工助劑等四大類10多個品種。6物料衡算和熱量衡算6.1工藝流程物料衡算物料衡算的理論基礎(chǔ)是質(zhì)量守恒定理。它是指進入一個裝置〔或設(shè)備的主物料的量〔包括損失量和系統(tǒng)內(nèi)部積累起來的物料的量,即研究某一體系內(nèi)進出物料量及組成的變化。進行物料衡算時,首先必須確定衡算的體系。對一般體系,均可表示為：物料的積聚率=物料進入率-物料流出率+反應(yīng)生成率-反應(yīng)消耗率當系統(tǒng)沒有化學(xué)反應(yīng)時,則：物料的積聚率=物料進入率-物料流出率在穩(wěn)定狀態(tài)下有：物料進入率=物料流出率年產(chǎn)碳酸二甲酯27000噸,每年按300天計算,每天生產(chǎn)量=27000/300=90噸,采用間歇反應(yīng),以1天為單位進行衡算,計算如下：<1>MC反應(yīng)釜原料經(jīng)混合溶解后通入MC合成釜進行反應(yīng),尿素轉(zhuǎn)化率為95%,MC選擇性為98%。進料量：甲醇8345.09Kmol尿素2087.44Kmol甲醇+尿素→MC+NH3相對分子質(zhì)量：32.0460.0675.0717反應(yīng)完成后各組分的質(zhì)量：甲醇=〔8345.09-2087.44×0.95×32.04/1000=203.8噸尿素=2087.44×60.06×0.05/1000=6.269噸MC=2087.44×0.95×0.98×75.07/1000=145.89噸NH3=2087.44×0.95×0.98×17/1000=33.04噸MC反應(yīng)釜溫度設(shè)定為60-70℃,壓力為常壓,反應(yīng)結(jié)束后降至常溫,因此氣態(tài)甲醇的含量可以忽略。<2>進入精餾塔的物質(zhì)及含量：甲醇=203.8×1000/32.04=6360.8Kmol尿素=6.269×1000/60.06=104.4KmolMC=145.89×1000/75.07=1943.39Kmol設(shè)塔頂出料為D,含甲醇的摩爾分數(shù)為0.96,含MC為XMC；塔底出料W,含甲醇的摩爾分數(shù)為0.03,含MC的摩爾分數(shù)為0.95D×0.96+W×0.03=6360.8KmolD×<1-0.96-XMC>+W×<1-0.95-0.03>=104.4KmolD×XMC+W×0.95=1943.39Kmol由以上三式得D=6565.3Kmol,W=1937.07Kmol,XMC=0.03<3>DMC反應(yīng)釜進入DMC合成反應(yīng)釜的物質(zhì)及含量〔該步反應(yīng)收率為0.554MC=1937.07×0.95=1840.217Kmol尿素=1937.07×0.03=58.112Kmol甲