2萬(wàn)噸年直接尿素醇解法合成DMC精制工段初步設(shè)計(jì)說(shuō)明

齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)PAGEPAGE51齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)PAGEI摘要碳酸二甲酯(Dimethyl

Carbonate，簡(jiǎn)稱DMC)：常溫下為透明液體，略帶香味。難溶于水，但能與醇、酮、酯等任意比混溶。DMC毒性很小，對(duì)金屬基本上無(wú)腐蝕性。DMC具有酯的通性，可與水發(fā)生水解反應(yīng)；可與含活潑氫基團(tuán)的醇、酚、胺、酯等化合物反應(yīng)；與二元醇或二元酚反應(yīng)生成聚碳酸酯。DMC分子中含有羰基、甲基、甲氧基等基團(tuán)，具有良好的反應(yīng)性能，可代替劇毒的光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷等作為羰基化劑、甲基化劑和甲氧基化劑，成為開(kāi)發(fā)一系列潔凈化工工藝的新基塊。

設(shè)計(jì)4萬(wàn)噸/年碳酸二甲酯的工廠設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)我選用尿素直接醇解法其特點(diǎn)如下：（1）原料廉價(jià)易得；（2）工藝簡(jiǎn)單，易于操作；（3）反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣可以回收利用，對(duì)環(huán)境友好，綠色無(wú)污染；（4）反應(yīng)過(guò)程無(wú)水生產(chǎn)，避免了甲醇DMC‐水這復(fù)雜體系的分離問(wèn)題，使后續(xù)分離提純簡(jiǎn)單化。

關(guān)鍵詞：碳酸二甲酯；合成工藝流程AbstractDMC(DimethylCarbonate,referredtoasDMC):chemicalformulaCH3OCOOCH3Keywords：DMCDimethyl；Carbonate

SynthesisProcess目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1項(xiàng)目概述 11.2建設(shè)背景 11.3產(chǎn)品簡(jiǎn)介 21.3.1產(chǎn)品用途 21.3.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展 21.3.3市場(chǎng)需求 31.4工藝路線 31.4.1光氣法 41.4.2甲醇氧化羰基化法 41.4.3酯交換法 41.4.4尿素醇解法 51.4.5工藝路線比較 61.5工作依據(jù) 61.6廠址選擇 71.6.1選擇原則 71.6.2廠址選擇 71.6.3城市概況 81.7生產(chǎn)制度與生產(chǎn)規(guī)模 81.7.1生產(chǎn)規(guī)模 81.7.2生產(chǎn)制度 81.8產(chǎn)品規(guī)格 91.9經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)核算 9第2章工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 102.1工藝原理 102.2工藝流程描述 102.2.1工藝流程簡(jiǎn)圖 102.2.2工藝流程說(shuō)明 112.3物料衡算 112.3.1精餾塔 112.3.2萃取精餾塔 122.3.3萃取劑回收塔 132.4熱量衡算 132.4.1MC精餾塔 142.4.2萃取精餾塔 142.4.2萃取劑回收塔 15第3章設(shè)備選型 163.1選型的原則 163.2精餾萃取塔的計(jì)算及選型 163.2.1工藝設(shè)計(jì) 163.2.2塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)： 173.3換熱器計(jì)算及選型 243.3.1確定生產(chǎn)任務(wù) 243.3.2確定物性數(shù)據(jù) 243.3.3計(jì)算總傳熱系數(shù) 253.3.4換熱器核算 27第4章設(shè)備一覽表 32第5章車間設(shè)備布置設(shè)計(jì) 365.1平面布局方案 365.2廠區(qū)組成 365.3設(shè)計(jì)思路 365.4工廠運(yùn)輸設(shè)計(jì) 37第6章自動(dòng)控制 386.1主要的控制原理 386.2自動(dòng)控制的內(nèi)容 386.2.1程序控制系統(tǒng) 386.2.2自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng) 386.2.3自動(dòng)控制系統(tǒng) 386.2.4自動(dòng)信號(hào)（報(bào)警）和保護(hù)系統(tǒng) 39第7章安全生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù) 407.1安全生產(chǎn) 407.1.1有害因素 407.1.2危險(xiǎn)因素 407.2勞動(dòng)安全措施 407.2.1基本要求 407.2.2基本措施 417.3環(huán)保措施 417.3.1建設(shè)期污染防治措施 417.3.2運(yùn)營(yíng)期污染防治措施 417.3.3飲用水源保護(hù) 42第8章公用工程 438.1供電 438.1.1照明系統(tǒng) 438.1.2電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式 438.1.3電信工程 438.2供水 448.2.1生產(chǎn)水源 448.2.2生活水源 448.2.3消防水源 448.2.4室內(nèi)給水系統(tǒng) 448.2.5室外給水系統(tǒng) 448.2.6消防給水系統(tǒng) 448.2.7生活排水系統(tǒng) 458.2.8雨水排水系統(tǒng) 458.2.9其它用水 458.3供熱 458.3.1概述 458.3.2熱公用工程 458.3.3冷公用工程 45結(jié)束語(yǔ) 46致謝 47參考文獻(xiàn) 48PAGE1第1章緒論1.1項(xiàng)目概述項(xiàng)目名稱：2萬(wàn)噸/年直接尿素醇解法合成DMC精制工段初步設(shè)計(jì)建設(shè)地點(diǎn)：齊齊哈爾市建設(shè)工期：2年項(xiàng)目?jī)?nèi)容：本項(xiàng)目是大慶石化總廠年產(chǎn)2萬(wàn)噸碳酸二甲酯的項(xiàng)目，該項(xiàng)目主要是以尿素和甲醇為原料生產(chǎn)碳酸二甲酯。本項(xiàng)目的產(chǎn)品規(guī)模定位在年產(chǎn)2萬(wàn)噸碳酸二甲酯。整個(gè)項(xiàng)目的注冊(cè)資金為8811萬(wàn)元人民幣，由總公司注入自有資金。項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度在考慮建設(shè)過(guò)程中的各環(huán)節(jié)時(shí)間安排情況和干擾因素的影響，建設(shè)期定為兩年。1.2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(shí)，也在嚴(yán)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(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，環(huán)境惡化已成不爭(zhēng)的事實(shí)，迫切需要人類采取措施保護(hù)環(huán)境。20世紀(jì)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(duì)環(huán)境污染問(wèn)題提供了有效的手段。國(guó)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(kāi)的，如圖所示。隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，許多傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)因環(huán)境污染等問(wèn)題而面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而利用化學(xué)原理和方法從根本上減少或消除傳統(tǒng)工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染，并改善人類生存環(huán)境和大幅度提高經(jīng)濟(jì)效益的綠色化學(xué)工業(yè)則正在全球蓬勃興起。碳酸二甲酯作為一種重要的化工原料，在國(guó)內(nèi)外都長(zhǎng)期處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，而且目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的碳酸二甲酯生產(chǎn)裝置不僅生產(chǎn)效率低，而且對(duì)環(huán)境均有不同程度的污染。1.3產(chǎn)品簡(jiǎn)介碳酸二甲酯（簡(jiǎn)稱DMC）分子式（CH3O）2CO，分子量90.08，相對(duì)密度1.070，折射率1.3697，熔點(diǎn)4℃，沸點(diǎn)90.1℃。常溫下為無(wú)色液體，略帶香味，具有可燃性。微溶于水，與水可行成共沸物，可與醇、醚、酮等幾乎所有有機(jī)溶劑混溶。DMC毒性很低，1992年DMC在歐洲通過(guò)了非毒性化學(xué)藥品的注冊(cè)登記，是無(wú)毒無(wú)公害的主要化工原料和產(chǎn)品之一[1]1.3.1產(chǎn)品用途（1）生產(chǎn)二甘醇雙烯丙基碳酸酯（ADC/透明樹(shù)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(shù)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(wú)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(kāi)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(chóng)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(xiǎn)。1984年印度帕巴拉邦大爆炸，就是實(shí)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(wèn)題。用DMC代替DMS制造苯甲醚，可以解決上述問(wèn)題，且收率有所提高。總之，隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，DMC的用途將越來(lái)越寬?？梢源_信，以DMC為核心，會(huì)形成各種衍生物群體，形成整個(gè)化學(xué)工業(yè)的一個(gè)重要產(chǎn)品類別。1.3.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展世界范圍內(nèi)，國(guó)外DMC的生產(chǎn)能力已超過(guò)55萬(wàn)，其中西歐占31．25％，日本占25％，美國(guó)占43．75％。主要生產(chǎn)廠家為：美國(guó)的PPG、法國(guó)的SNPE、德國(guó)的BASF、意大利的ENI、日本的Daicel和宇部興產(chǎn)等公司。目前，我國(guó)碳酸二甲酯總生產(chǎn)能力約25萬(wàn)噸/年，現(xiàn)有碳酸二甲酯生產(chǎn)廠家約10余家，其中較大規(guī)模的有朝陽(yáng)化工集團(tuán)、錦西煉油化工總廠、山東泰豐礦業(yè)集團(tuán)、銅陵有色金屬公司、山東石大勝華、山東?？瓶萍脊煞莨?，泰興市鳳鳴化工，湖北興發(fā)化工集團(tuán)股份有限公司，山東維爾斯化工有限公司，東營(yíng)市?？菩略椿び邢挢?zé)任公司，山東德普化工科技有限公司，中科化工分公司等。短短的2年左右時(shí)間，中國(guó)一躍成為DMC的生產(chǎn)大國(guó)。但值得關(guān)注的是:目前國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家爭(zhēng)相在該領(lǐng)域投資，而酯交換法的原料依賴于石化，且工藝復(fù)雜，投資額較大，經(jīng)濟(jì)性不理想，盡管國(guó)外工藝早就成熟，但國(guó)外公司采用此工藝進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的并不多見(jiàn)。1.3.3市場(chǎng)需求隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)的發(fā)展和環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，DMC的消耗量將急劇上升。2001年世界上DMC的主要應(yīng)用領(lǐng)域是聚碳酸酯的合成，消耗量約為5萬(wàn)噸，約占總消耗量的56.1%，醫(yī)藥消耗量約為2.0萬(wàn)噸，約占22.5%，農(nóng)藥消費(fèi)量0.7萬(wàn)噸，約占7.9%，其他方面的消耗量約為1.2萬(wàn)噸，約占13.5%，2002年的DMC消耗量增長(zhǎng)至10.1萬(wàn)噸，其中醫(yī)藥行業(yè)的增長(zhǎng)較快。預(yù)計(jì)全球DMC的市場(chǎng)需要量將以11%左右的速度快速增長(zhǎng)。2010年，世界DMC的年需求量約30-40萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到2015年，世界DMC的年需求量將達(dá)到45萬(wàn)噸。DMC潛在市場(chǎng)十分巨大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上每年僅取代光氣和硫酸二甲酯就需要200萬(wàn)t以上的碳酸二甲酯；全部采用碳酸二甲酯生產(chǎn)聚碳酸酯的話，則需要30萬(wàn)t；如采用作為汽油添加劑潛在用途市場(chǎng)打開(kāi)后，則年需要630萬(wàn)t。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(PC)，聚氨酯，汽油添加劑，高能電池電解液等市場(chǎng)發(fā)展迅速，市場(chǎng)需求潛力不斷加大，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10萬(wàn)噸。隨著B(niǎo)ASF、BAY-ER、SNPE等世界主要碳酸二甲酯生產(chǎn)商的光氣法生產(chǎn)裝置停產(chǎn)，國(guó)際市場(chǎng)供需矛盾將會(huì)日趨緊張。我國(guó)碳酸二甲酯工業(yè)特點(diǎn)：裝置規(guī)模大型化，產(chǎn)業(yè)從數(shù)量型向質(zhì)量型的增長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)得到調(diào)整。近年來(lái)國(guó)內(nèi)有關(guān)的科研院所與企業(yè)合作，加大了對(duì)碳酸二甲酯下游產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化力度，在碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二苯酯、固體光氣等產(chǎn)品和領(lǐng)域中取得一定的成果，在部分企業(yè)中實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化的生產(chǎn)，推動(dòng)碳酸二甲酯企業(yè)產(chǎn)品向橫向及縱向多元化發(fā)展，促進(jìn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整與升級(jí)，對(duì)擴(kuò)展碳酸二甲酯市場(chǎng)范圍和容量，降低市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)起到了積極作用。國(guó)內(nèi)一些科研單位仍在另起爐灶新開(kāi)課題研究酯交換法碳酸二甲酯工藝，勢(shì)必造成新的盲目建設(shè)和資源浪費(fèi)。1.4工藝路線目前工業(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(jìn)展、存在的優(yōu)缺點(diǎn)和部分采用此種工藝的企業(yè)。1.4.1光氣法此方法也稱為甲醇光氣法[3]，即先由CO與Cl2作用生成光氣，然后通過(guò)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(shí)際上是間接氧化羰基化過(guò)程。此法生產(chǎn)DMC的收率按甲醇計(jì)為90%，純度95%以上。第3個(gè)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。1.4.2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(jìn)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(jì)，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(guò)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。(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(jìn)行。氧化反應(yīng):2NO+2CH3OH+1/2O2→2CH3ONO+H2O還原反應(yīng):CO+2CH3ONO→CH3OC(O)OCH3+2NO1.4.3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(jì)上具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，也是目前國(guó)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(jìn)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(jiǎn)單，設(shè)備投資低，己引起世人的關(guān)注，1.4.4尿素醇解法尿素醇解法制備DMC是在國(guó)內(nèi)外剛剛引起關(guān)注的一種新方法，成為研究熱點(diǎn)。尿素醇解法以來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉的尿素和甲醇作基本原料，具有原料價(jià)廉易得、工藝簡(jiǎn)單和反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣可以回收利用等優(yōu)點(diǎn)，并且反應(yīng)過(guò)程無(wú)水生成，避免了甲醇2DMC2水復(fù)雜體系的分離問(wèn)題,使后續(xù)分離提純簡(jiǎn)單化，節(jié)省投資，尤其對(duì)現(xiàn)有化肥廠開(kāi)發(fā)下游產(chǎn)品具有吸引力，具有廣闊的開(kāi)發(fā)前景。尿素醇解制備碳酸二甲酯的合成反應(yīng)過(guò)程一致認(rèn)為是分兩步進(jìn)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(shí)際上分兩步進(jìn)行，尿素首先醇解為氨基甲酸甲酯、然后再進(jìn)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(jī)錫催化劑存在時(shí)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?？刂瓢被姿狨ヅc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(qiáng)的竟?fàn)幜?。?）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(jìn)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。（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(gè)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(jìn)行，反應(yīng)方程式如下:NH2CONH2+2PhNH2→PhNHCONHPh+2NH3(1)PhNHCONHPh+CH3OH→PhNHCOOCH3+phNH3(2)2PhNHCOOCH3→PhNHCONHPh+(CH3O)2CO(3)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(shí)，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(gè)反應(yīng)是競(jìng)爭(zhēng)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。1.4.5工藝路線比較表1-1工藝路線比較工藝優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)光氣法(1)可工業(yè)化生產(chǎn)；(2)產(chǎn)率高。(1)光氣劇毒，且不易存放和運(yùn)輸；(2)副產(chǎn)物HCl腐蝕性強(qiáng)，環(huán)境污染嚴(yán)重。尿素醇解法(1)原料便宜易得；(2)工藝條件溫和；(3)對(duì)環(huán)境友好。(1)直接醇解法反應(yīng)效率低；(2)間接醇解法工藝流程較長(zhǎng)。氧化羰化法(1)原料便宜易得；(2)對(duì)環(huán)境友好。需在中壓下操作。酯交換法(1)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；(2)產(chǎn)率較高；(3)清潔生產(chǎn)，對(duì)環(huán)境友好。(1)原料成本受石油價(jià)格影響大；(2)生產(chǎn)規(guī)模和利潤(rùn)受副產(chǎn)物限制。我國(guó)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(jì)，加上我國(guó)的DMC生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需要，大部分依賴進(jìn)口，國(guó)家為此每年需花費(fèi)大量外匯。隨著環(huán)保的需要，DMC需求越來(lái)越多，對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，市場(chǎng)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(huì)首先取得突破。CO2直接合成法的前景最被看好，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)保等方面，該合成路線均具有一定的優(yōu)勢(shì)。尿素醇解法的最明顯的優(yōu)勢(shì)是反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有水生成，省去后續(xù)的DMC一甲醇一水共沸體系的分離，是最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法。上述3種方法雖都存在很多需要解決的問(wèn)題，但從出于經(jīng)濟(jì)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(guó)內(nèi)已經(jīng)很成熟，產(chǎn)量大，所以原料來(lái)源廣且價(jià)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。1.5工作依據(jù)設(shè)計(jì)中要符合以下依據(jù)：產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)安全要求：在化工生產(chǎn)中大量的物質(zhì)都具有易燃易爆有毒的性質(zhì)，所以在設(shè)計(jì)上一定要考慮到安全問(wèn)題，保證生產(chǎn)的安全進(jìn)行和操作人員的人生安全。經(jīng)濟(jì)要求：從社會(huì)效益出發(fā)，保證經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)有競(jìng)爭(zhēng)力，需要經(jīng)濟(jì)的使用物力、人力，節(jié)省開(kāi)支。1、《設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)》2、化學(xué)工業(yè)出版社《化工設(shè)計(jì)》3、齊齊哈爾大學(xué)《畢業(yè)設(shè)計(jì)工作手冊(cè)》4、化學(xué)工業(yè)出版社《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》5、中國(guó)輕工業(yè)出版社《輕化工工廠設(shè)計(jì)概論》1.6廠址選擇1.6.1選擇原則廠址選擇是化工裝置建設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是一項(xiàng)政策性、技術(shù)性很強(qiáng)的工作。廠址選擇對(duì)工廠的建設(shè)進(jìn)度、投資數(shù)量、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)及社會(huì)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(duì)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境影響、社會(huì)效益進(jìn)行分析評(píng)估，判斷項(xiàng)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(shí)，也可在編制項(xiàng)目建議書(shū)階段進(jìn)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(yùn)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(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)。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(xiàng)（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(kāi)采價(jià)值的礦藏地區(qū)，國(guó)家規(guī)定的歷史文物、生物保護(hù)和風(fēng)景旅游點(diǎn)）。1.6.2廠址選擇根據(jù)以上原則將廠址選在齊齊哈爾，因?yàn)辇R齊哈爾物源豐富，可以給工廠提供充足的原料，齊齊哈爾水源豐富解決了化工行業(yè)需水倆大難題。齊齊哈爾又是交通中心，公路和鐵路四通八達(dá)很方便，有利于原料和產(chǎn)品的運(yùn)輸，并且齊齊哈爾的人口密度低，將工廠建在齊齊哈爾安全上也有保障。大慶的自然環(huán)境良好，一般不發(fā)生洪澇災(zāi)害，經(jīng)過(guò)工廠的水源下游無(wú)大中型城市，一旦發(fā)生事故也不會(huì)造成大范圍的人群中毒。齊齊哈爾所在地不是板塊接觸處，所以一般不會(huì)發(fā)生地震。綜上所述，將廠址選在齊齊哈爾是合理的。1.6.3城市概況表1-2廠址選擇對(duì)比各地因素大慶齊齊哈爾哈爾濱原料來(lái)源來(lái)源穩(wěn)定原料易得原料易得產(chǎn)品銷售一般好好勞動(dòng)力成本高低高交通運(yùn)輸發(fā)達(dá)發(fā)達(dá)發(fā)達(dá)三廢處理標(biāo)準(zhǔn)較高標(biāo)準(zhǔn)較低要求嚴(yán)格電力貴便宜貴水源水質(zhì)不好水質(zhì)好水質(zhì)不好土地資源較貴便宜貴1.7生產(chǎn)制度與生產(chǎn)規(guī)模1.7.1生產(chǎn)規(guī)模本廠的設(shè)計(jì)規(guī)模是年產(chǎn)2萬(wàn)噸碳酸二甲酯，年實(shí)際工作日為330天。1.7.2生產(chǎn)制度按五班3運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行連續(xù)工作，其生產(chǎn)車間崗位設(shè)置和勞動(dòng)定員見(jiàn)下表表1-3生產(chǎn)車間崗位設(shè)置和勞動(dòng)定員序號(hào)崗位班次每班人數(shù)合計(jì)人數(shù)1主工藝46242儀表自控4143控制分析4284儀器分析1225機(jī)泵房44166管理人員1667其他人員1888合計(jì)--681.8產(chǎn)品規(guī)格表1-4產(chǎn)品規(guī)格項(xiàng)目指標(biāo)（摩爾分率）一級(jí)品優(yōu)級(jí)品純級(jí)品外觀無(wú)色透明液體，無(wú)可見(jiàn)雜質(zhì)碳酸二甲酯，%99.599.899.8水份，%≤0.1≤0.050≤0.0020甲醇含量，%≤0.20≤0.050≤0.0020色度(鉑-鈷色號(hào))，號(hào)1055相對(duì)密度，g/cm31.071±0.0051.9經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)核算表1-4經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)核算304不銹鋼設(shè)備36000元/t中低壓（≤4MPa）碳鋼設(shè)備11000元/t高壓碳鋼設(shè)備價(jià)格15000元/t低壓蒸汽(0.8MPa)100元/t中壓蒸汽（4MPa）200元/t第2章工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1工藝原理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(shí)際上分兩步進(jìn)行，尿素首先醇解為氨基甲酸甲酯、然后再進(jìn)一步醇解為碳酸二甲酯。具體反應(yīng)為：NH2CONH2+CH3OH→NH3COOCH3+NH3NH2COOC。；H3+CH3OH→(CH3O)2CO+NH32.2工藝流程描述2.2.1工藝流程簡(jiǎn)圖由尿素和甲醇直接合成DMC的粗產(chǎn)物中主要含有：MC、DMC和甲醇。精制工段流程圖如圖,該精制工段共有3個(gè)操作單元，為：除MC單元、萃取精餾單元和萃取劑回收單FF1F5F3F7F6F8F2萃取劑回收塔萃取精餾塔精餾塔換熱器6F4甲醇循環(huán)DMC粗產(chǎn)品圖2-1精制工段流程圖2.2.2工藝流程說(shuō)明DMC反應(yīng)完成后，液體混合物進(jìn)入緩沖罐，再經(jīng)換熱至泡點(diǎn)溫度后打入精餾塔進(jìn)行精餾分離。常壓精餾，塔頂溫度為65℃，餾出物為DMC和甲醇，DMC和甲醇經(jīng)冷卻后進(jìn)入萃取機(jī)進(jìn)行萃取，萃取劑選用糠醛，常溫常壓下萃取分離。塔底溫度172.6℃，釜液為未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸甲萃余相為甲醇，送至甲醇緩沖罐；萃取相為糠醛和DMC的混合液，送至緩沖罐中，經(jīng)過(guò)換熱至泡點(diǎn)溫度進(jìn)入精餾塔中進(jìn)行分離。常壓精餾，塔頂溫度為90.3℃，餾出物為純度99.7%的DMC，經(jīng)換熱至常溫后作為產(chǎn)品儲(chǔ)存。2.3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(jìn)入一個(gè)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(lái)的物料的量，即研究某一體系內(nèi)進(jìn)出物料量及組成的變化。進(jìn)行物料衡算時(shí)，首先必須確定衡算的體系。對(duì)一般體系，均可表示為：物料的積聚率=物料進(jìn)入率-物料流出率+反應(yīng)生成率-反應(yīng)消耗率當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，則：物料的積聚率=物料進(jìn)入率-物料流出率在穩(wěn)定狀態(tài)下有：物料進(jìn)入率=物料流出率年產(chǎn)碳酸二甲酯20000噸，每年按330天計(jì)算，每天生產(chǎn)量=40000/330=60.61噸，采用間歇反應(yīng)，以1天為單位進(jìn)行衡算，計(jì)算如下：最終產(chǎn)出DMC的純度為99.7%，萃取率為98.8%，初步精餾回收率為70.8%2.3.1精餾塔a．流程示意圖2精制塔13精制塔b、計(jì)算過(guò)程：進(jìn)入精餾塔的物質(zhì)含量：甲醇4703.35kmolDMC964.79kmolMC361.80kmol設(shè)塔頂出料為D,含甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)為0.827，DMC的含量為0.17根據(jù)方程：F=D+W對(duì)于DMC：由DXDMC/F=0.708得D=0.708*964.79/0.17=4018.06kmol則有W=F-D=6029.94-4018.06=2011.88kmol表2-1精餾塔物料衡算一覽表組分進(jìn)料（流股1）塔頂出料（流股2）出料塔底出料（流股3）kmol/d%（mol）kmol/d%（mol）kmol/d%(mol)甲醇4703.35783322.9482.71388.2069DMC964.7916683.0717281.6614MC361.80612.050.3342.0217總計(jì)6029.941004018.061002011.881002.3.2萃取精餾塔a．流程示意圖2萃取精餾塔13萃取精餾塔b、計(jì)算過(guò)程已知糠醛：甲醇=8.43（質(zhì)）DMC的萃取率為98.8%，則塔頂DMC為683.07*0.988=674.873kmol塔底分離糠醛萃取劑的量為：5754.50kmol表2-2萃取塔物料衡算一覽表組分進(jìn)料（流股1）塔頂出料（流股2）出料塔底出料（流股3）kmol/d%（mol）kmol/d%（mol）kmol/d%(mol)甲醇3322.9434.023320.8899.572.060.04DMC683.0778.200.25674.87310.49糠醛5760.5058.9860.185754.589.47總計(jì)9766.511003335.081006431.431002.3.3萃取劑回收塔a．流程示意圖2萃取劑回收塔13萃取劑回收塔b、計(jì)算過(guò)程進(jìn)入精餾塔的物質(zhì)含量：DMC674.87kmol糠醛5754.50kmol設(shè)塔頂出料為D,含DMC的摩爾分?jǐn)?shù)為0.997，塔底出料為W，由生產(chǎn)條件知D=672.86kmol根據(jù)方程：F=D+W則W=（674.87+5754.50）-672.86=5756.51kmol表2-3萃取劑回收塔物料衡算一覽表組分進(jìn)料（流股1）塔頂出料（流股2）出料塔底出料（流股3）kmol/d%（mol）kmol/d%（mol）kmol/d%(mol)糠醛5754.5089.555.567.635698.9499.7DMC674.8710.5672.8692.372.010.3總計(jì)6429.37100728.421005700.951002.4熱量衡算根據(jù)能量守恒定律：輸入系統(tǒng)的能量=輸出系統(tǒng)的能量+系統(tǒng)積累的能量本廠所需主要設(shè)備有反應(yīng)器、泵、換熱器、精餾塔、緩沖罐等。輸入整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的能量主要有加熱劑帶入的能量和進(jìn)入物料的焓，輸出的能量有冷卻劑帶走的能量和輸出物料的焓。對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)：Q+W=∑Hout-∑HinQ——設(shè)備的熱負(fù)荷。W——輸入系統(tǒng)的機(jī)械能?！艸out——離開(kāi)設(shè)備的各物料焓之和?！艸in——進(jìn)入設(shè)備的各物料焓之和。2.4.1MC精餾塔換熱器熱負(fù)荷為： 2653417.32W對(duì)于換熱器W=0∑Hin=-33310839W∑Hout=-30657422W∑Hout-∑Hin=-30657422-(-33310839)=2653417W=Q精餾塔熱負(fù)荷為：-5087737.7W對(duì)于精餾塔∑Hin=-30657422W∑Hout=-31979508-189534=-3216904.2W∑Hout-∑Hin=-3216904.2-（-30657422）=27440517.8W精餾塔需外加功W=27440517.8-(-5087737.7)=32528255.5W2.4.2萃取精餾塔換熱器熱負(fù)荷為：2457896.45W對(duì)于換熱器W=0∑Hin=-35654856W∑Hout=-32568456W∑Hout-∑Hin=-32568456-(-35654856)=3086400W=Q精餾塔熱負(fù)荷為：-5126365.4對(duì)于精餾塔∑Hin=-31425378W∑Hout=-31425378-189534=-31614912W∑Hout-∑Hin=-31614912-（-31425378）=27440517.8W精餾塔需外加功W=27440517.8-(-5126365.4)=32566883.2W2.4.2萃取劑回收塔換熱器熱負(fù)荷為：2456986.24對(duì)于換熱器W=0∑Hin=-35320859W∑Hout=-32658424W∑Hout-∑Hin=-32658424-(-35320859)=2662435W=Q精餾塔熱負(fù)荷-5186727.5對(duì)于精餾塔∑Hin=-32677432W∑Hout=-33902507-189534=-33712973W∑Hout-∑Hin=-3216904.2-（-30657422）=28451513.5W精餾塔需外加功W=28451513.5-(-5186727.5)=33638241W第3章設(shè)備選型3.1選型的原則設(shè)備選型應(yīng)遵循的原則如下。①生產(chǎn)上適用―所選購(gòu)的設(shè)備應(yīng)與本企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)?；蜷_(kāi)發(fā)新產(chǎn)品等需求相適應(yīng)。②技術(shù)上先進(jìn)―在滿足生產(chǎn)需要的前提下，要求其性能指標(biāo)保持先進(jìn)水平，以利提高產(chǎn)品質(zhì)量和延長(zhǎng)其技術(shù)壽命。③經(jīng)濟(jì)上合理―一即要求設(shè)備價(jià)格合理，在使用過(guò)程中能耗、維護(hù)費(fèi)用低，并且回收期較短。設(shè)備選型首先應(yīng)考慮的是生產(chǎn)上適用，只有生產(chǎn)上適用的設(shè)備才能發(fā)揮其投資效果；其次是技術(shù)上先進(jìn)，技術(shù)上先進(jìn)必須以生產(chǎn)適用為前提，以獲得最大經(jīng)濟(jì)效益為目的；最后，把生產(chǎn)上適用、技術(shù)上先進(jìn)與經(jīng)濟(jì)上合理統(tǒng)一起來(lái)。一般情況下，技術(shù)先進(jìn)與經(jīng)濟(jì)合理是統(tǒng)一的。因?yàn)榧夹g(shù)一上先進(jìn)的設(shè)備不僅具有高的生產(chǎn)效率，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品也是高質(zhì)量的。但是，有時(shí)兩者也是矛盾的。例如，某臺(tái)設(shè)備效率較高，但可能能源消耗量很大，或者設(shè)備的零部件磨損很快，所以，根據(jù)總的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)衡量就不一定適宜。有些設(shè)備技術(shù)上很先進(jìn)，自動(dòng)化程度很高，適合于大批量連續(xù)生產(chǎn)，但在生產(chǎn)批量不大的情況下使用，往往負(fù)荷不足，不能充分發(fā)揮設(shè)備的能力，而且這類設(shè)備通常價(jià)格很高，維持費(fèi)用大，從總的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看是不合算的，因而也是不可取的3.2精餾萃取塔的計(jì)算及選型3.2.1工藝設(shè)計(jì)（一）由物料恒算可知：該精餾塔中的輕組分為DMC，重組分為糠醛。且，；，；，（二）由Aspen軟件模擬可直接得出以下幾個(gè)量：塔徑；理論塔板數(shù)N；回流比；塔底溫度153.3℃；塔頂溫度90.3℃；進(jìn)料溫度102℃；降液管截面積Af=0.1m3；降液管底隙的流速（三）塔效率的估算：Drickamer和Bradfor法糠醛（A）：DMC（B）：得出：于是，進(jìn)料流量：利用Orrick-Erbar法可計(jì)算出：塔內(nèi)加料溫度102則平均黏度所以塔效率3.2.2塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)：塔高初選板間距那么，塔的有效段高度依下式計(jì)算：塔徑塔徑D=1.017m，經(jīng)圓整后為溢流裝置與液體流量塔式板的溢流裝置包括溢流堰、降液管及受液盤(pán)。溢流裝置的布置應(yīng)考慮液流在塔板上的途徑。一般根據(jù)塔徑與液體流量，選取液流型式。由于該板式塔的液體流徑較長(zhǎng)，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直徑小于2.2米，所以選取單流型。降液管有圓形與弓形兩類。為了充分利用塔內(nèi)空間，提供較大的降液面積及兩相分離空間，我們選用弓形降液管。1.溢流堰a.堰長(zhǎng)單溢流型塔板堰長(zhǎng)b.堰上液層高度由于；，查液流收縮系數(shù)計(jì)算圖，得出平直堰的c.堰高堰高與板上液層高度及堰上高度的關(guān)系如下：式中板上液層高度，m；堰上液層高度，m。所以2.降液管降液管的寬度與降液管的面積已知，查弓形降液管寬度與面積的關(guān)系圖得：，，故由式子計(jì)算液體在降液管中的停留時(shí)間以檢驗(yàn)降液管面積，即=0.1*0.4/(20.74/3600)=7.0>5s，符合要求降液管的底隙高度降液管底隙高度即降液管下端與塔間的距離，以表示。為保證良好的液封，又不致使液流阻力太大，一般按下式計(jì)算：式中液體通過(guò)降液管底隙的流速，m/s。一般=0.07~0.25m/s，不易超過(guò)0.4m。該精餾塔中液體流速：所以不小于0.02~0.025m，不會(huì)引起堵塞。3.受液盤(pán)及進(jìn)口堰一般情況下多采用平行受液盤(pán)。當(dāng)塔采用平行受液盤(pán)時(shí)，為保證降液管的液封并均布進(jìn)入塔板的液流，也可設(shè)進(jìn)口堰。塔板設(shè)計(jì)1.塔板布置取邊緣區(qū)寬度，安定區(qū)寬度計(jì)算開(kāi)孔面積其中2.篩孔與篩孔率孔徑篩孔的孔徑的選取與塔的操作性能要求、物系性質(zhì)、塔板厚度、材質(zhì)及加工費(fèi)用等有關(guān)。該塔板上物系的表面張力為正系統(tǒng)，易起泡沫，可采用為5mm的小孔徑篩板。篩板厚度由于該工藝沒(méi)有特殊要求，用一般碳鋼即可滿足要求。其厚度我們選為3mm.孔中心距篩孔在篩板上一般按正三角形排列，其孔中心距開(kāi)孔率當(dāng)篩孔按正三角排列時(shí)，則開(kāi)孔率篩孔數(shù)每層板上的開(kāi)孔面積3.2.3板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬結(jié)構(gòu)：1.塔體結(jié)構(gòu)①塔頂空間為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，此段遠(yuǎn)高于板間距（甚至高出一倍以上）。由于，所以我們選用。②塔底空間由物料衡算可知：入料口處糠醛,密度DMC，密度則在塔底貯存5min時(shí)的液量：于是又因?yàn)樗滓好嬷钕聦铀逯g要有1～2m,所以經(jīng)圓整得③人孔該精餾塔的實(shí)際塔板數(shù)有N=（16-1）/0.51=29.4=30塊，我們不妨每6塊塔板設(shè)一個(gè)人孔，在塔的有效高度內(nèi)有5個(gè)人孔。再加上塔頂和塔底各有一個(gè)人孔共7個(gè)。設(shè)人孔處的板間距為0.7m，進(jìn)料口處板間距為0.6m。人孔直徑定為450mm，其伸出塔體的筒長(zhǎng)為200mm，人孔中心的操作平臺(tái)約為900mm。④實(shí)際塔高2.塔板結(jié)構(gòu)由于塔徑超過(guò)800～900mm，且根據(jù)剛度、安裝、檢修等要求，需將塔板分成數(shù)塊通過(guò)人孔送入塔內(nèi)。針對(duì)實(shí)際塔徑，我們通常將塔分成3塊。3.精餾塔的附屬設(shè)備精餾塔的附屬設(shè)備包括以下幾部分：蒸汽冷凝器、產(chǎn)品冷卻器、再沸器（蒸餾釜）、原料預(yù)熱器、它的連接管。高位槽及泵等，這些均可結(jié)合化工原理教材或化工手冊(cè)，并根據(jù)我們的物料衡算與熱量衡算進(jìn)行選型與設(shè)計(jì)。而且它們的選型還與實(shí)際情況、經(jīng)濟(jì)條件有關(guān)。篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算氣體通過(guò)篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋海?）干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋阂啦楦珊Y孔的流量系數(shù)圖的，液相密度=1124.07Kg/，氣相密度=PM/RT=(101*(96.09+90.07)/2)/(8.314*(90.3+273.1))=3.11Kg/v=92.05+38.66=130.71，=vM/(3600)=(130.71*(90.06+90.07）/2)/3600*3.11=1.086氣體通過(guò)篩孔的氣速，則氣流穿過(guò)板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?，由充氣系?shù)與的關(guān)聯(lián)圖可查取板上液層充氣系數(shù)為0.57，依式克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨裙?0.082+0.0342+0.00184=0.118m單板壓降（設(shè)計(jì)允許值）霧沫夾帶量的驗(yàn)算故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過(guò)量霧沫夾帶。漏液的驗(yàn)算篩板的穩(wěn)定性系數(shù)故在設(shè)計(jì)條件下不會(huì)過(guò)量漏液。液泛驗(yàn)算為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)該使降液管中清夜高度依式子計(jì)算出。根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)流體力學(xué)驗(yàn)算，可以認(rèn)為精餾塔塔徑及各個(gè)工藝尺寸合適表3-1工藝設(shè)計(jì)結(jié)果匯總理論塔板數(shù)16實(shí)際塔板數(shù)30塔效率51%塔徑1.2m實(shí)際塔高17.8m液流型單流行堰長(zhǎng)0.84m板間距0.4m降液管形狀弓形堰高0.025邊緣區(qū)0.04m降液管截面積0.1m2開(kāi)孔區(qū)面積0.780m2安定區(qū)寬度0.07m降液管寬度0.15m篩孔直徑5mm板厚3mm降液管底細(xì)高度0.1孔中心距17.5mm篩孔數(shù)2949開(kāi)孔率7.4%每層板上的開(kāi)孔面積0.0577m2塔頂空間1.5m塔底空間3.0m3.3換熱器計(jì)算及選型3.3.1確定生產(chǎn)任務(wù)（1）生產(chǎn)任務(wù)：需將流量28.04kmol/h=2523.23kg/h的DMC由90℃冷卻到25℃，壓力為0.7MPa；冷卻介質(zhì)采用地下水，壓力為0.4MPa，冷卻水入口溫度為20℃，出口溫度為4（2）流動(dòng)空間及流速的確定由于冷卻水容易結(jié)垢，為便于清洗，應(yīng)使循環(huán)水走管程，DMC走殼程。選用的碳鋼管，管內(nèi)流速取3.3.2確定物性數(shù)據(jù)定性溫度：可取流體進(jìn)出口溫度的平均值殼程DMC的定性溫度為℃管程水的定性溫度為℃根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)冷卻水在32.5℃下的物性數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來(lái)源于化學(xué)工程手冊(cè)第一篇）：

密度ρi=994kg/m3

定壓比熱容Cpi=4.17kJ/(kg·℃)

導(dǎo)熱系數(shù)λi=0.621W/(m·℃)DMC在50℃下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下(數(shù)據(jù)由化工數(shù)據(jù)書(shū)上相應(yīng)公式計(jì)算而得):

密度ρo=1017kg/m3

定壓比熱容Cpo=1.81kJ/(kg·℃)

導(dǎo)熱系數(shù)