1、目錄目錄 摘要摘要1 第一章第一章 項(xiàng)目說(shuō)明項(xiàng)目說(shuō)明2 1. 產(chǎn)品與原料的介紹.2 2. 項(xiàng)目背景和發(fā)展概況4 3. 國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求及預(yù)測(cè).6 4. 生產(chǎn)現(xiàn)狀及估計(jì).7 5. 銷售價(jià)格分析.8 第二章第二章 工藝設(shè)計(jì)方案工藝設(shè)計(jì)方案.10 1. 合成機(jī)理10 2. 生產(chǎn)工藝流程描述10 3. 主要設(shè)備.11 4. 倉(cāng)儲(chǔ)方案.11 第三章第三章 工藝計(jì)算工藝計(jì)算13 第一部分第一部分 反應(yīng)段反應(yīng)段13 1. 物料衡算.13 2 熱量衡算 .14 3 反應(yīng)器的設(shè)備計(jì)算.20 第二部分第二部分 分離段分離段.29 4 常壓精餾塔.29 4.1 物料衡算 .29 4.2 熱量衡算.30 4.3 設(shè)備計(jì)

2、算.31 4.4 附屬設(shè)備.50 5 加壓精餾塔.54 5.1 物料衡算.54 5.2 熱量衡算.54 5.3 設(shè)備計(jì)算.55 5.4 附屬設(shè)備.72 6 減壓精餾塔75 6.1 物料衡算.75 6.2 熱量衡算.75 6.3 設(shè)備計(jì)算.76 6.4 附屬設(shè)備.100 第四章第四章 安全評(píng)價(jià)安全評(píng)價(jià)104 1 安全生產(chǎn)104 2 廠區(qū)安全.109 2.1 火災(zāi)爆炸事故原因多樣化 .109 2.2 怎樣預(yù)防火災(zāi)爆炸事故109 2.3 車間生產(chǎn)安全設(shè)施的配備.111 第五章第五章 環(huán)境問(wèn)題分析環(huán)境問(wèn)題分析.113 1、碳酸二甲酯生產(chǎn)過(guò)程環(huán)境現(xiàn)狀概述113 2、碳酸二甲酯生產(chǎn)過(guò)程污染物種類及其指標(biāo).

3、113 3 、 “三廢”問(wèn)題分析.116 4 總結(jié)117 第六章第六章 項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)118 1.費(fèi)用估算.118 2.總收益估算 121 3 項(xiàng)目的盈虧分析.121 4 風(fēng)險(xiǎn)敏感分析122 5 評(píng)價(jià)的結(jié)論和建議122 全套設(shè)計(jì)，聯(lián)系全套設(shè)計(jì)，聯(lián)系 153893706153893706 摘要摘要 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(jiàn)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)

4、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

5、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

6、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), 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)。 第一章第一章 項(xiàng)目說(shuō)明項(xiàng)目說(shuō)明 1 1 產(chǎn)產(chǎn)品品與與原原料料的的介介紹紹 1 1. .1 1 碳酸二甲脂碳酸二甲脂 碳酸二甲

7、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、

8、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(kāi)發(fā)的技術(shù)路線。 1.21.2 草酸二甲脂草酸二甲脂 草酸二甲脂（oxalic acide dimethyl ester，

9、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， 3 2 ch coo 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(kāi)存放。 1.31.3 甲醇甲醇 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，分子量為

10、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。可由氫與一 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

11、1.4 coco 一氧化碳（carbon 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(jiàn)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。 1.51.5 氧氣氧氣

12、 氧氣（oxygen）：化學(xué)式 o2，分子量 32。是空氣的組分之一，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。 1.61.6 氯化銅氯化銅 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。0.2

13、mol/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 2 項(xiàng)項(xiàng)目目背背景景與與發(fā)發(fā)展展概概況況 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。d

14、mc 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重點(diǎn) 項(xiàng)目 2 2. .1 1 工工藝藝概概況況 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

15、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

16、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?、一氧化碳和甲醛的排放總量?此外還克服了常用汽油添加劑易溶于水、污染地下水源

17、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. .2 2 主主要要生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝 (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

18、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)胐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?廢”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、c

19、o 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(kāi)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 3 國(guó)國(guó)內(nèi)內(nèi)外外市市場(chǎng)場(chǎng)需需求求及及預(yù)預(yù)測(cè)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

20、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(shù)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 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、

21、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(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)碳酸二甲酯及其下洲產(chǎn)品已成當(dāng)務(wù)之急。 3 3. .1 1 替替代代光光氣氣和和 d dm ms s 的的潛潛在在需需求求 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 化工用途中的絕大部分反

22、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 3. .2 2 汽汽油油添添加加劑劑領(lǐng)領(lǐng)域域的的潛潛在在需需求求 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 “

23、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 4 生生產(chǎn)產(chǎn)現(xiàn)現(xiàn)狀狀及及估估計(jì)計(jì) 4 4. .1 1 國(guó)國(guó)外外生生產(chǎn)產(chǎn)情情況況 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)

24、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

25、、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(kāi)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)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(kāi)發(fā)也較慢。 4 4. .2 2 國(guó)國(guó)內(nèi)內(nèi)生生產(chǎn)產(chǎn)情情況況 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

26、，但生產(chǎn)能力均不大。 華東理工大學(xué)利用自己開(kāi)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(kāi)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 5 銷銷售售價(jià)價(jià)格格分分析析 2008 年以前行業(yè)發(fā)展紅紅火火，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)。現(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(kāi)工不足，慘淡經(jīng)營(yíng)。因?yàn)榘茨壳霸檄h(huán)氧丙烷價(jià)格 130

27、00 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(kāi)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，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

28、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?，潛在 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(kāi)，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

29、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(kāi)發(fā)和完善其

30、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(kāi)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。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)

31、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(kāi)拓下游應(yīng)用技術(shù)，推動(dòng)下游市場(chǎng)。大力開(kāi)拓下游應(yīng)用市場(chǎng)，碳酸 二甲酯需求很有可能形成開(kāi)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)

32、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(kāi)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(kāi)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?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

33、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。 第二章第二章 工藝設(shè)計(jì)方案工藝設(shè)計(jì)方案 1. 合成機(jī)理合成機(jī)理 主反應(yīng)：ch3oh

34、 + 2co + o2 dmc + h2o 2 1 副反應(yīng)：2ch3oh + 2co + o2 dmo + h2o 2 1 2.生產(chǎn)工藝流程描述生產(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 1020，回流比 0.53.0,進(jìn)料組成為 m

35、e-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?。?，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.

36、15 摩爾草酸二甲酯、0.01-0.13 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

37、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-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

38、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（e103）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(kāi)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，

39、 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)備主要設(shè)備 t-101：常壓塔 e-101

40、：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：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-10

41、6：再沸器 v-117：溜出液儲(chǔ)罐 4. 倉(cāng)儲(chǔ)方案?jìng)}儲(chǔ)方案 4.1 倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)房設(shè)計(jì)如下圖：倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)房設(shè)計(jì)如下圖： 儲(chǔ)存區(qū) 揀貨區(qū) 儲(chǔ)存區(qū) 揀貨區(qū) 驗(yàn) 收 及 分 發(fā) 作 業(yè) 區(qū) 管 理 工 作 室 及 生 活 間 4.2 dmc 的性質(zhì)的性質(zhì) 4.2.1 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，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。 4.2.2 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 l

42、d50：13000mgkg(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。 4.2.3 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(kāi)上下眼瞼，用流動(dòng)清水沖洗 15 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)。 4.2.4 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

43、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)。 第三章第三章 工藝計(jì)算工藝計(jì)算 第一部分第一部分 反應(yīng)段反應(yīng)段 1 .物料衡算物料衡算 5000 噸/年（300 天） mdmc=90g/mol，mmeth=32g/mol，mdmo=118g/mol 反應(yīng)方程式： 揀貨區(qū) 揀貨區(qū) 揀貨區(qū) 揀貨區(qū) co（g）+0.5o2（g）+2ch3oh（g）dmc（g） +h2o（g） （1） 2co（g）+0.5o2（g）+2ch3oh（g）dmo（g） +h2o（g） （2） dmc 日產(chǎn)量為 691

44、 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)/141.96=20%，n反應(yīng)=28.39 kmol/h 則反應(yīng)（2）中甲醇的

45、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/h co：14763.03 kg/h o2：1362.82 kg/h n2：2044.22 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/h co：14838.03 kg/h o2：

46、1369.67 kg/h n2：2054.49 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 （141.96-28.39）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)

47、果：反應(yīng)的 co 量為 20.44 kmol/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： （14763.84-572.32）98%=13907.69 kg/h；(氣液分離器分離) o2的質(zhì)量為： （1362.82-227.20）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

48、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：723.34 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)3561.603561.60 co14838.0314763.84572.32 反應(yīng)13907.690 o21369.671362

49、.82227.20 反應(yīng)1112.910 n22054.492044.220 反應(yīng)2003.340 h2o00255.60 生成250.490 dmc00715.31 生成701701 dmo00737.50 生成723.34723.34 2.2.熱量衡算熱量衡算 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)

50、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 -28.68 h2o (g) -241.818 -228.572 188.825 29.16 14.49 -2.022 co（g） -110.525 -137.168 197.674 26.537 7.6831 -1.172 o2（g） 0 0 205.138 28.17 6.297 -0.7494 n2（g） 0 0 191.61 27.32 6.226 -0.95

51、02 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 25，2mpa125，2mpa hapv=a(1-t/tc)n，a=52.723,tc=512.6，t=298k，n=0.377 hapv=37.970 kj/mol h=（a+bt+ct2）dt 398 298 =5.025 kj/mol hmeth=h+hapv=5.025+37.970=42.995 kj/mol 2、o2 25，2mpa125，2mpa h=（a+bt+ct2）dt 398 298 =3.027 kj/mol 3、co 25，2mpa125，2

52、mpa h=（a+bt+ct2）dt 398 298 =2.907 kj/mol 4、n2 25，2mpa125，2mpa h=（a+bt+ct2）dt 398 298 =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/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

53、/h 表 3-3 預(yù)熱器熱量衡算表 預(yù)熱器（ch3oh，co，n2，n2）需輸入的熱量 物 質(zhì) n (kmol/h) 蒸發(fā)熱 (kj/mol/h) +nhapv 1 t t p t nc dt （氣） (104kj/h) ch3oh141.9637.970610.4 co527.280153.3 n273.008021.44 o242.588012.80 h/10 9 . 797 4 kj總輸入 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。 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

54、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/kg q總=m+( h1- h2)m m=3546.191 kg/h qv=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： （s3）t2（125）p2(2mpa) co（g）+0.5o2（g） +2ch3oh（g） （s2）t2（125） p1(0.101mpa) co（g）+0.5o2（g） +2ch3oh（g） （s1）t1（25） p1(0.101mpa) co（g）+

55、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) h1-2 s1-2 h2-3 s2-3 h3-4 s3-4 h4-5 s4-5 h5-6 s5-6 h1-6 s1-6 (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/mol s1-2=cp，m,codlnt+0.5cp，m,o2dlnt+2 cp，m,meth dlnt 398 298 398 298 398 298 =8.40

56、6+0.58.754+214.482 =41.747 j/(molk) （s4）t2（125） p2(2mpa) dmc(g)+ h2o (g) (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（p2/p1）=-3.58.314ln（2/0.101） =-86.883 j/(molk) （3）狀態(tài) s4到狀態(tài) s5的焓變和熵變 h4-5=0（氣體可看做理想氣體，溫度不變，焓值不變） s4-5=-2rln（p1/p2）=-28.314ln（0.101/2） =49.648 j/(molk) （4）狀態(tài) s5到狀態(tài) s6的焓

57、變和熵變 h5-6=cp，m,dmcdt +cp，m,h2odt 298 398 298 398 =-11.703-3.396 =-15.099 kj/mol s5-6=cp，mdmcdlnt +cp，m h2odlnt 298 398 298 398 =-33.723-9.817 =-43.540 j/(molk) (5) 狀態(tài) s1到狀態(tài) s6的焓變和熵變 h1-6=fhm,dmc+fhm,h2o -fhm,co-0.5fhm,o2-2fhm,meth =-582.56-241.818+110.525+0+2200.66 =-312.533 kj/mol s1-6=fsm,dmc+fsm,

58、h2o-fsm,co-0.5fsm,o2-2fsm,meth =386.44+188.825-197.674-0.5205.138-2239.81 =-204.598 j/(molk) (6) 狀態(tài) s3到狀態(tài) s4的焓變和熵變 h3-4=h1-6-h1-2-h2-3-h4-5-h5-6 =-312.53-9.446+15.099 =-306.880 kj/mol s3-4=s1-6-s1-2-s2-3-s4-5-s5-6 =-204.598-41.747+86.883-49.648+43.540 =-165.570 j/(molk) 求反應(yīng)條件下的吉布斯自由能： s3【398k,2mpa；c

59、o（g）+0.5o2（g）+2ch3oh（g） 】 s4【398k,2mpa；dmc（g）+h2o （g） 】 rg=rg3-4=h3-4-ts3-4 =-306.880-398(-165.570)/1000 =-240.983 kj/mol 求此反應(yīng)的反應(yīng)平衡常數(shù) rg3-4=-rtlnk k=4.2491031 副反應(yīng)（2）熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算 表 3-4 查文獻(xiàn)【3】得 dmo 的熱力學(xué)數(shù)據(jù) 物質(zhì) fhm / fgm fsm cp (j/(molk) kj/mol kj/mol j/(molk) =a+b(t/100)+c(t/100)2+d(t/100)4 a b c d dmo-708.9

60、0 -593.88 516.645 27.980 26.9316 -0.1548 -0.06774 設(shè)計(jì)反應(yīng)框圖如下：（g） （s3） t2（125p2(2mpa) 2co（g）+0.5o2（g） +2ch3oh（g） （s4） t2（125p2(2mpa) dmo(g)+ h2o (g) （s2） t2（125 p1(0.101mpa) 2co（g）+0.5o2（g） +2ch3oh（g） （s1） t1（25p1(0.101mpa) 2co（g）+0.5o2（g） +2ch3oh（g） （s5） t2（125 p1(0.101mpa) dmo(g)+ h2o (g) （s6） t1（25p