【正文】 olK)求反應(yīng)條件下的吉布斯自由能： S3【398K,2MPa ；2CO （g）+ 2（g）+2CH 3OH（g） 】→S4【398K,2MPa ；DMO（g）+H 2O （g） 】△ rG=△ rG34=△H 34T△S 34 =+398 = KJ/mol求此反應(yīng)的反應(yīng)平衡常數(shù)△ rG34=RTlnk∴k=1032計(jì)算 125℃，2MPa 下反應(yīng) CO（g）+ 2（g）+2CH 3OH（g）→DMC（g） +H2O（g）的反應(yīng)熱：已知此反應(yīng)的△H= KJ/mol△ξ= Kmol/h Q=△ξ△ H=1000 =106 KJ/mol即該反應(yīng)放出熱量 Q1=106 KJ/mol計(jì)算 125℃，2MPa 下反應(yīng) 2CO（g）+ 2（g）+2CH 3OH（g）→DMO（g）+H 2O（g）的反應(yīng)熱： 已知此反應(yīng)的△H= KJ/mol △ξ= Q=△ξ △H=1000 =106 KJ/mol 即該反應(yīng)放出熱量 Q2=106 KJ/mol反應(yīng)器中放出的總熱量為 Q 總 = Q1+Q2=106 KJ/mol表 35 反應(yīng)器熱量衡算表反應(yīng)式反應(yīng)焓(kJ/mol)耗甲醇量(kmol/h)反應(yīng)熱 Q(104kJ/h)CO（g）+ 2（g）+2CH3OH（g ）→DMC（g）+H2O（g） 主 2CO（g）+ 2（g）+2CH3OH（g ）→DMO （g）+H2O（g） 副 ∑ 反應(yīng)溫度保持在 125℃，則需要向反應(yīng)器中通入水帶走反應(yīng)產(chǎn)生的熱量： Q 總 = 106 KJ/mol用常壓下飽和水為冷卻介質(zhì)進(jìn)水：T=100℃,P=， ρ=998kg/m3 氣化潛熱 γ=，此時(shí)的比焓 h1= KJ/kg出反應(yīng)器：T=120℃,P=，此時(shí)比焓 h2= KJ/kgQ 總 =γ(5)、管數(shù) n，取 1359。 fm——修正的摩擦系數(shù)； ρ——流體密度，kg/m3； ? u0——空塔線速，m/s，因物料粘度較小，取3m/s； dp——催化劑顆粒直徑，m； ——床層空隙率； ? ????H——床層高度，m； μ——流體的絕對(duì)黏度， pa s?a、b——系數(shù)，采用Ergun 提出的數(shù)值，a＝，b＝150。 塔徑在1m以上的開(kāi)兩個(gè)D=450mm的人孔。（4）詳細(xì)定義進(jìn)料物流 雙擊紅色箭頭后方框內(nèi)的流股1，填寫(xiě)數(shù)據(jù):進(jìn)料溫度：320K，壓強(qiáng)：，其中甲醇： DMO： DMC: ，進(jìn)料總量：?？偽锪掀胶饨Y(jié)果：物料 進(jìn)料 kmol/h 出料 kmol/h 進(jìn)料 koml/h koml/h甲醇 DMO DMC 總量 查看計(jì)算結(jié)果 簡(jiǎn)潔計(jì)算結(jié)果 模型 2 輕關(guān)鍵組分 輕關(guān)鍵組分摩爾分?jǐn)?shù) 重關(guān)鍵組分 重關(guān)鍵組分摩爾分?jǐn)?shù) 最小回流比 塔板數(shù) 最小塔板數(shù) 進(jìn)。（3）選擇熱力學(xué)模型選SRK方程，點(diǎn)擊“ OK”。 N2:則混合氣體密度ρ=∑ni*ρi =*+*+*+*=????/??3故： =??0F0*??甲醇??%??? =??=??3/?反應(yīng)器進(jìn)口總流量為，選進(jìn)入反應(yīng)器之前總管道運(yùn)輸速度為??????=??3?=??3??40m/s 并聯(lián)總管的直徑為：??0=440=154????采用DN=150mm的管道校核：根據(jù)選取的公稱(chēng)直徑為150，則速度為：??=4=42????(2) 出口管設(shè)計(jì) 反應(yīng)器出口氣體與進(jìn)口相當(dāng)，固取DN=150mm,對(duì)于液體出口，液體流量為 ????????=?????????查得草酸二甲酯的密度為:????????==??3?=??3??選液體傳送速度為10m/s,則出口管直徑為： ??=410=??圓整后選取DN=150 的壓力管口校核：根據(jù)選取的鋼管內(nèi)徑為150mm，則： ??=4=???? 氣體分布器 為保證氣體進(jìn)入反應(yīng)器后均勻分布，在氣體進(jìn)口處設(shè)氣體分布器 支座的設(shè)計(jì) 支座采用裙座，塔設(shè)備的裙座可分為圓筒形和圓錐形兩種，當(dāng)塔的高徑比大于30時(shí)需要用圓錐形，故本設(shè)計(jì)采用圓筒形。催化劑填充高度為6m，反應(yīng)器上下留有一定空間，故取反應(yīng)器筒體高度為7m。[I,n]=quad(fx,0,)所得結(jié)果即為：??=????0∫??????0 ???????????=103??=????(3)、按百分之一負(fù)載量計(jì)算： ，即需催化劑質(zhì)量為人 ??總 =+=????已知催化劑堆密度=則：??催化 劑 = =因催化劑的性能非常好，催化劑裝填的時(shí)候，用惰性填料稀釋?zhuān)?20 倍稀釋裝填：??填 =+20= 3已知床層空隙率 ，則：????=?=??3(4)、為了減少催化劑床層徑向溫度差 ，并且單位床層體積具有較大的傳熱面積，通常反應(yīng)器列管直徑都比較小,多為 2035 mm，這里選取規(guī)格φ35。K)(5) 狀態(tài) S1 到狀態(tài) S6 的焓變和熵變△H 16=△ fHm,DMO+△ fHm,H2O 2△ fHm,△ fHm,O22△ fHm,meth =+2+0+2 = KJ/mol△S 16=△ fSm,DMO+△ fSm,H2O2△ fSm,△ fSm,O22△ fSm,meth=+= J/(molK)(5) 狀態(tài) S1 到狀態(tài) S6 的焓變和熵變△H 16=△ fHm,DMC+△ fHm,H2O △ fHm,△ fHm,O22△ fHm,meth =++0+2 = KJ/mol△S 16=△ fSm,DMC+△ fSm,H2O△ fSm,△ fSm,O22△ fSm,meth=+= J/(molK))KJ/mol KJ/mol J/(mol加入預(yù)熱器中總的物質(zhì)的質(zhì)量為。 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。 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。塔頂產(chǎn)物進(jìn)入 T102 塔。所述的填料采用金屬絲網(wǎng)波紋填料。 第 三，加強(qiáng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用研究協(xié)作。其下游市場(chǎng)也是一點(diǎn)點(diǎn)慢慢發(fā)展的。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 12022 噸 / 年，規(guī)模不算大，但成本可能是行業(yè)最低的。在前幾年行情好的時(shí)候，成本高一樣地賣(mài)，一樣有市場(chǎng)。但現(xiàn)在的問(wèn)題是需求沒(méi)有明顯增長(zhǎng)。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。 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 。 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 。 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 倍 、 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 。 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(chē) 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 萬(wàn) 5 萬(wàn) 噸 。 甲 醇 氧 化 羰 基 化 法 又 分 液 相法 和 氣 相 法 工 藝 。 目 前 國(guó)內(nèi) 外 基 本 上 已 沒(méi) 有 光 氣 法 DMC 生 產(chǎn) 裝 置 。2 項(xiàng) 目 背 景 與 發(fā) 展 概 況碳 酸 二 甲 酯 （ Dimethyl Cabonate） 簡(jiǎn) 稱(chēng) 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) ℃ ， 密 度 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 。易溶于水、乙醇和甲醇，略溶于丙酮和乙酸乙酯，微溶于乙醚。 氧氣氧氣（Oxygen）：化學(xué)式 O2，分子量 32。 CO一氧化碳（Carbon monoxide， ）：化學(xué)式 CO，分子量 ，密度，冰點(diǎn)為207℃，沸點(diǎn)190℃。甲醇對(duì)金屬特別是黃銅有輕微的腐蝕性。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。 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 。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〕 。化工成產(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。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。 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 。熔點(diǎn) 54℃，沸點(diǎn) ℃，相對(duì)密度 （54℃） ，折光率（℃） ， 閃點(diǎn) 75℃。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。此外，還可從木材干餾時(shí)得到的焦木酸分出。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。在 70 至 200℃時(shí)失去水分。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(CuCl 2)n 的形式存在。 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 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 。 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 。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 。 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 部 分 反 應(yīng) 。 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) 。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 。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。 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。 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)。該公司是 2022 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”。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。 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。分離塔T101 為草酸二甲酯分離塔，理論塔板數(shù)為 10~20，回流比 ~,進(jìn)料組成為MEDMCDMO,在分離中由于 MEDMC 形成恒沸物，同時(shí)由于分離的洗滌液中 DMC