【導(dǎo)讀】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。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?；瘎⒓谆瘎┖图籽趸瘎?，成為開(kāi)發(fā)一系列潔凈化工工藝的新基塊。萬(wàn)噸/年碳酸二甲酯的工廠(chǎng)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：。原料廉價(jià)易得；工藝簡(jiǎn)單，易于操作；反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣可以回收利用，的分離問(wèn)題，使后續(xù)分離提純簡(jiǎn)單化。

　　

【正文】 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(chǎng)址選在齊齊哈爾是合理的。 城市概況 表 12 廠(chǎng)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(xiāo)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 生產(chǎn)制度與生產(chǎn)規(guī)模 生產(chǎn) 規(guī)模 本廠(chǎng)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。 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(chē)間崗位設(shè)置和勞動(dòng)定員見(jiàn)下表 表 13 生產(chǎn)車(chē)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 4 6 24 2 儀表自控 4 1 4 3 控制分析 4 2 8 4 儀器分析 1 2 2 5 機(jī)泵房 4 4 16 6 管理人員 1 6 6 7 其他人員 1 8 8 8 合計(jì) 68 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 9 產(chǎn)品規(guī)格 表 14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(guān) 無(wú)色透明液體，無(wú)可見(jiàn)雜質(zhì) 碳酸 二甲酯 ， % 水份， % ≤ ≤ ≤ 甲醇含量， % ≤ ≤ ≤ 色度 (鉑 鈷色號(hào) )，號(hào) 10 5 5 相對(duì)密度， g/cm3 177。 經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)核算 表 14 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 () 100元 /t 中壓蒸汽（ 4MPa） 200元 /t 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 10 第 2 章 工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 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 → NH 3COOCH3 + NH3 NH2COOC。； H3 + CH3OH → (CH3O)2CO + NH3 工藝流程描 述 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 圖 21 精制工段流程圖 F1 F5 F3 F7 F6 F8 F2 萃取劑回收塔 萃取精餾塔 精餾塔 換熱器 6 F4 甲醇循環(huán) DMC 粗產(chǎn)品 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 11 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 ℃ ，釜液為未轉(zhuǎn)化的氨基甲酸甲 酯，返回 DMC 反應(yīng)釜。萃取機(jī)是一種新型萃取設(shè)備，國(guó)內(nèi)有許多廠(chǎng)家生產(chǎn)，而且該設(shè)備的處理量范圍較大，種類(lèi)較多，可以用一個(gè)設(shè)備完成多級(jí)萃取，避免了多個(gè)萃取塔同時(shí)工作帶來(lái)的不便及設(shè)備安裝和管道鋪設(shè)的復(fù)雜，減少了工廠(chǎng)的成本。 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 ℃，餾出物為純度 %的 DMC，經(jīng)換熱至常溫后作為產(chǎn)品儲(chǔ)存。 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 20210 噸，每年按 330天計(jì)算，每天生產(chǎn)量 =40000/330= 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 % ， 萃取率為 % ，初步精餾回收率為 % 精餾塔 a． 流程示意圖 2 1 3 精制塔 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 12 b、計(jì)算 過(guò)程： 進(jìn)入精餾塔的物質(zhì)含量：甲醇 kmol DMC kmol MC kmol 設(shè)塔頂出料為 D,含甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)為 ， DMC 的含量為 根據(jù)方程： F=D+W 對(duì)于 DMC：由 DXDMC/ F= 得 D=*則有 W=FD== 表 21 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 78 69 DMC 16 17 14 MC 6 17 總計(jì) 100 100 100 萃取精餾塔 a． 流程示意圖 2 1 3 b、計(jì)算過(guò)程 已知 糠醛：甲醇 =（質(zhì)） DMC 的萃取率為 %，則塔頂 DMC 為 *= kmol 塔底分離糠醛萃取劑的量為： kmol 萃取精餾塔 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 13 表 22 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 DMC 7 糠醛 6 總計(jì) 100 100 100 萃取劑回收塔 a． 流程示意圖 2 1 3 b、計(jì)算過(guò)程 進(jìn)入精餾塔的物質(zhì)含量： DMC kmol 糠醛 kmol 設(shè)塔頂出料為 D,含 DMC的摩爾分?jǐn)?shù)為 ，塔底出料為 W，由生產(chǎn)條件知 D= kmol 根據(jù)方程： F=D+W 則 W=（ +） = kmol 表 23 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 DMC 總計(jì) 100 100 100 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 萃取劑回收塔 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 14 本廠(chǎng)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=∑H out ∑H in Q—— 設(shè)備的熱負(fù)荷。 W—— 輸入系統(tǒng)的機(jī)械能。 ∑H out—— 離開(kāi)設(shè)備的各物料焓之和。 ∑H in—— 進(jìn)入設(shè)備的各物料焓之和 。 MC 精餾塔 換熱器熱負(fù)荷 為： 對(duì)于換熱器 W=0 ∑H in= 33310839W ∑H out = 30657422W ∑H out ∑H in = 30657422(33310839)=2653417W=Q 精餾塔熱負(fù)荷 為： 對(duì)于精餾塔 ∑H in=30657422W ∑H out =31979508189534= ∑H out ∑H in = （ 30657422） = 精餾塔需外加功 W= () = 萃取精餾塔 換熱器熱負(fù)荷 為： 對(duì)于換熱器 W=0 ∑H in= 35654856W ∑H out = 32568456W ∑H out ∑H in = 32568456(35654856)=3086400W=Q 精餾塔熱負(fù)荷 為： 對(duì)于精餾塔 ∑H in=31425378W ∑H out =31425378189534=31614912W 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 15 ∑H out ∑H in = 31614912（ 31425378） = 精餾塔需外加功 W= () = 萃取劑回收塔 換熱器熱負(fù)荷 為： 對(duì)于換熱器 W=0 ∑H in= 35320859W ∑H out = 32658424W ∑H out ∑H in = 32658424(35320859)=2662435W=Q 精餾塔熱負(fù)荷 對(duì)于精餾塔 ∑H in=32677432W ∑H out =33902507189534=33712973W ∑H out ∑H in = （ 30657422） = 精餾塔需外加功 W= () =