【正文】 熱器預(yù)熱汽化，然后將其輸入到固定床換熱反應(yīng)器中反應(yīng)，放映溫度控制在 110~140℃，壓力控制在 1 atm~40 atm。之后物料流經(jīng)氣液分離器，出口的氣相直接燃燒排空，液相（DMC、DMO CH3OH）直接進(jìn)入分離段。分離段的主要設(shè)備是三個(gè)精餾塔。精餾塔（1）為常壓塔，用來(lái)分離出DMO，塔釜主要成分是 DMO，塔頂?shù)闹饕煞质?DMC、CH 3OH，塔頂物流進(jìn)入精餾塔(2) ；精餾塔（ 2）為減壓塔，操作壓力為 30 kPa，用來(lái)分離出CH3OH，塔頂主要成分是 CH3OH，塔釜成分大部分是 DMC，還有少部分CH3OH，塔頂物流進(jìn)入精餾塔（3） ；精餾塔（3）為加壓塔，操作壓力為 800 kPa，主要是為了分離出少量的 CH3OH 獲得高純度的 DMC，DMC 從塔釜排出。具體的分離段的工藝流程圖如附圖所示。 主要設(shè)備表 主要設(shè)備表名稱 數(shù)目 再沸器 3 塔釜減壓槽 1反應(yīng)塔 1 進(jìn)料泵 3 塔釜常壓槽 1空氣分離器 1 冷凝水泵 3 二元共沸物儲(chǔ)罐 1預(yù)熱器 1 再沸器泵 3 二元混合物儲(chǔ)罐 1汽化器 1 水環(huán)式真空泵 1 塔頂加壓槽 1氣液分離器 1 壓縮機(jī) 1 釜液中間罐 1燃燒爐 1 回流罐 3 甲醇儲(chǔ)罐 1甲醇儲(chǔ)槽 1 中間儲(chǔ)罐 1 DMO 儲(chǔ)罐 1年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)16羅茨鼓風(fēng)機(jī) 1 餾出液儲(chǔ)罐 1 DMC 儲(chǔ)罐 1精餾塔 3 塔頂減壓槽 1冷凝器 3 塔頂常壓槽 2 倉(cāng)儲(chǔ)方案?jìng)}儲(chǔ)庫(kù)房設(shè)計(jì)如下圖：圖 倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)房設(shè)計(jì) DMC 的性質(zhì)⑴ 表 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) K 沸點(diǎn) K儲(chǔ)存區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(qū)儲(chǔ)存區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(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年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)17相對(duì)密度(水=1) 相對(duì)密度( 空氣=1) 飽和蒸汽壓(kPa)(20℃) 溶解性 不溶于水，可混溶于多數(shù)有機(jī)溶劑，酸、堿 ⑵ 表 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 LD50：13000 mg/kg(大鼠經(jīng)口)；6000 mg/kg(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 ⑶ 表 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) ⑷ 表 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)年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)18⑸ 表 消防措施燃燒性 易燃 建規(guī)火險(xiǎn)分級(jí) 甲閃點(diǎn)(℃) 19 危險(xiǎn)特性 遇明火、高熱易燃。若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn) 燃燒(分解) 產(chǎn)物一氧化碳、二氧化碳 穩(wěn)定性 穩(wěn)定 禁忌物 氧化劑、還原劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、潮濕空氣 聚合危害 不能出現(xiàn) 滅火方法 砂土、泡沫、干粉、二氧化碳 DMC 的廣泛用途碳酸二甲酯（DMC）是一種重要的有機(jī)合成原料及中間體，DMC 帶有CO、COOCH 3 和 CH3 基團(tuán)。可進(jìn)行羰基化、甲基化、甲氧基化和羧甲基化反應(yīng)，取代傳統(tǒng)使用的有毒原料光氣、硫酸二甲酯和甲基氯等。因此，1992 年DMC 在歐洲被登記為綠色無(wú)毒化學(xué)品。DMC 可替代光氣合成聚碳酸酯、碳酸二苯酯、異氰酸酯（TDI、 MDI、HDI 、IPPI ）及烯丙基二甘醇碳酸酯（ADC） ；也可用于合成氨基甲酸酯類農(nóng)藥（西維因） 、苯甲醚、甲基芳胺等；此外，DMC 具有高的含氧量（ ％） ，可以用做汽油添加劑，能有效提高汽油的辛烷值；還具有與其它溶劑相溶性好，蒸發(fā)速度快的特點(diǎn)，適于在特種油漆、藥物制造行業(yè)使用。因此，碳酸二甲酯是一種有廣闊發(fā)展前景的化學(xué)品。 DMC 的儲(chǔ)存DMC 屬于第 3 類中閃點(diǎn)易燃液體，危險(xiǎn)貨物包裝標(biāo)志為 7；DMC 用深色的玻璃瓶，瓶塞用磨口玻璃塞倉(cāng)儲(chǔ)密封；不要讓它接觸有機(jī)物，在有機(jī)物中個(gè)溶解性很強(qiáng)，如橡膠塑料等。儲(chǔ)運(yùn)注意事項(xiàng)：⑴ 遠(yuǎn)離火種、熱源； ⑵ 防止陽(yáng)光直射；年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)19⑶ 保持容器密封；⑷ 應(yīng)與氧化劑分開(kāi)存放；⑸ 儲(chǔ)存間內(nèi)的照明、通風(fēng)等設(shè)施應(yīng)采用防爆型；⑹ 罐儲(chǔ)時(shí)要有防火防爆技術(shù)措施；⑺ 禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具；⑻ 搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞；⑼儲(chǔ)存于陰涼、干燥、通風(fēng)良好的不燃庫(kù)房；⑽倉(cāng)溫不宜超過(guò) 10℃。年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)20第三章 工藝計(jì)算 反應(yīng)器工藝計(jì)算 物料恒算計(jì)算基準(zhǔn)為 300 天。由年產(chǎn) 4000 噸 DMC 得：每小時(shí)得產(chǎn)品 DMC： 401= kg/ mol/h32?由產(chǎn)品純度 %得：每小時(shí)的純 DMC： .%.7 /=.095 kl/?由分離過(guò)程每個(gè)塔的物料損耗為 %得：每小時(shí)進(jìn)分離塔Ⅲ的 DMC： (15).6 kg/h=.18 mol/h???每小時(shí)進(jìn)分離塔Ⅱ的 DMC： kmol/(%)?每小時(shí)進(jìn)分離塔Ⅰ的 DMC： kmol/(15)???反應(yīng)關(guān)系式為： 32CHO~DM由 DMC 的收率為 %得：的起始量為： kmol/h= kg/h%??主反應(yīng)反應(yīng)式為： 3232CHO+(CHO)+?由 DMC 為 kmol/h 可得：主反應(yīng)消耗 為 ，消耗 為 ， kmol/ kmol/h為 ，消耗 為 。 kmol/h23年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)21由 的轉(zhuǎn)化率為 20%得：3CHO生成 DMO 消耗 ：% kmol/h???副反應(yīng)反應(yīng)式為： 32322+(CHO)+?由消耗 為 得： kmol/h消耗 為 ，消耗 為 ，生成 kmol/hDM，消耗 kol/ l/由反應(yīng)器物料損耗為 2%可得進(jìn)入分離段 ：3CHO1.(0%)= kol/h= kg/h??進(jìn)入分離段 3CHODMOn:8:?4..由反應(yīng)進(jìn)料氣相組成 CH3OH 20%，CO 65%，O 2 6%，N 2 9%（以質(zhì)量計(jì)）和CH3OH 的起始量為 可得：加入反應(yīng)器純 ：% kmol/h= kg/h20??加入反應(yīng)器純 ：2O306加入反應(yīng)器純 ： l/ /設(shè)原料純度為 90%可得實(shí)際加入反應(yīng)器 ： kg/h=.34 kmol/h%?實(shí)際加入反應(yīng)器 ：O1049672760實(shí)際加入反應(yīng)器 ：26.. /. l/實(shí)際加入反應(yīng)器 ：N3519kgh=584koh?出反應(yīng)器 ：.. ml/ g/?出反應(yīng)器 ：2352420出反應(yīng)器 ：N9. kg/h=.8 kol/h年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)22出反應(yīng)器 ： kmol/h= kg/h??綜合上述，反應(yīng)段的物料恒算見(jiàn)表 ：表 反應(yīng)段物料恒算表進(jìn)料 出料項(xiàng)目質(zhì)量流量（kg/h)摩爾流量（kmol/h)質(zhì)量流量（kg/h)摩爾流量（kmol/h)CH3OH O2 CO N2 DMC ─ ─ DMO ─ ─ H2O ─ ─ 總量 注：物料損耗為 = kg/h 熱量恒算反應(yīng)在 1 MPa 下進(jìn)行，1 MPa 下查資料得以下數(shù)據(jù)：表 相變物質(zhì)在沸點(diǎn)下的熱力學(xué)數(shù)據(jù)沸點(diǎn)下的 )(1???KmolJcp項(xiàng)目 沸點(diǎn)（℃）氣相 液相 )/(04molkJ??H2O 100 CH2OH DMC 表 其它熱力學(xué)數(shù)據(jù)項(xiàng)目 )(1???KmolJcp )/(molkJHf??年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2325℃ 47℃ 130℃CO ( )( )( )( )gO2 ( ) ( ) ( ) 0N2 ( )( )( )g0CH3OH ( )( )( ) ( )lDMC ( ) ( ) ( )( )DMO ( )( )( )( )lH2O ( ) ( ) ( ) ( )⑴ 反應(yīng)段熱量衡算標(biāo)況下主反應(yīng)反應(yīng)式為： 3232212C(l)+gO()CH)O(l+l)?可得標(biāo)況下主反應(yīng)的反應(yīng)焓： 0)()()()( ???????????ifirH3017 kJ/mol設(shè)計(jì)反應(yīng)框圖如下：年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)244H?3H?)(KHr主?21H??Hr?t1=25℃ ,P1=100 kPa,CO(g),O2(g),CH3OH(l)t1=25℃ ,P2=1 MPa,CO(g),O2(g),CH3OH(l)T2=130℃,P2=1 MPa,CO(g),O2(g),CH3OH(g)t1=25℃ ,P1=100 kPa,(CH3O)2CO(l)H2O(l)T2=130℃,P1=100 kPa,(CH3O)2CO(l)H2O(l)T2=130℃,P2=1 MPa,(CH3O)2CO(g)H2O(g)在低壓范圍內(nèi) ；1Δ0?3 23 332211H()()()??????? ????????? 2)50()5(3791 .(13.)?? kJ/mol?? 2 24 21 21ΔH()(0)()5OpHOOpDMCpDMCDCnctnctnct?????????年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)25(103).0812..9(5)(.)..()2? ?????????? kJ/mol???θr r1234ΔH(035K)=ΔHΔ主 )(????? kJ/ol??標(biāo)況下副反應(yīng)反應(yīng)式為： 32322CHO(l)+g)()CHO)(l+l)?可得標(biāo)況下副反應(yīng)的反應(yīng)焓： θθrifiΔ=ν()()()()?????????2 kJ/mol設(shè)計(jì)反應(yīng)框圖如下：年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)264ΔH3ΔHrΔH()副21ΔHθrΔHt1=25℃ ,P1=100 kPa,CO(g),O2(g),CH3OH(l)t1=25℃ ,P2=1 MPa,CO(g),O2(g),CH3OH(l)T2=130℃,P2=1 MPa,CO(g),O2(g),CH3OH(g)t1=25℃ ,P1=100 kPa,(CH3COO)2(l)H2O(l)T2=130℃,P1=100 kPa,(CH3COO)2(l)H2O(l)T2=130℃,P2=1 MPa,(CH3COO)2(l)H2O(g)在低壓范圍內(nèi) ；1ΔH0?3 23 332211()()()???????? ????????? 2)50()5(3791 .(13.)??4= kJ/mol? )()10()( 21224 22 tttH pDMOpOHOHpO ??????? (103).88..(250)20??????年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)27 kJ/mol??? 4321)( HHKHrr ???????副 )( 43 ???045 kJ/ol反應(yīng)放熱為： ).（）（ 副主 ????）（）（ ????630 kJ/h設(shè)冷凝水進(jìn)口溫度為 20℃，出口溫度為 80℃，查資料得 20℃和 80℃水的比熱容分別為 J/(molK)， J/(molK) 。冷凝水的用量為： () kmol/hpnQct ??????????????（ ）⑵ 預(yù)熱段熱量衡算加熱 所需熱量：3CHO211 ttQpp????進(jìn)進(jìn)進(jìn) ?3 (). ?????? kJ/h??加熱 所需熱量：COtQp?進(jìn)2 )25130(????? kJ/h??加熱 所需熱量：2tQp?進(jìn)3 )25130(. ????? kJ/h??年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)28加熱 所需熱量：2NtQp??進(jìn)4 )25130( ???? kJ/h??預(yù)熱段所需總熱為： 4321Q?? 6666 ????? kJ/h?設(shè)用 130℃飽和水蒸汽加熱，出口為 130℃飽和液體，其潛熱 = ?J/mol蒸汽用量為： 6/. kmol/hnQ?????⑶ 冷凝段熱量衡算冷凝 釋放熱量：3CHO211 ttQpp????出出出 ?3 ()....?????? kJ/h??冷凝 釋放熱量：COtQp?出2 )47130(????? kJ/h??冷凝 釋放熱量：2tQp?出3 )47130( ????? kJ/h??冷凝 釋放熱量：2NtQp?出4年產(chǎn) 4000 噸碳酸二甲酯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)29)47130( ????? kJ/h??冷凝 釋放熱量：DMC215 ttQpp??出出出 ?3 ().. kJ/h????????冷凝 釋放熱量：DMOtQp出?63 (1347) kJ/h??????冷凝 釋放熱量：2