【正文】 k） a b10 3 c106CH3OH(g) CO（g） O2（g） 0 0 DMC（g） H2O（g） 反應(yīng)方程式（主）：2CH 3OH(g)＋CO(g)＋1/2O 2（g）→(CH3O) 2CO（g）＋H 2O（g）設(shè)計方框圖如下：(T=388K,P=)2CH3OH(g)CO(g)(T=298K,P=)2CH3OH(g)CO(g)(T=388K,P=)DMC(g)+H2O(g)(T=298K,P=)DMC(g)+H2O(g)1SH?m2SH??mS?圖 主反應(yīng)設(shè)計框圖COPOHCpmp ...1. 23/12)( ??? ??過程 1 的焓變： ???21.)(TmpdC 3242 2. .?????olKJ/?? 24..2. ..)(2 TCCOHpDMpmp ?????過程 2 的焓變： ??212.)(TmpdH 31421 1 96..59TTT?????olKJ/3?標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓： ?????? mfOHCCODMOHmr H???????? 2/1232 mfmfmffolKJ olKJ/)(???摩爾反應(yīng)焓： 12rm(.9473..53)/?????????下面計算反應(yīng)（主）熵變：過程 1：溫度熵變： TCSTlnd12p???溫 )(10295.)() 21411 TT??????（溫 。m+( h 1 h2)2＝＝H2O 的生成量：＝由反應(yīng)物的損耗為 2%可得反應(yīng)完后進(jìn)入分離段的 CH3OH 量為：（――2%）kg/h＝進(jìn)入分離段 nCH3OH :nDMC : nDMO＝ : : 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）和CH3OH 的起始量為 、CO、O N 的量為：純的 CH3OH：＝純的 CO：＝純的 O2：＝純的 N2：＝原料純度為 99%得實際進(jìn)入反應(yīng)器的 CH3OH、CO、O N 的量為：實際進(jìn)入反應(yīng)器的 CH3OH：＝實際進(jìn)入反應(yīng)器的 CO：＝實際進(jìn)入反應(yīng)器的 O2：＝實際進(jìn)入反應(yīng)器的 N2：＝反應(yīng)完后反應(yīng)物的剩余量：剩余 CO：（――）kmol/h＝＝剩余 O2：（――）kg/h＝＝剩余 N2：＝表 物料衡算表項目 CH3OH O2 CO N2 DMC DMO H2O質(zhì)量流量（kg/h) ─ ─ ─進(jìn)料 摩爾流量（kmol/h) ─ ─ ─質(zhì)量流量（kg/h) 料 摩爾流量（kmol/h) 熱量衡算預(yù)熱器熱量計算（反應(yīng)溫度 T2：115℃、初始溫度 T1：:25℃、壓強(qiáng)P：）查得定壓摩爾容 T 的關(guān)系：＝a＋bT＋cT 2表 a b103 c106CO O2 N2 CH3OH Cm＝dH/Dt dTCHm???3829 3121122 ////1cTbacbaTH?????反應(yīng)物的摩爾焓變： molJHco/?? O792 lJN/CH3OH 的汽化潛熱根據(jù)公式 nTavpcAH)1(???A= n= T=25℃=298K T c=所以 molJavp/??CH3OH 的摩爾焓變 l/.485預(yù)熱段的總熱量： ????? molJhololJhol /37961/26/79./2679 hJhmJ ??表 預(yù)熱器熱量衡算表預(yù)熱器（CH 3OH，CO，N 2，N 2）需輸入的熱量物 質(zhì) n(kmol/h)蒸發(fā)熱(kJ/mol/h)+n△Hapv1TPnCd?（ 氣 ）(104kJ/h)CH3OH CO 0 N2 0 O2 0 ?h/??總 輸 入預(yù)熱器中通入 180℃，1MPa 的飽和水蒸氣，出預(yù)熱器時 125℃，1MPa 的未飽和水。CH3OH 的消耗量：＝O2的消耗量：247。CH3OH 的消耗量：2＝＝CO 的消耗量：＝O2的消耗量：247。（1－%）＝＝DMC 的收率為 %得反應(yīng)開始 CH3OH 的起始量為CH3OH 起始量：2247。 物料衡算反應(yīng)方程式：2CH3OH(g)＋CO(g)＋1/2O 2（g）→(CH3O) 2CO（g）＋H 2O（g） （主）2CH3OH(g)＋2CO(g)＋1/2O 2（g）→(CH3OO) 2（g）＋H 2O（g） （副）年生產(chǎn)計劃 8000 噸/300 天得每小時 DMC 的產(chǎn)量為DMC：80001000247。因而, 反應(yīng)器設(shè)計過程中需要考慮的工藝和工程因素應(yīng)該是多方面的。由于化學(xué)反應(yīng)種類繁多、機(jī)理各異, 因此, 為了適應(yīng)不同反應(yīng)的需要, 化學(xué)反應(yīng)器的類型和結(jié)構(gòu)也必然差異很大。然后，由于本設(shè)計中的分離工段用到了三種精餾塔，分別是常壓精餾塔、減壓精餾塔和加壓精餾塔，所以在整個分離工段的實際計算中需要分別對三種精餾塔進(jìn)行物料衡算、熱量衡算及塔設(shè)備的設(shè)計計算。第 3 章 工藝計算在工業(yè)生產(chǎn)中，最主要的部分就是工藝設(shè)計及反應(yīng)工段和分離工段的設(shè)計，本章作為整個課程設(shè)計的設(shè)計核心，主要對反應(yīng)工段和分離工段進(jìn)行了詳細(xì)的工藝計算。 DMC的儲存DMC 屬于第 3 類中閃點(diǎn)易燃液體，危險貨物包裝標(biāo)志為 7；DMC 用深色的玻璃瓶,瓶塞用磨口玻璃塞倉儲密封；不要讓它接觸有機(jī)物，在有機(jī)物中個溶解性很強(qiáng),如橡膠塑料等儲運(yùn)注意事項：儲存于陰涼、干燥、通風(fēng)良好的不燃庫房；遠(yuǎn)離火種、熱源。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（53．3％） ，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?？蛇M(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。 聚合危害： 不能出現(xiàn)滅火方法： 砂土、泡沫、干粉、二氧化碳。 燃燒(分解)產(chǎn)物： 一氧化碳、二氧化碳。 消防措施表 DMC 消防措施燃燒性： 易燃 建規(guī)火險分級： 甲閃點(diǎn)(℃)： 19危險特性：遇明火、高熱易燃。工作后，淋浴更衣。 手防護(hù)： 戴防護(hù)手套。 眼睛防護(hù)： 必要時戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。 接觸控制和個體防護(hù)表 DMC 接觸控制和個體防護(hù)工程控制： 生產(chǎn)過程密閉，加強(qiáng)通風(fēng)。就醫(yī)。 吸入： 脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。 眼睛接觸： 立即翻開上下眼瞼，用流動清水沖洗 15 分鐘。本品對皮膚有刺激作用，其蒸氣或煙霧對眼睛、粘膜和上呼吸道有刺激作用。 主要設(shè)備T101：常壓塔 E101：冷凝器 V101：回流罐 E102：再沸器 P102：回流泵 V102：DMO 儲罐 V103：DMO 儲罐E109：冷凝器T102：減壓塔 E104：冷凝器 E105：再沸器 V108：塔釜常壓槽V109：塔釜常壓槽 V111：回流罐 V105：回流罐P103：減壓塔進(jìn)料泵 P104：回流泵 P106：真空泵V106：塔頂常壓槽 V107：塔頂常壓槽 E110：冷凝器T103：加壓塔 E107：冷凝器 V110：回流罐 E106：再沸器 V115：塔頂加壓槽 P108：空氣壓縮機(jī) V111：DMC 儲槽 V112：塔頂廢液儲槽P101：常壓塔進(jìn)料泵 P105：加壓塔進(jìn)料泵 V104：二元混合物儲罐 E103：冷凝器 E108：冷凝器 倉儲方案倉儲庫房設(shè)計如下圖：圖 倉儲庫房設(shè)計理化特征表 DMC 物化特征外觀與性狀 無色液體，有芳香氣味 主要用途 用作溶劑，用于 有機(jī)合成熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 相對密度(水=1) 1．07 相對密度(空氣=1) 3．1飽和蒸汽壓(kPa) 6．27(20℃) 溶解性 不溶于水，可混溶于儲存區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(qū)儲存區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(qū)揀貨區(qū)驗收及分發(fā)作業(yè)區(qū)管理工作室及生活間多數(shù)有機(jī)溶劑，酸、堿危險性概述表 DMC 危險性概述侵入途徑： 吸入食入經(jīng)皮膚吸收 毒性： 屬微毒類 LD50：13000mg／kg(大鼠經(jīng)口)；6000mg／kg(小鼠經(jīng)口) LC50：該物質(zhì)對環(huán)境有危害，應(yīng)特別注意對水體的污染。塔頂產(chǎn)物進(jìn)入 T102 塔。然后恒沸物由中間槽流入接受槽（V106/V107）,兩槽交替使用（減壓/常壓） ，在作接受槽時為減壓狀態(tài)，并與真空裝置連接，當(dāng)儲槽充滿時，將另一儲槽作接受槽，關(guān)閉其真空，開啟通大氣閥，使恒沸物流入恒沸物儲槽（V110） ，塔底甲醇流入儲槽（V108/V109） 。同樣 E105 及E107 為 T102 塔及 T103 塔的再沸器。精餾塔（1）為常壓塔，用來分離出DMO，塔釜主要成分是 DMO，塔頂?shù)闹饕煞质?DMC、CH3OH，塔頂物流進(jìn)入精餾塔(2)；精餾塔（2）為減壓塔，操作壓力為 30kPa，用來分離出 CH3OH，塔釜主要成分是 CH3OH，塔頂成分大部分是 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 800kPa，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。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。本過程主要是采用甲醇?xì)庀嘌趸驶ê铣商妓岫柞?，用甲醇、氧氣和一氧化碳作原料來合成碳酸二甲酯（DMC） ，還需要按照空氣比加入一定的氮?dú)夥乐贡ㄊ鹿?，但是，用這三種作原料，不僅有 DMC 生成還有草酸二甲酯（DMO）生成。且 DMC 和 MeOH 共沸體系滿足變壓共沸精餾的條件，即混合物的共沸組成隨著壓力的變化靈敏。由于 DMOMeDMC 混合液中 DMC 與 Me 形成二元恒沸物，而草酸二甲酯（DMO）與此恒沸物的相對揮發(fā)度的差別很大，因此通過普通精餾可以分離出草酸二甲酯（DMO） ，再將塔頂?shù)暮惴形锿ㄟ^減壓加壓雙塔精餾模式分離出來。DMOMeDMC 混合物的分離，主要特點(diǎn)是 DMC 與 Me 存在共沸現(xiàn)象(常壓下的共沸溫度為 ℃，共沸物中 DMC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ％)，難以用普通方法分離，如果采用萃取精餾的方法進(jìn)行分離操作，會引進(jìn)新的組分（萃取劑） ，這樣就需要對四元組分進(jìn)行分離，這樣做不僅使得數(shù)據(jù)難以查找，而且增大了整個過程的復(fù)雜度，也使得設(shè)計過程的計算量大大增加，不宜采用。從反應(yīng)器流出的粗產(chǎn)品為 DMC、MeOH、DMO、H2O 多元混合物，經(jīng)脫水處理后變?yōu)?DMC、MeOH 和 DMO 三元混合物。甲醇?xì)庀嘌趸驶ㄒ徊街苯雍铣商妓岫柞スに嚶肪€由于其原料便宜易得、毒性小、工藝簡單成本低等特點(diǎn)，是極有發(fā)展前途的方法。 第 2 章 工藝設(shè)計方案 合成機(jī)理主要反應(yīng)式如下：主反應(yīng)：CH 3OH + 2CO + O2 → DMC + H 2O （55%）1副反應(yīng)：2CH 3OH + 2CO + O2 → DMO + H 2O （45%） 生產(chǎn)工藝流程描述甲醇?xì)庀嘌趸驶ㄖ苯雍铣商妓岫柞サ脑霞状肌⒁谎趸?、氧氣為初級原料，價格便宜，許多聯(lián)醇廠及化肥廠均可解決。 （5）進(jìn)口碳酸二甲酯在操作市場空間上，容易受到各級政府部門的不同程度的阻礙。 （3）在進(jìn)入國內(nèi)市場以后，國外碳酸二甲酯生產(chǎn)廠商需要與國內(nèi)公司合資或者合作，尋找合適的代理商，這更給他們帶來不小的成本。增加了產(chǎn)品的人工費(fèi)用。 價格優(yōu)勢 以下幾點(diǎn)原因造成國外進(jìn)口碳酸二甲酯價格較高。 銷售價格分析碳酸二甲酯作為一種消費(fèi)巨大的中間體,其品種龐大,銷售價格也參差不齊，按照不同類型，其參考價格與草酸二甲酯參考價格如下：國產(chǎn)碳酸二甲酯：6000 元/噸左右；進(jìn)口碳酸二甲酯：7000 元/噸左右；國產(chǎn)草酸二甲酯：26000 元/噸左右；進(jìn)口草酸二甲酯：30000 元/噸左右；碳酸二甲酯市場競爭的激烈程度已經(jīng)達(dá)到了一個目標(biāo)市場上存在多種優(yōu)勢產(chǎn)品的狀況，所以要想立足，企業(yè)及其產(chǎn)品就必須有足夠強(qiáng)大的優(yōu)勢。國內(nèi)酯交換法技術(shù)成熟，但受石油(丙烯、環(huán)氧丙烷)資源和更大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的限制，以及聯(lián)產(chǎn)丙二醇市場的影響，單線規(guī)模小，投資少，適合中小企業(yè)，故近幾年發(fā)展較快。從二氧化碳為起始原料的酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲脂的技術(shù)路線是最具有競爭力的。除此之外，碳酸二甲脂還有一些其他的合成方法