年产1.5万吨碳酸二甲酯化工厂的毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要： 通过分析国内外碳酸二甲酯生产工艺的现状，采用尿素醇解法来生产碳酸二甲酯，针对目前生产工艺中存在的几个难点问题进行工艺的改进，采用 吨碳酸二甲酯生产工艺进行了模拟计算，经过改进后的生产工艺可使碳酸二甲酯的纯度达到 通过分析目前市场行情估算整个项目的经济投资，通过 件对整个流程进行物料衡算，热量衡算，设备的计算等。 关键词 ： 碳酸二甲酯；尿素醇解法；生产工艺； 件；经济分析； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 MC at to To to to s MC is of to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 总论 . 1 酸二甲酯的性质和用途 . 1 酸二甲酯的市场分析 . 1 外产能情况及需求预测 . 1 内产能情况及需求预测 . 1 址选择 . 1 2 碳酸二甲酯生产工艺 . 2 艺方案的选择 . 2 酸二甲酯生产工艺 . 2 应流程 . 2 应条件及能耗 . 3 应主要设备 . 3 化剂的比较与选择 . 3 的要求 . 4 的选择 . 4 3 投资与经济分析 . 6 投资 . 6 设备投资费用计算 . 6 它固定资产投资 . 8 定资产折旧费 . 8 修费用 . 9 料费用 . 9 事费用 . 9 源的消耗 . 11 形资产 . 12 投资费用 . 12 收益估算 . 12 资额的确定 . 13 金筹措 . 13 济分析 . 13 资回收期 . 13 资净现值 . 13 部收益率 . 13 4 物料衡算 . 13 程简述 . 13 酸二甲酯合成及分离工段 . 13 应精馏塔物料衡算 . 14 沸精馏塔 物料衡算 . 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 分离器物料衡算 . 15 取精馏塔物料衡算 . 16 取剂回收塔物料衡算 . 16 制塔物料衡算 . 17 醇精制塔物料衡算 . 18 流程物料衡算 . 18 5 热量衡算 . 20 量衡算 . 20 量衡算 . 20 量衡算 . 21 量衡算 . 21 量衡算 . 22 量衡算 . 22 量衡算 . 23 1 热量衡算 . 23 2 热量衡算 . 24 3 热量衡算 . 25 4 热量衡算 . 25 5 热量衡算 . 26 6 主要设备设计与选型 . 27 的选型举例 . 27 热器的选型举例 . 33 馏塔的设计举例 . 35 馏塔 计数据 . 35 馏塔 计数 据 . 37 馏塔 计数据 . 39 标准设备设计 . 41 应精馏塔 . 41 素熔融装置 . 43 备一览表 . 43 7 管道特性表 . 46 参考文献 . 48 谢 辞 . 50 附图一：带控制点工艺流程图 附图二：反应精馏塔装置图 附图三：萃取精馏塔装置图 附图四：尿素熔融装置 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 附图五：换热器装置图 附图六：总厂平面图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 年 产 吨碳酸二甲酯化工厂的设计 医药化工学院 化学工程与工艺 学生：陈大红 指导老师：何光洪 1 总论 酸二甲酯的性质和用途 碳酸二甲酯 (称 化学式 子量为 温下为透明液体，略带香味。难溶于水，但能与醇、酮、酯等任意比混溶。 性很小，对金属基本上无腐蚀性。 有酯的通性，可与水发生水解反应；可与含活泼氢基团的醇、酚、胺、酯等化合物反应；与二 元醇或二元酚反应生成聚碳酸酯。 子中含有羰基、甲基、甲氧基等基团，具有良好的反应性能 1，可代替剧毒的光气、硫酸二甲酯、氯甲烷等作为羰基化剂、甲基化剂和甲氧基化剂，成为开发一系列洁净化工工艺的新基块。 酸二甲酯的市场分析 外产能情况及需求预测 国外生产 中规模较大的有意大利 4。 目前世界30kt/a ,年产量不足 100要分布在美国、法国、意大利、日本等国。国外的 0%于取代剧毒的 光气，制造聚碳酸酯、西维因、呋喃丹、苯甲醚等， 20%于制造环丙沙星等特殊用途的新产品，其余 10%作溶剂。 内产能情况及需求预测 我国目前 产企业有 10 余家，生产能力均不大。近几年来，由于 游产品 聚碳酸酯、聚氨酯、涂料溶剂、汽油添加剂、高能电池电解液市场发展迅速，带动了场需求量的走高， 2005 年 ,际市场需求量约 13 万吨，国内为 3 4 万吨。预计国内外 需求将以 10 20的速度递增，到 2010 年国内需求量将达 10 万吨以上，国外将达到 20 30 万吨。 址选择 本项目厂址选择在山东省潍坊寿光市经济开发区的科技工业园内。寿光开发区先后与美国、日本、韩国、澳大 利亚、台湾、香港等 20 多个国家和地区的客商建立了稳固的合作关系，新批进区项目 75 个，项目投入 元，区内工业企业 231 家。天成食品有限公司、华源凯马冲压中心、富康制药厂、墨龙集团等先后进区落户。形成了以盐化工、生物医药、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 石油机械、服装、印染、食品加工为主体的工业体系。为鼓励更多的客商投资，寿光经济开发区规划建设了新城创业园、科技工业园两大园区 9。 2 碳酸二甲酯生产工艺 艺方案的选择 目前国内外生产碳酸二甲酯的方法主要有光气甲醇法、光气醇钠法、甲醇酯交换法、二氧化碳直接合成法、尿素直接醇解法、尿素间接醇解法以及甲醇氧化羰基法。 通过对国内外工艺的比较可知，尿素直接醇解法有如下特点：（ 1）原料廉价易得；（ 2）工艺简单，易于操作；（ 3）反应产生的氨气可以回收利用，对环境友好，绿色无污染；（ 4）反应过程无水生产，避免了甲醇 后续分离提纯简单化，节省投资。（ 5）虽然反应第二步中 G0，在热力学 12上为非自发反应，但可以通过提高温度， 增大压强来提高其转化率。由实验可知反应温度在 185 ，压力 ，尿素和甲醇在反应精馏塔中反应，在此条件下尿素的转化率可以达到 100%，碳酸二甲酯的选择性大于 98%， 单程收率大于 50%。 酸二甲酯生产工艺 应流程 图 2其流程示意图： 12345 678制塔； 9 图 2艺流程示意图 流程简介： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 在 1 号为反应精馏塔，尿素和甲醇分别以熔融和气相 状态从反应精馏塔的上端和下端进入塔内。两者在塔内的固定床上逆流接触产生反应，其中未反应的部分在塔底列管式反应器上继续发生反应；反应精馏塔可以将反应产生的 馏出去，因此可以打破反应的平衡从而提高反应转化率，增加其收率；反应精馏塔上端为一个全凝器，在全凝器上端可采出氨气，下端采出口采出的 甲醇混合物经过 2 号共沸精馏塔，塔顶采出 甲醇的共沸物，塔底采出交纯的甲醇，共沸物再经过 4 号膜分离器再次提浓，打破 甲醇的二元共沸点，此时 浓度可达 40%，再经过分离车间提纯。 6 号为萃取精馏塔，采用邻二甲苯为萃取剂，使用萃取精馏的方法分离甲醇和 以大大降低其能耗。萃取精馏得到的产物再经过 7 号萃取剂回收塔和 8 号 制塔最后得到含量为 品。 注：具体工艺流程图见附图一。 应条件及能耗 催化剂 :双金属催化剂 量占尿素质量的 27%； 反应原料 : 甲醇尿素 进料； 反应条件 :185 ， 反应工艺 :反应精馏（采用热耦合工艺）； 分离工艺 : 膜分离，常压萃取精馏分离； 尿素单耗： t 甲醇单耗： t 能耗 : 3t 应主要设备 尿素醇解法生产碳酸二甲酯反应精馏塔，萃取精馏塔，膜分离器，精馏塔。 化剂的比较与选择 通过比较与分析 （ 1） 且容易与产品分离，分离后的 （ 2）催化剂不含有毒元素； （ 3）副产物少，但有氨基甲酸甲酯和氨甲酸甲酯，容易分离； （ 4）转化率低于均相催化，但可以通过简单的焙烧循 环使用； 因此，我们选择 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 的要求 分离膜是具有优先透过碳酸二甲酯性能的有机复合膜、有机 /无机复合膜或无机膜。优先透酯膜和优先透水膜都采用有机硅聚合物中聚二甲基硅氧烷（ 可置于 有较好的选择性和通过量。 的选择 由于在反应过程中为反应掉的甲醇与尿素形成二元共沸物，如果直接使用精馏塔来分离将大大增加其分离成本，所以我们选择膜分离器来提浓跨过二元共沸物的共沸点，在用精馏塔将其提纯。 的分离原理 膜是一种起分子级分离过滤作用的介质，当溶液或混和气体与膜接触时，在压力，或电场作用，或温差作用下，某些物质可以透过膜，而另些物质则被选择性的拦截，从而使溶液中不同组分，或混和气体的不同组分被分离，这种分离是分子级的分离。分离机理主要为筛分：膜表面有微孔，流体流经膜一侧的表面时，部分较小的分子随部分溶剂穿过膜到达另一侧，形成透析液，而大分子则被截留在原来的一侧，形成截留液，从而达到了将大分子溶质与小分子溶质及溶剂分离开的目的。 先透酯膜 高分子中空纤维膜 表 2分子中空纤维膜的规格 名称 规格 型号 600B 材料 改性聚醚砜 外径 /内径 /膜壁厚度（） 称截留分子量 60， 000 拉伸强度（ 34 纤维长度 2m(根据应用而定 ) 递送包装 800束 大肠杆菌截留率（ 56 最大总氯耐受量（ 500 （视用途而定） 2分子中空纤维膜组件的规格 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 名称 规格 型号 600B 膜型号 600B 组件 直径 长度 8 m 膜壳材料 封材料 凯发专利密封材料 操作温度范围 5 40 流动模式 外压式 纯水初始通量立方米 /膜组 /小时（10 ） 9 运行 2 11 清洗 2 12 常用跨膜压力 5 下最大入水压力（ 冲洗最大跨膜压力 洗最大跨膜压力 量（ 55 1 米长度组件可订制 醇、碳酸二甲酯分离膜 瓷中空纤维膜 以稳定无机材质为膜材质，以最具集约化的中空纤维为组件形式，膜组件装填密度大，密封简单，过滤精度高。具有抗酸 /碱、抗溶剂、卓越的热稳定性、超长的使用寿命、高机械强度、可用蒸气杀菌、高通量、高组装密度等特点。特别适合于乳化液废水等高粘度、高含固量苛刻工业流体的分离应用，目前已在金属 /表面处理工程，化学工程工业，食品和饮料 /制糖业，废物 /废水处理，工业过程中的化学品回用，生物制药 /生命科学，乳业等行业得到广泛应用。 表 2 瓷中空纤维膜组件的规格 型号 /规格 表面极性 无极性 有效膜面积 (5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 膜芯长度（ 560 膜芯直径（ 260 纤维数量 1800 最大操作压力 (6 运行温度（ ） 5 110 适用 围 11 过滤形式 内压式 膜壳材料 水连接尺寸 8 出水连接尺寸 封材料 硅胶圈 净重 8 膜内纯水流速（ m/s） 计进水流量（ m3/h） 42 程特色 碳酸二甲酯的生产一直存在原料剧毒 ，生产成本高，操作工艺复杂，分离困难等限制其发展的诸多问题。 本流程采用尿素和甲醇直接醇解法合成碳酸二甲酯降低原料的成本，减少投资，且生产过成中无水生成，降低了分离的难度；通过使用反应精馏塔，设备结构紧凑，布局适合尿素和甲醇合成碳酸二甲酯的生产，反应转化率高，生产过程安全易控，操作方便，使生产流程更为简捷。通过使用蒸气渗透膜分离技术，不需要引入共沸剂。分离采用萃取精馏分离得到最优级产品，分离工艺简单易控。通过使用双金属 高原子利用率，降低生产成本。 3 投资与经济分析 投资 设备投资费用计算 根据生产发展的需求 21，可以得到所需要的所有设备主要有一下这些，将他们价格列表如下所示： 表 3备投资费用一栏表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 设备名称及技术规格 型号、规格 数量 单价 /万元 总计 /万元 共沸塔 8000 1 醇精馏塔 0000 1 取精馏塔 5000 1 取剂回收塔 5000 1 馏塔 8000 1 素熔融器 1 应精馏塔 6000 1 气吸收塔 8000 1 热器 缩机 0 1 0 1 2 1 醇储罐 10000球 1 水储罐 11000球 1 罐 30005000 2 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 粗甲醇储罐 10000球 1 流罐 30005000 6 罐 10000球 1 心泵 计 ：中低压碳钢以 18000/t 计，高压碳钢以 20000/t 计。 它固定资产投资 表 3它固定资产投资 表 要素 成本 /万元 要素 成本 /万元 设备安装 辆 170 仪表 公设备 200 仪表安装 他建筑 680 管道 213 厂区建筑 500 道路 185 行政、生活设 施 280 其他 250 万元 小结 元 注：设备的安装费为该设备的 45%；控制仪表费为 15%。 定资产折旧费 固定资产折旧率与服务寿命和残值有关，服务寿命是指该资产能够经济合理使用的时间，在估计服务寿命时间应同时考虑到功能性折旧与实质性折旧。一般房屋建筑物的使用年买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 限为 20 年，而机器设备为 15 年，运输其中设备包括电子设备为 5 年。残值是指固定资产报废时的残余价值。一般，残值 =残值率 原值，残值率一般取 3%这里残值率取 4%，则每年的折旧费用为原值 （ 1。 表 3旧与摊销表 序号 项目 原值 /万元 残值率 /% 设备残值率 /万元 折旧年限 折旧（万元/年） 1 生产设备 5 建筑 1180 4 0 车辆 170 4 0 办公设备 200 4 8 15 其他 250 4 10 15 16 5 累计折旧 维修费用 在生产过程中，不可避免地会出现故障，需要定期检修，一般维修费用占固 定资本的310%，我们取 5%，故维修费用 =5%（ =元。 料费用 表 3料费用表 成本项目 用量 /吨 单价 /元 /吨 总价 /万元 甲醇 200 素 520 二甲苯 000 0000 计 人事费用 表 3门人员和工资费用表 序号 岗位名称 定员 工资 (含年终奖金 )/（万 /年） 1 总经理 1 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 2 总经理助理 1 12 3 总工程师 1 12 4 副总经理 1 10 5 客户 服务部 经理 1 6 职员 2 6 6 人力 资源部 经理 1 6 职员 2 6 7 财务部 经理 1 8 职员 4 12 8 后勤部 主管 1 6 后勤 保安 6 12 厨师 4 12 保洁 3 6 9 销售部 经理 1 6 职员 10 25 10 市场部 经理 1 6 职员 2 6 11 物流部 经理 1 6 职员 2 6 12 企宣部 经理 1 6 职员 2 6 13 生产部 经理 1 6 合成 车间 工艺员 1 4 操作工 6 15 提浓车间 工艺员 1 4 操作工 6 15 精制车间 工艺员 1 4 操作工 6 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 公用工程人员 4 10 储运人员 8 20 监测员 4 12 维修中心人员 8 20 14 质检部 经理 1 6 职员 4 12 15 产品 研发部 经理 1 6 研发人员 8 32