甲醇与碳酸二甲酯的分离项目建议书.doc

项目建议书项目名称：甲醇与碳酸二甲酯分离学校： 院系： 班级： 学号： 姓名： 指导教师：一、 总论1 项目名称：甲醇和碳酸二甲酯的分离建设项目2 项目性质：扩建3 项目承办单位：绍兴文理学院二、 碳酸二甲酯项目背景和建设的必要性1.项目背景：碳酸二甲酯(DMC)是一种重要的有机化工中间体，由于其分子结构中含有羰基、甲基、甲氧基和羰基甲氧基，因而可广泛用于羰基化、甲基化、甲氧基化和羰基甲基化等有机合成反应，用于生产聚碳酸酯、异氰酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯二醇、烯丙基二甘醇碳酸酯、甲胺基甲酸萘酯(西维因)、苯甲醚、四甲基醇铵、长链烷基碳酸酯、碳酰肼、丙二酸酯、丙二尿烷、碳酸二乙酯、三光气、呋喃唑酮、肼基甲酸甲酯、苯胺基甲酸甲酯等多种化工产品。由于DMC无毒，可替代剧毒的光气、氯甲酸甲酯、硫酸二甲酯等作为甲基化剂或羰基化剂使用，提高生产操作的安全性，降低环境污染。作为溶剂，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、清洁溶剂等。作为汽油添加剂，DMC可提高其辛烷值和含氧量，进而提高其抗爆性。此外，DMC还可作清洁剂、表面活性剂和柔软剂的添加剂。由于用途非常广泛，DMC被誉为当今有机合成的“新基石”。它诱人的工业应用前景被世界各国特别是美国、日本、意大利等都所关注。2. 项目建设的必要性： 碳酸二甲酯（DMC）是近年来发展起来的一种具有发展前景的绿色化学产品。 经过调查，市场对碳酸二甲酯需求量很大，且由于甲醇气相氧化羰基化法避免了催化剂对设备的腐蚀，具有催化剂易再生的特点，故对于合成后二组分的有效分离尤为关键。国内的碳酸二甲酯一直处于供不应求状态，很大程度上靠国外市场购买。故寻找出高效、节能、环保的合成方法可缓解国内需求的紧张。三、 市场分析由于酯对于水解非常敏感，不能采用水洗法脱除甲醇。传统分离方法有规整填料塔分离、加压精馏法、共沸精馏法 、萃取精馏法、低温结晶法等，或能耗大、操作困难，或流程复杂，或腐蚀性大、不经济 。2006年3月我国首次将能耗指标列入国家发展目标，要求单位GDP能耗要降低4左右，DMC生产企业必须对现有DMC/甲醇共沸物分离技术进行改进和创新。渗透汽化PV和蒸气渗透VP在石油工业、石化工业和化学工业的纯有机混合物分离应用中一直存在着巨大的市场。欧洲研究者对分离DMC/甲醇的工业应用进行了研究，经过专门的模拟计算，采用膜法/精馏集成工艺与传统精馏法相比，操作费用减少40%，如考虑减少的大量能耗则集成工艺的优势更为明显。四、 产品需求初步预测1、 我国碳酸二甲酯生产能力及消费结构我国合成碳酸二甲酯技术不断进步，国内装置生产能力快速增长，成为重要的碳酸二甲酯出口国。目前 ,我国DMC生产企业约 30 家，总生产能力超过 15万t/a, 实际产量约有5万吨。国内DMC装置平均开工率较低,约为60%;但国内几家大型生产企业装置平均开工率均较高,达到90%以上。我国生产的碳酸二甲酯多用于出口，主要应用于医药、固体光气、农药及精细化工中间体等领域中。由于我国聚碳酸酯生产厂主要采用光气界面聚合生产工艺，因此，碳酸二甲酯在聚碳酸酯生产中没有消耗量。近几年国内涂料领域对碳酸二甲酯需求有较大幅增长，据报道近年涂料行业消费碳酸二甲酯约占总量的50%以上。有资料表明，2005年, 碳酸二甲酯国际市场需求量约13万吨，国内为34万吨。2、 国内外生产工艺和供需状况国内外DMC生产工艺主要有光气法、酯交换合成法、甲醇液相/气相氧化羰基化法等三种合成方法。光气法：该法是DMC最早的合成方法，采用光气和甲醇或甲醇钠为原料反应生成DMC。反应式为：COCl2+2CH3OH (CH3O)2CO+2HCl COCl2+2CH3ONa (CH3O)2CO+2NaCl该法原料光气有剧毒，工艺流程长，设备管道腐蚀严重，污染环境，从安全、经济、环保等方面考虑，此法不宜采用，已逐步淘汰。以前美国的PPG公司、法国的SNPE公司、德国的Bayer公司、BASF公司都采用过该法生产DMC；国内的上海吴淞化工厂、江苏吴县农药厂、重庆东风化工厂等少数厂家也曾采用该工艺。酯交换法：该法以碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯与甲醇酯交换反应生成DMC并联产丙二醇或乙二醇：C4H6O3+2CH3OH (CH3O)2CO+CH3CHOHCH2OH (CH2O)2CO+2CH3OH (CH3O)2CO+CH2OHCH2OH碳酸丙烯酸或碳酸乙烯酯，可由环氧丙烷或环氧乙烷与CO2合成：C3H6O+CO2 C4H6O3 C2H4O+CO2 C3H4O3由于环氧乙烷需钢瓶贮运，成本费用相对环氧丙烷较高，故一般国内采用环氧丙烷为原料占多数，但如若DMC生产与环氧乙烷产地就近相建，则就经济得多。该工艺为两步，首先是环氧丙烷与CO2在6 MPa压力，170催化剂存在下，生产粗碳酸丙烯酯，再经精馏塔脱除轻组分和催化剂，获得高纯碳酸丙烯酯；第二步是碳酸丙烯酯与甲醇在1.0 MPa，催化剂甲醇钠的存在下，反应生成DMC，塔顶得DMC与甲醇共沸物，经再次精馏将DMC与甲醇分离，DMC粗品精制获高纯度产品，反应釜出来的物料经精馏脱除甲醇后，回收得丙二醇，未反应物甲醇、碳酸丙烯酯等回收循环使用。国内部分企业将碳酸丙烯酪与DMC生产分为两个系统或直接用碳酸丙烯酯与甲醇反应生产DMC。这种方法步骤较多比较复杂。甲醇氧化羰基化法：CH3OH、CO、和O2在催化剂存在下，直接合成DMC。该法无副反应发生，被各国认为是最有发展前途的生产方法，也是各国着重开发的重点路线。3、 碳酸二甲酯和甲醇分离方案的选择从碳酸二甲酯合成系统中制得的反应液，除含有DMC外，尚含有大量未反应 的原料和副产物，需进一步分离才能获得产品DMC采用甲醇氧化搅基化法合成 DMC时，由于甲醇和 DMC形成共沸物，普通蒸馏不能获得纯净的产品，为此，通常都采用两步分离第一步为初馏阶段 ，在填料塔内蒸馏获得 CH3OHDMC共沸物，并将其它产物分离除击 ，CH3OHDMC共沸物的组成为7O%CH3OH和30 %DMC(重量百分比)，共沸温度为63#第二步为精制阶段，采用有效的分离方法获得DMC 对DMC的分离，主要有低温结晶法、萃取蒸馏法、共沸精馏法、加压蒸馏法等四种方法，据此 ，经过反复地分析比较，确定采用烷烃共沸精馏法 这主要是因为(1)与萃取精馏相比，烷烃共沸剂的毒性较一般萃取剂低；(2)与其它方法比较，设备简单。五、 设计方案1. 实验方法将经初馏除去副产物后的DMC与HaOH共沸混合物放烧瓶升温，进行垒回流至塔内汽液平衡，(一般需15分钟，然后控制回流活塞，调节成一定的回流比，塔釜内温度根据不 同的共沸剂而有不同的恒沸温度,一般低于63，回流头温度在64.584.8之间。此时由于加的共沸剂的不同，可得到不同的上层馏出液。 当反应进行到釜液温度达到 90,3(DMC的沸点)时，停止加热，釜内所剩的即为纯DMC。将上层馏出液放 分液漏斗，旋转 2小时后即可分离甲醇与共沸剂，然后将其循环使用。2. 实验设备 六、 投资估算1.总投资由以下几方面构成：（1）固定资产投资，其中包括设备材料选择和设备的购置，设备及控制系统的安装，建筑工程费用和土地的购买 （2）设计施工费用，其中包括工程设计与咨询，工程施工与监理和其他服务和配套公用设施； （3）其他方面的费用，包括人员的培训，其他筹备费用和机动流动资金的储备。这些都是一些不涉及原料的费用，原料费用由我们的生产量以及我们生产这些产品所需要的原料为基准的，可以由物料衡算算出。下面是各个部分的资金情况。 设备数量及价格设备名称数量单价/万元总价/万元塔设备 5 70 350 反应器 2 30 60 换热器 10 0.6 6 缓冲罐 10 4 40 泵20 0.2 4 萃取机 1 20 20 过滤机 2 4 8 设备购置费合计 488 其他固定资产投资 项目 总价/万元设备安装 250 管道工程 250 控制仪表安装 120 电气工程 80 基建土建 280 公用工程设施 220 建设用地购置 1000 固定资产投资合计 2200 2、设计施工费用项目 总价/万元工程设计与咨询 280 施工管理监理 420 合计 700 3、其他费用 项目 总价/万元人员培训 1000 施工配套设施建设 220 测试和投产准备 220 机动应急资金 280 流动资金 550 总费用 2270 总投资费用为5658万六、 环境保护化工行业所涉及的原料、材料、中间产品大多数是易燃易爆、有毒、有臭味、有酸碱性的物质。一个化工生产装置从设计开始，就意味着有一个污染人们生存环境的实体即将诞生，那么在设计中同时考虑如何尽可能减少和控制生产过程所产生的污染物，并且设计对这些污染物加以工程治理的手段，使之减少或完全消除，则是完全必要的。1、主要污染源及污染物分析： （1）在正常生产期间，本工艺设计生产流程清洁，理论上并不会产生废气污染物。但是不可避免的，在以下情况会有极少量的废气产生：反应器所生成的产物在高温下气化溢出（2）生产期间，产生的废液主要为碳酸二甲酯生产工段废弃液 （3）施工中的固体废弃物来源于废弃物料、催化剂和生活垃圾，平时生活中的废弃物为生活垃圾。生产过程中产生的催化剂废料、锅炉房的煤渣、以及污水处理站产生的污泥等 （4）噪声主要来源于振动、转动等设备产生的噪声2、主要防治措施对整个工艺流程装置中最有可能发生泄露或泄压的地方(例反应器爆破片，气体提纯塔等等)，对其进行封闭处理。提纯工段产生的少量气体也进行焚烧处理，由于是低分子有机物燃烧，最终只会产生少量的二氧化碳和水，不会对大气环境造成太大污染。 生产过程中产生的废催化剂，送往催化剂厂家回收。长时间生产后，罐底残留的废弃物料委托具有危险固废处理资质的专业单位进行处理。 设计中尽量选用低噪声、少振动的设备，对生产较大噪声和振动的设备，采取消声、吸声、隔声及减振、防振措施，使操作环境中的噪声值达到规范要求。在操作中只设流动岗位，不固定值班，需要固定值班的，设置消声墙等，也可以采取相应的个人防护，如可以佩戴耳塞、防声帽、防声耳罩。并在厂区种植降噪植物。 3、绿化设计绿化植物可以对保护环境起着多种作用，是防止环境污染的一项重要措施，它可以改善小区域的气候、净化空气中的有毒有害气体，防止粉尘扩散和迁移、净化污水、绿地建设，很重要。八、 结论碳酸二甲酯作为有机合成工业中重要的原料，已成为二十一世纪清洁生产和绿色化工中重要的化