年产50000吨碳酸二甲酯工艺设计

设计任务书设计目标为一个联合化工总厂设计一座碳酸二甲酯分厂。设计根底条件环境要求：尽量采取可行的措施减少工厂对环境的不利影响，并对排出的污染物提出合理的治理方案。产品规格：碳酸二甲酯产品的质量应满足中华人民共和国化工行业标准HG/T3934-2007规定的技术指标：工程指标〔摩尔分率〕一级品优级品纯级品外观无色透明液体，无可见杂质碳酸二甲酯，%99.599.899.8水份，%≤0.1≤0.050≤0.0020甲醇含量，%≤0.20≤0.050≤0.0020色度(铂-钴色号)，号1055相对密度，g/cm31.071±0.005工作内容及要求工程可行性论证建设意义市场分析原料路线建设规模厂址选择效益分析工艺流程设计工艺方案选择及论证工艺流程计算机仿真设计绘制带控制点工艺流程图编制物料及热量平衡计算书设备选型及典型设备设计典型非标设备——精馏塔的工艺设计，编制计算说明书。典型标准设备——换热器的选型设计，编制计算说明书。其他设备的选型说明。编制设备一览表。车间设备布置设计选择至少一个主要工艺车间，进行车间布置设计绘制车间平面布置图；绘制车间立面布置图；鼓励采用三维模型设计。分厂总平面布置设计对主要工艺车间、辅助车间、产品储罐区、中心控制室、分析化验室、行政管理及生活等辅助用房、设备检修区、工厂内部道路等进行合理的布置设计，并对方案进行必要的说明；绘制分厂平面布置总图；鼓励采用三维模型设计。经济分析与评价根据调研获得的经济数据(可以参考以下价格数据)对设计方案进行经济分析与评价：304不锈钢设备：36000元/t中低压〔≤4MPa〕碳钢设备：11000元/t高压碳钢设备价格：15000元/t低压蒸汽(0.8MPa)：100元/t中压蒸汽〔4MPa〕：200元/t电：0.6元/kWhr工艺软水：8元/t冷却水：0.2元/t污水处理费：0.5元/t目录第一章总论………………….….…11.1工程名称…………………….….11.2编制依据…………………....…..11.3编制原那么…………………….….11.4设计范围…………………….……………….…1第二章工程可行性论证…………...……………...22.1建设背景…………...……….…..22.2建设意义…………………..……22.2.1环境效应………………………..………2.2.2社会效应……………..…2.3产品简介…………..…................4DMC物理化学性质……………..………..42.3.2根本用途……………………...2.3.3产品价格…………………...……………..62.4市场分析………………………碳酸二甲酯的市场现状……………..…...7碳酸二甲酯的应用前景………………...11建议……………………...112.5中间产品市场分析………………………...….122.6下游产品简介………………….……………….......................12第三章工艺方案的选择…………143.1概述…………………….…..…143.2工艺路线………………………143.2.1光气法3.2.2甲醇氧化羰基法3.2.3酯交换法3.2.4尿素醇解法3.3工艺路线比较………………...……………….193.4本工程所选工艺方案………………………....20第四章工艺流程设计及Aspen模拟……………224.1工艺流程简图…………………224.2带控制点的工艺流程图………………………234.3工艺流程计算仿真模拟………………………23原料混合……………………...…………23MC的合成……………….23MC反响液的别离……………….………24DMC的合成……………………….…….25DMC产品的精制…………………….….25第五章厂址选择…………………275.1选址原那么…………..…………………......................................275.2厂址选择……………….……...275.3气候概况…………….…….......285.4总厂介绍…………….………...285.5选址优势…………….…….......29交通便利………………...29原料丰富………………...29根底设施齐全……………………….......29市场所在地……………...30政策鼓励………...………30第六章物料衡算和热量衡算………….………...326.1工艺流程物料衡算………………….…….......326.2工艺流程热量衡算………………….…….......36MC的合成……………….……................36MC反响液的别离……………….……...37DMC的合成…………….…….................37第七章热量集成…………….…….......................387.1概述……………387.2设计结果………………………38第八章设备设计与选型…………428.1精馏塔的设计…………………428.1.1概述……………………8.1.2精馏塔的设计计算……………………8.1.3精馏塔设备列表………………………8.1.4精馏塔设备图…………8.2换热器的设计……………………....................438.2.1概述……………………8.2.2换热器的设计选型……………………8.3反响器的设计…………………458.3.1反响条件………………8.3.2物流组成………………8.3.3反响器的选型…………8.3.4反响器的反响流程……………………8.3.5反响器设备列表………………………8.4泵的选型………………………468.4.1泵的选型说明…………8.4.2泵的设计计算…………8.4.3泵设备列表……………第九章厂区平面布置……………489.1设计依据和范围………………489.1.1设计依据………………9.1.2设计范围………………9.2平面布局方案…………………489.2.1厂区组成………………9.2.2厂区平面图……………9.2.3厂区3D图………………工厂运输设计…………………49第十章车间平面布置……………5110.1设计依据………………..……5110.2车间组成……………………..5110.2.1反响器…………..……10.2.2换热器…………..……10.2.3离心泵………………10.2.4精馏塔…………………10.2.5罐区…………………10.2.6管廊…………………10.3车间布置图……………….…5310.3.1车间平面布置图………………….…10.3.2车间3D布置图………………………第十一章经济分析与评价………...……………5411.1总投资核算…..…………...…5411.1.1设备材料的选择与采购.…………….......11.1.2其他的固定资产投资列表………..…………………11.1.3设计施工…………..…11.1.4设计施工投资………………………11.1.5流动资金…………..…11.2本钱核算……………..………5611.2.1制造本钱…………….....5611.2.2一般费用……………..………………11.3工程经济性评估………………………..……5911.4企业风险性分析……………..………………5911.4.1企业收支平衡点…..…………………11.4.2投资平安率………………..…………第十二章环境保护………………6112.1建设地点环境现状………………..…………6112.2执行标准和标准………………………..……6112.3主要污染源及污染物分析……………..……6212.3.1废气………………..…12.3.2废水………………..…12.3.3废渣…………..………12.3.4噪声…………...………12.3.5生态…………………12.4主要防治措施………..………………………6312.4.1废气的处理措施……………..………12.4.2废水的处理措施………………..……………………12.4.3废渣的处理措施………..……………12.4.4噪声的处理措施……………..………12.5绿化设计………………..……………………63第十三章劳动平安与卫生………………………6513.1设计依据……………………..6513.2建设工程中有害和危害物质分析…………..65有害因素……………….65危害因素……………….6613.3劳动平安措施………………..6613.3.1根本要求13.3.2根本措施第十四章土建工程………………6814.1设计标准……………………..6814.2设计原那么……………………..6814.3设计范围……………………..6814.4设计方案……………………..69第十五章给水与排水……………7015.1设计标准……………………..7015.2设计范围……………………..7015.3设计原那么……………………..7015.4设计方案……………………..7015.4.1供水系统15.4.2排水系统第十六章配电……………………7216.1设计标准……………………..7216.2配电设计……………………..7216.2.1概述16.2.2配电系统的原那么16.2.3供配电系统的要求16.2.4供配电系统的电压选择16.2.5全厂供电方案16.2.6照明系统第十七章自动控制………………7617.1概述…………………………..7617.2仪表类型确实定……………..7617.2.1气动控制仪表17.2.2电动控制仪表17.2.3信号和自动保护17.3典型控制方案的说明…………………..……7717.3.1精馏塔的控制17.3.2反响器的控制17.3.3泵的控制17.3.4换热器与再沸器的控制第十八章节能……………………7918.1概述…………………………..7918.2能源条件说明………………..7918.3设计原那么……………………..7918.4用能特点……………………..7918.5节能措施……………………..80第十九章防雷防静电工程………………………8119.1概述…………………………..8119.2防雷…………………………..8119.2.1国家标准19.2.2防雷直击措施19.2.3防雷电感应措施19.3防静电......................................................................................................................................8319.3.1国家标准19.3.2接地19.3.3具体的接地措施静电接地的连接要求………………...84第二十章维修……………………8520.1设备维修的根本概念………………………..8520.2设备的维护和保养…………..8520.3设备的修理…………………..8620.3.1设备修理的种类……………………20.3.2设备修理的方法……………………20.3.3设备根本维修内容…………………...8820.4维修人员的管理要求………………………第二十一章消防…………………9121.1概述…………………………..9121.2设计标准/标准……………….9121.3消防环境……………………..9221.4消防工程……………………..9221.4.1消防系统……………21.4.2应急处理……………21.4.3供电系统……………21.5操作与储存主要事项………………………..9521.6消防管理……………………..9521.6.1工作程序……………21.6.2人员培训……………第二十二章机构组织和劳动定员………………9822.1组织结构……………………..9822.2生产班制……………………..9922.3员工来源和培训……………..9922.3.1员工来源……………22.3.2员工培训……………22.4工厂管理策略……………………..………..100第二十三章产品营销………………………..…10223.1概述…………………………10223.2营销策略……………………10223.2.1参谋式营销23.2.2网络营销23.2.3关联营销23.2.4文化营销23.2.5广告宣传参考文献…………………………110附录一板式精馏塔设计说明书………………..1101.1工艺设计…………………1141.2设备设计…………………119附录二换热器设计说明书……………………..1292.1工艺设计……………………..1292.2设备设计……………………..136附录三设备一览表……………..154附录四带控制点的工艺流程图………………..159附录五车间平面布置图………………………..160附录六车间3D布置图………………………...161附录七厂区平面布置图………………………..163附录八厂区3D布置图………………………...164附录九典型设备图……………..165第一章总论1.1设计目标为一个联合化工厂总厂设计一座年产5万吨的碳酸二甲酯分厂。1.2编制依据〔1〕三井化学杯大学生化工设计竞赛指导书。〔2〕《化工建设工程可行性研究报告内容和深度的规定》〔1992年12月28日化工部发布〕及有关专业的国家标准。〔3〕由技术所有方编写的碳酸二甲酯分厂工程建议书及上级部门有关批示。〔4〕河南省新乡市的气象、水文、交通、环保资料。1.3编制原那么(1)认真贯彻执行国家根本建设的各项方针、政策和有关规定，执行国家及各部委颁发的现行标准和标准。(2)充分利用河南特色资源，有效利用它便利的交通条件和广阔的市场条件。(3)大力推进技术进步，积极采用新工艺、新技术，解决以往陈旧工艺的缺点和弊端。(4)装置设计采用可靠的平安技术，严格执行国家现行的有关平安法规，并注重提高机械化和自动化水平。(5)设计中尽一切努力节能降耗，节约用水，提高水的重复利用率，减少一次水的用量。(6)设计中选用环保生产工艺路线，生产过程中尽量减少“三废〞排放，同时三废治理要做到同时设计、同时施工、同时投产、并考虑环保的综合治理。1.4设计范围2023年9月，郑州大学“智多星〞设计团队，开始设计以尿素和甲醇为原料生产碳酸二甲酯的工艺。目前已进行了深入的可行性研究，工作范围包括：生产工艺、设备选型、公用工程、工厂及车间布置、经济评估以及产品的市场营销等。第二章工程可行性论证2.1建设背景化学工业的开展，在为人类提供丰富多彩的物质享受同时，也在严重的破坏人类赖以生存的环境。大气酸化、江河污染、温室效应加剧、臭氧层破坏等等，都在导致环境恶化，损害人类的健康，威胁着人类可持续开展的空间。从各种统计数据来看，环境恶化已成不争的事实，迫切需要人类采取措施保护环境。20世纪90年代后期，绿色化学的兴起为人类解决化学工业对环境污染问题提供了有效的手段。国内外绿色化学的研究工作主要是围绕化学反响、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化展开的，如下图。经过近些年来不断的研究和开发，绿色化学已经取得了可喜的进展。随着人们环保意识的加强和可持续开展战略的实施，许多传统的化学工业因环境污染等问题而面临着严峻的挑战。而利用化学原理和方法从根本上减少或消除传统工业对环境的污染，并改善人类生存环境和大幅度提高经济效益的绿色化学工业那么正在全球蓬勃兴起。碳酸二甲酯作为一种重要的化工原料，在国内外都长期处于供不应求的状态，而且目前国内外现有的碳酸二甲酯生产装置不仅生产效率低，而且对环境均有不同程度的污染。2.2建设意义目前，国外碳酸二甲酯的生产总能力3.55万t/a，主要生产装置集中在美、法、意、日等国。西欧占45.07％，美国占19.7％，日本占5.21％，产品主要用于农药、医药中间体及聚碳酸酯等。目前，我国DMC的应用主要在农药、医药产品和高分子材料上。用DMC合成第三代抗菌素已有l0多个生产厂家。江苏已建成3000t／a卡巴呋喃生产装置，上海与德国合资建成1.8万吨的聚碳酸酯厂；另外生产双酚A型聚碳酸酯的局部厂家也已改为DMC为原料；我国对DMC燃料添加剂的研究已取得一定进展，如开发成功将成为DMC的主要消费者之一。我国DMC的生产厂家约有l0家，总生产能力约为7000t／a，需求量为1万吨左右，预计不久需求量将会到达2万吨。随着我国对MC应用领域的不断扩大和深入，DMC的需求量将会越来越大。因此，DMC的生产具有极其广阔的市场前景。2.2.1现代科学技术不断开展，人们越来越重视对环境的保护，化工企业要长期立于不败之地，应尽量选用平安无毒的原料，生产过程少产生甚至不产生“三废〞。鉴于碳酸二甲酯有着以上的物理化学性质，因此具有较为广泛的应用。近年来，随着化工生产无毒化和精细化学品的开展，国内外对DMC及其衍生物开发了许多新的用途，并形成C化学的重要分支，因而被称为未来世界化学合成的新基石。碳酸二甲酯，是一种重要的有机合成中间体，分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团，具有多种反响性能，在生产中具有使用平安、方便、污染少、容易运输等特点。由于碳酸二甲酯毒性较小，是一种具有开展前景的“绿色〞化工产品。近年来碳酸二甲酯的应用受到了越来越广泛的重视。2.2.2碳酸二甲酯工程不仅拉动当地就业，带动了当地的直接就业和间接就业能力，使当地的下岗工人重新回到工作岗位，提高了人们的生活水平。而且直接增加了地方财政的税收，间接地增加了国家财政的收入。碳酸二甲酯投资工程还可以提高当地的知名度，推动当地居民的消费能力，进而促进该地区根底设施的建设。2.3产品简介2.3.1碳酸二甲酯〔简称DMC〕分子式〔CH3O〕2CO，分子量90.08，相对密度1.070，折射率1.3697，熔点4℃，沸点90.1℃。常温下为无色液体，略带香味，具有可燃性。微溶于水，与水可行成共沸物，可与醇、醚、酮等几乎所有有机溶剂混溶。DMC毒性很低，1992年DMC在欧洲通过了非毒性化学药品的注册登记，属于无毒或微毒化工产品，但在贮运上仍需按易燃有毒物品对待。由于其分子中含有CH3-、CH3O-、CH3O-CO-、-CO-等多种官能团，因而具有良好的反响活性，可以和醇、酚、胺、肼、酯等类化合物发生甲基化、羰基化、甲酯化和酯交换反响，能取代剧毒的甲基化试剂和羰基化试剂光气而应用于有机合成工业，被称之为有机合成的新基石，符合清洁生产和绿色化工的时代要求，特别是在合成聚碳酸酯方面显示出了更加诱人的前景；此外，由于DMC具有较好的相溶性，高辛烷值和介电常数等优良的物理性质，也被广泛应用于溶剂、汽油添加剂、锂离子电池电解液等领域。2.3.〔1〕生产二甘醇双烯丙基碳酸酯〔ADC/透明树脂〕ADC有优良的光学特性、耐磨性、耐菌性、轻型，是一种热固性树脂。它可代替玻璃，用作眼镜透镜及光电子材料。原先是以丙烯醇、二乙基乙二醇及光气为原料制造的。用DMC代替光气，由于DMC低毒、无腐蚀，减轻了设备制造、操作管理及废物处理等方面的技术要求。更为重要的是，能较容易地制造高品质产品。因此正在开辟用作精密光电子材料等新领域。〔2〕生产甲氨基甲酸萘酯〔杀虫剂原料〕原采用ɑ-萘酚和甲基异氰酸酯为原料或ɑ-萘酚和光气经由氯甲酸酯制造的。但是上述两条途径均有危险。1984年印度帕巴拉邦大爆炸，就是实例。使用DMC就能平安地与萘酚反响，制成甲氨基甲酸萘酯。〔3〕制造苯甲醚〔香料等的原料〕原工艺是以苯酚和硫酸二甲酯为原料，但存在副产物难处理等问题。用DMC代替DMS制造苯甲醚，可以解决上述问题，且收率有所提高。诚然，目前DMS价格较DMC廉价，但从包括副产物处理的全部制造过程来看，DMC工艺的经济性未必就肯定差。〔4〕制造聚碳酸酯〔PC/透明树脂〕制造PC的方法有多种。现在世界上工业化的一个根本方法是以二氯甲烷为溶剂在碱存在下，双酚A与光气反响。其中，碱可使用苛性钠、吡啶等。DMC路线制PC，首先是DMC和酚的酯交换，生成碳酸二苯酚酯〔DPC〕；再将DPC在熔融状态下，与双酚A进行酯交换，一边将酚脱离，一边制PC。目前世界上众多生产厂家正在解决DMC路线工业化中存在的问题，实现非光气法的无环境污染工艺。该工艺在经济和产品质量上，都已根本接近实现工业化。〔5〕制造异氰酸酯异氰酸酯化合物是化学工业重要的原料之一。原先是利用胺和光气来制取的。用DMC在碱性催化剂存在下与胺化物反响，首先生成碳酸酯，碳酸酯受热分解，生成异氰酸酯。〔6〕制造聚碳酸二元醇〔PCD/聚氨酯原料〕PCD是一种特殊的多元醇，将它与以PTMG、己内酰胺等为原料的聚氨酯相比，能制造耐热，耐水解等优良性能的聚氨酯。PCD原先是由1,6-已二醇和二苯基碳酸酯、碳酸二乙酯、乙烯基碳酸酯反响制造的。但本钱方面未能与其它二元醇抗衡。以DMC为原料与其他原料相比，有价格竞争力。〔7〕制造氢氧化四甲铵〔TMAH/光致抗蚀剂显影液〕TMAH是强碱，广泛应用于高集成度LSI照相平板印刷工艺中，用作正型光致抗蚀剂显影液。原先，以甲基氯为原料，一旦得到氯化四甲基氨，就可用电解法制造TMAH。但据介绍，混在制品中极微细的氯化物，在光致蚀外表生成不溶物，在要求ppb级微细晶格LSI的工程中，对抗蚀剂产生影响。用DMC代替甲基氯，与三甲胺四级化反响制得四甲铵基甲基碳酸酯(TMAMC)，将TMAMC水解制成四甲铵碳酸氢酯(TMAHC)，再电解，就可制得TMAH。DMC路线与甲基氯路线相比，没有混入氯化物的余地。因此，能较容易地制造高纯度TMAH。〔8〕制造长链烷基碳酸酯〔合成润滑油基材〕以DMC和高级醇(C12～C15)为原料，合成在分子骨架上具有羰基的长链烷基碳酸酯，作为合成润滑基材。由于分子结构中具有碳酸酯基，和其他基材相比，除润滑性好、耐磨耗、洁净、无腐蚀之外，还具备密封材料所要求的性能。〔9〕制造胺基噁唑烷酮〔兽药〕的中间体胺基噁唑烷二酮利用DMC与氨基化物反响，碳酸酯化及环化而高收率地制造胺基噁唑烷二酮。(10)制造碳酰二肼〔清洁剂〕氨基脲广泛用作锅炉等的清洁剂。但其单体存在易致癌、易爆炸的危险。通过DMC制造的碳酰二肼，不仅平安而且易于使用。碳酰二肼虽然价格较贵，但使用平安，欧美等国正在普及。〔11〕其他用途DMC也可作为溶剂。除了能与其他有机溶剂很好相溶以外，还具有蒸发速度快的特点。可以期望DMC在某些特定的领域用作溶剂〔特殊涂料、药物等〕。还有人研究将DMC作为CO2的载体，制造喷雾溶剂。DMC可用作辛烷值提高剂。过去由于价格等方面的制约，而无法推广使用。最近，美国对汽车排放气中氧浓度作了规定，以作为环保的一个对策。DMC分子中氧含量为53%，而目前使用的提高剂MTBE的氧含量为18%，相比之下，只添少量的DMC就能提高氧浓度。总之，随着环保意识的加强，DMC的用途将越来越宽。可以确信，以DMC为核心，会形成各种衍生物群体，形成整个化学工业的一个重要产品类别。产品价格1997年以来我国DMC市场价格变化情况如以下图所示价格〔元/吨〕价格〔元/吨〕1998年以后的近五年来，我国DMC生产装置能力和产量不断增长，国内DMC市场逐步摆脱了对国外市场依赖的局面，这在很大程度对国内DMC的市场价格起到了稳定的作用。2003年以后，由于国内碳酸二甲酯装置生产能力出现大幅度的提高，生产能力相对过剩，市场竞争日趋剧烈，价格出现明显下降。2.4市场分析碳酸二甲酯的市场现状〔一〕碳酸二甲酯的国外市场及预测目前世界碳酸二甲酯的总生产能力约为17万t/a，产量和消费量约为9万t/a，主要的生产企业十几家。包括GE〔通用电气公司〕、EnichemSynthesisSPA(意大利)、Bayer〔德国〕BASF、MitsubishiChemicalCorporation(日本)以及日本宇部等。全球碳酸二甲酯生产能力分布如下表所示。2001年世界主要国家和地区碳酸二甲酯生产能力国家和地区能力/(万t·a-1)比例/%美国7.041.2西欧2.011.8日本3.017.6其他国家和地区5.029.4合计17100由表可见，目前世界碳酸二甲酯的生产主要集中在美国、西欧、日本等国家和地区，其生产能力占全球总量的70%以上。2001年世界碳酸二甲酯的产量和消费量约9万t，主要应用领域聚碳酸酯〔PC〕的合成，消费量约5.0万t，约占总消费量的56.1%；医药消费量约为2.0万t，约占22.5%；农药消费量0.7万t，约占7.9%；其他消费量约为1.2万t，约占13.5%。据了解，2002年世界碳酸二甲酯的总消费量增长至10.1万t，其中医药行业需求增长较大。预计，今后几年全球碳酸二甲酯的市场需求量将以11%左右的速度保持快速增长，其中增长较快的领域有PC、医药、溶剂及汽油添加剂，到2007年，世界碳酸二甲酯的需求量将到达16.7万t。亚太地区在全球碳酸二甲酯的生产和消费中的比例将逐步提高。〔二〕碳酸二甲酯的国内市场及预测我国碳酸二甲酯的开发始于20世纪80年代，早期的生产装置均采用国内开发的光气法工艺路线，装置规模在300～500t/a之间，大多建在光气生产企业内，产品以自产自用为主。20世纪90年代以后，浙江大学、华东理工大学、华中理工大学、西南化工研究院和南化公司研究院等相继对碳酸二甲酯的非光气法生产工艺进行了开发研究，尤其是在酯交换法工艺的研发方面投入了大量的人力、物力。1995年华东理工大学开发的酯交换法工艺获得成功，建成了300t/a中试装置，随着又建成了一系列工艺化生产装置，能力在500～1000t/a之间。浙江大学、南京化学工业公司研究院等也在酯交换生产碳酸二甲酯的工艺开发上做了大量的工作，并建成了相应的工业化装置。近年，我国在碳酸二甲酯液相氧化羰基合成工艺的研发方面取得了长足的进展。1993年华中理工大学与湖北省利川化肥厂〔现更名为湖北兴发集团兴利化工〕合作开展液相氧化羰基化合成碳酸二甲酯工艺的小试和中试研究，规模为100t/a。该项中试技术已于1998年5月通过了湖北省组织的技术鉴定，2000年被列为国家计委重点支持的工业化试验工程，装置规模为4000t/a。我国已经根本掌握了非光气合成碳酸二甲酯的生产工艺，是目前世界上能生产碳酸二甲酯的少数几个国家之一。目前，我国碳酸二甲酯生产企业有20几家，2002年生产能力2万t/a以上，产量约1万t/a。我国碳酸二甲酯的主要生产企业如下表所示。2002年我国DMC主要生产企业生产厂家工艺路线生产能力/〔kt/a〕唐山朝阳化工总厂酯交换法5河北新朝阳化工股份公司酯交换法5湖北兴利华化工液相氧化羰基化工艺4山东淄博宝鼎化工酯交换法1安徽省铜陵金泰化工酯交换法4据最新报道，2003年6月山东石大胜华化工股份公司采用酯交换法工艺建成了国内首套万吨级DMC生产装置，其产品质量到达了医药级水平，已成功出口到欧洲市场。另外国内其它企业，如安徽省铜陵金泰化工正在对其现有DMC装置进行改扩建，预计在今年年底也将形成万吨级的生产装置。据此分析，到2003年年底我国DMC的总生产能力将到达4万～4.5万t/a的水平，而跻身于世界DMC的生产大国之别。经过20多年的开展，我国DMC的生产工艺有了较大的改良。光气法的生产装置逐步萎缩，国内仅剩的几套光气法的装置，规模均在300～500t/a之间，在总生产能力中的比例已经下降到5%左右，且都是在原有光气装置根底上延伸的下游产品；液相氧化羰基化工艺得到初步应用，形成4000t/a的工业化生产装置；酯交换法工艺得到大规模的开展，已经成为我国碳酸二甲酯生产的主流。从总体上讲，我国DMC无论是在生产装置的规模上，还是在生产水平、产品质量上均有了较大的提高，在国际市场的竞争力逐步增强。主要表达在近两年来我国碳酸二甲酯的出口量得到大幅度增长，2002年产品的净出口量已到达近6000t的水平。目前,国内对DMC的需求主要集中在农药、医药领域，此外，上海氯碱公司与德国拜耳公司合资兴建的18kt/a聚碳酸酯厂已投产，有的聚碳酸酯厂正在改造为非光气生产方法，因而估计我国DMC的年需求量将达3万t以上。这些都为未来的DMC市场开拓了巨大空间。由此可见，DMC在我国具有极大的市场潜力。目前我国的DMC绝大局部依靠进口，因此，建设我国自己的大规模DMC生产装置已是当务之急。我国DMC产量及增长趋势见以下图碳酸二甲酯的应用前景关于未来DMC的市场需求，可从以下几方面进行分析:DMC的化学反响囊括了光气和DMS在化工用途中的绝大局部反响。按照实际反响过程中的有效羰基化数和甲基化数来比，DMC分别是光气和DMS的2.2倍和1.7倍，再假设未来几年光气和DMS需求量的50%被DMC取代时，仅此一项就需DMC500kt/a以上。随着DMC作为汽油添加剂的应用研究逐渐成熟，DMC进入汽油添加剂这一巨大潜在市场将成为可能。以MTBE添加量为10%折算成DMC，那么DMC的添加量为3.3%。目前全世界汽油消耗量超过200Mt/a，假设20%的汽油采用DMC作添加剂那么需DMC1.320Mt/a。以DMC为原料可以合成的农药、医药、光电子材料等下游产品市场巨大，仅以聚碳酸酯为例，目前世界聚碳酸酯产量已达1Mt/a，假设全部采用DMC法生产，以DMC单耗为0.36t/t计，那么需DMC360kt/a。从国际、国内情况看，DMC现有生产能力远不能满足其日益增长的消费需求。特别是我国DMC生产起步晚，生产装置工艺落后，产量低，产品质量差，严重限制其下游产品的开发和利用。因此开发一条既具有经济竞争力，又符合可持续开展战略的DMC绿色合成工艺已迫在眉睫。建议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工产品。现阶段，我国对碳酸二甲酯的应用尚局限在少数产品上，随着科学技术的进步，工业生规模的进展及环境保护措施的完善，碳酸二甲酯在国内的应用领域将不断扩大，需求也将迅速增长。业内人士对今后我国碳酸二甲酯的开展提出如下建议:加强工业生产技术研究，大力开发下游产品。我国开展碳酸二甲酯工业，必须加强工业生产技术的研究，使生产规模实现工业化，以符合我国经济开展的现状，适应环境保护的要求。在此根底上，加强碳酸二甲酯下游产品开发的科研投入，积极应用碳酸二甲酯开发的科研成果，并将其尽快转化成生产力，这将为碳酸二甲酯在我国的开展创造有利条件。碳酸二甲酯的市场潜力很大，加强碳酸二甲酯的开发与应用，完善其生产技术，其开展前景普遍看好。2.5中间产品市场分析用尿素醇解直接法的第一个工段为氨基甲酸甲酯的合成工段，合成工艺简单，且产量大。现在市场上氨基甲酸甲酯的价格约为3500元/吨。氨基甲酸酯类化合物(Carbamicester)具有广泛的用途，氨基甲酸甲酯可用于织物防蛀虫具有很好的应用前景，具有无味、挥发性适中、毒性低、防蛀效果好，优于精萘、对二氯、三聚甲醛等防蛀剂，是取代樟脑的较为理想的品种之一。另外，氨基甲酸甲酯在其它杀虫剂、杀螨剂和杀菌剂中也有较好的应用，品种多、药效好。氨基甲酸甲酯作为镇静药物在医药上很早就得到了应用。另外，还可用作消炎剂，肌肉松弛剂、镇痛剂、抗癫痫药。氨基甲酸甲酯用作水泥添加剂，生产低收缩水泥，这种水泥在凝固后收缩率低，而且不裂缝。在纺织行业，氨基甲酸甲酯代替尿素和甲醛缩合，再经乙二醇醚化等工序，得到用于纤维处理的织物整理剂即，产品具有较低的甲醛逸出，织物抗皱性能好。在涂料工业以氨基甲酸甲酯为原料可生产粉末涂料，用于家电、仪器、仪表外壳的涂饰，可增加涂层的透明性及耐酸性能，具有贮藏稳定性好，反响活性高之优点。另外，氨基甲酸甲酯在外表活性剂及树脂改性方面也有应用。由于氨基甲酸甲酯的需求量很大，必要时本厂可以加大对氨基甲酸甲酯的生产，已增加厂区收入。2.6下游产品简介聚碳酸酯是碳酸二甲酯重要的下游产品，传统的方法是以双酚A和光气为原料制取，改良后的新工艺是碳酸二甲酯与苯酚生成碳酸二苯酯，再与双酚A在熔融状态下进行酯交换，经脱酚得到聚碳酸酯，从而防止了光气污染问题。同时，由于此工艺中不使用含氯原料，聚碳酸酯质量更高，可用于生产光磁盘等高技术领域里的电子材料，也可用于生产纺织零部件、机械零件及电器材料等。并且高质量的聚碳酸酯在高品质量光电材料方面的应用还会加大。聚碳酸酯〔PC〕是通用塑料中唯一具有良好透明性的品种，总消费量在工程塑料中已经超过聚酰胺，而越居工程塑料之首。我国2005年进口PC达80万吨/年，而产量缺乏5000吨/年，PC工业的落后，已经严重制约了我国国民经济的开展。主要问题就是缺少酯交换法生产碳酸二苯酯的技术和聚碳酸酯技术，碳酸二苯酯不仅是合成聚碳酸酯的原料，而且还广泛用作溶剂，增塑剂，制备其它有机酸酯和制药等行业。生产碳酸二苯酯的传统方法是光气法，由于环保问题正面临淘汰，因此开发酯交换法碳酸二苯酯工艺的需求十分迫切，也是国家8.63科技攻关方案中的一项重要内容。此工艺技术国外对我国封闭多年，在国家倡导自主创新的大形式下，迅速开发出此技术尽快工业化，打破技术壁垒，振兴我国塑料产业是我们每个企业义不容辞的责任。中科院成都有机化学承当了国家863科技攻关方案中的这一工程，完成了小试。朝阳化工集团公司与其合作完成了该工程的中试，重点解决了催化剂寿命、反响精馏、别离纯化等关键技术的工程化问题，为工业试验方案制定提供了可靠的技术参数。苯酚单程转化率≥46%，碳酸二苯酯选择性≥99%，催化剂寿命≥1080小时，产品质量到达了聚碳级要求。形成了具有自主知识产权的成套技术。据悉铜陵金泰等单位也在进行扩试。工艺方案选择3.1概述目前工业生产和具有工业化前景的碳酸二甲酯的合成方法主要有：光气法、甲醇氧化羰基法、酯交换法和尿素醇解法四种，以下分别介绍这几种方法的根本原理、研究进展、存在的优缺点和局部采用此种工艺的企业。3.2工艺路线3.2此方法也称为甲醇光气法，即先由CO与Cl2作用生成光气，然后通过光气与甲醇或甲醇钠反响生成DMC。CO+Cl2→COCl2(1)2CH3OH+COCl2→CH3OC(O)OCH3+2HCl(2)2CH3ONa+COCl2→CH3OC(O)OCH3+2NaCl(3)它是合成DMC较早的方法，实际上是间接氧化羰基化过程。此法生产DMC的收率按甲醇计为90%，纯度95%以上。第3个方程式的合成路线有人称为醇钠法。Ludo提出用甲醇钠与CO2反响生成碳酸钠甲酯，再以甲烷使其甲基化生成DMC。光气法是传统的合成方法，工艺简单，技术成熟，虽然这些方法的DMC产率较高，但存在操作周期长，本钱高，原料光气剧毒，平安性差，运输不方便，三废量大等问题，不符合新的能源和环境的开展要求。目前，光气法正在逐步被其它方法取代，属于淘汰性工艺。3.2该法以甲醇、CO、O2为原料，在催化剂作用下直接合成DMC，其反响式如下:CO+1/2O2+2CH3OH→CH3OC(O)OCH3+H2O根据使用的催化剂不同，主要有以下2种不同的工艺路线。(1)液相法该法是以甲醇、CO和氧气为原料的均相反响，CuCl为催化剂。反响分2步进行:氧化反响:2CuCl+2CH3OH+1/2O2→2Cu(CH3O)Cl+H2O复原反响:2Cu(CH3O)Cl+CO→CH3OC(O)OCH3+2CuCl操作压力2.5～3.0MPa，温度90～130℃。以甲醇计，DMC的选择性为98%，单程收率32%，总收率95%，甲醇转化率在10%～20%之间。反响过程中，甲醇既为原料又为溶剂，氧浓度始终保持在爆炸极限以下。液相法工艺以意大利EniChemSynthetic公司为代表，该工艺自1983年首次实现5500t·a-1工业化以来，经过2次扩产，现在装置规模为112万t·a-1。日本的三菱公司采用甲醇溶液液相法建有115万t·a-1装置。在这方面我国也有很大的开展，如湖北兴发化工集团采用国内开发的甲醇液相氧化羰基化法技术，建成了4000t·a-1DMC(2)气相法其化学原理与液相法相同。所用催化剂为Pd-Cl2、CuCl/C固体催化剂，反响也是分2步进行。氧化反响:2NO+2CH3OH+1/2O2→2CH3ONO+H2O复原反响:CO+2CH3ONO→CH3OC(O)OCH3+2NO采用亚硝酸甲酯作为反响循环剂，固定床中常压、50～100℃条件下反响，同时副产草酸二甲酯。DMC的选择性96%，甲醇的转化率接近90%。美国DOW化学公司1986年开发了甲醇气相氧化羰基化法技术。该技术采用浸渍过氯化甲氧基酮/吡啶络合物的活性炭作催化剂，并参加氯化钾等助催化剂。反响条件为温度110～125℃，压力1.5～2.5MPa，将体积比为65∶25∶1