課程設(shè)計說明書化工與制藥學(xué)院課程設(shè)計說明書課題名稱6000噸/年氧化羰化制碳酸二甲酯合成工段的工藝設(shè)計專業(yè)班級工業(yè)催化與煤化工01學(xué)生學(xué)號學(xué)生姓名學(xué)生成績指導(dǎo)教師課題工作時間201112201201化工與制藥學(xué)院化工與制藥學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)工業(yè)催化與煤化工班級01學(xué)生姓名發(fā)題時間2011年12月23日一、課題名稱6000噸/年氧化羰化制碳酸二甲酯合成工段的工藝設(shè)計指導(dǎo)教師二、設(shè)計任務(wù)1反應(yīng)和分離工藝的確定。2工藝計算3安全評價4環(huán)境問題分析5項目技術(shù)經(jīng)濟效果評價6圖紙（1）全廠總平面布置圖；（2）反應(yīng)工段帶控制點的工藝流程圖；（3）分離工段帶控制點的工藝流程圖（4）反應(yīng)器裝配圖（5）常壓精餾塔的裝配圖三、設(shè)計所需技術(shù)參數(shù)1年工作日300天，連續(xù)操作2原料純度（質(zhì)量含量）甲醇的濃度99，CO99，O299，N299。3反應(yīng)器溫度控制在110140，反應(yīng)壓力控制在常壓40ATM，主反應(yīng)為OHCOHC223321副反應(yīng)為2332動力學(xué)方程為HGMOL/,PRT/10589EXP103674R05O93C1402M5124317784522其中R1，R2主副反應(yīng)反應(yīng)速率，MOL/GH1R氣體常數(shù)T溫度，PI各組分分壓，MPA4反應(yīng)進料氣相組成為甲醇20，CO65，O26，其余為N2（以質(zhì)量計）。反應(yīng)甲醇轉(zhuǎn)化率為20，DMC收率為112，選擇性56。5過程中加熱介質(zhì)為飽和蒸汽，冷卻介質(zhì)為飽和水，冷卻后反應(yīng)液體溫度為47。6催化劑性質(zhì)比表面積為1000M2/G,顆粒密度為09G/CM3，孔容042CM3/G，床層孔隙率038，催化劑直徑6MM。7反應(yīng)過程中物料損耗為2。8分離過程物料損耗為05。9分離工藝為三塔流程，DMO分離塔減壓恒沸精餾塔加壓恒沸精餾塔。10DMO分離塔進料物料摩爾比為甲醇DMCDMO0801120045；進料溫度為320K，1013KPA，塔底產(chǎn)品為DMO，純度9999，塔底溫度437K,塔頂溫度3365K，常壓操作。11減壓精餾塔進料為DMC和甲醇恒沸混合物（甲醇摩爾分率08），塔頂溫度310K，操作壓力30KPA，塔底產(chǎn)品為甲醇，純度99；加壓精餾塔進料為減壓精餾塔塔頂出來的恒沸物，塔頂溫度為445K，操作壓力800KPA，塔底產(chǎn)品為DMC，純度995。四、設(shè)計說明書內(nèi)容設(shè)計任務(wù)書題目名稱，目錄及頁碼第一章項目說明第二章工藝設(shè)計方案第三章工藝計算（反應(yīng)段，分離段）第四章安全評價第五章環(huán)境問題分析第六章項目技術(shù)經(jīng)濟效果評價結(jié)語設(shè)計體會，收獲，致謝等參考文獻五、進度計劃（列出完成項目設(shè)計內(nèi)容、繪圖等具體起始日期）20111215課程設(shè)計任務(wù)布置2011121620111218查閱資料，確定工藝路線2011121920111225物料衡算和能量衡算20111226201112設(shè)備選型和繪制主要設(shè)備圖201113201119工藝流程圖和全廠總平面布置圖20111102011116安全評價、環(huán)境問題分析、技術(shù)經(jīng)濟效果評價和答辯指導(dǎo)教師（簽名）年月日學(xué)科部（教研室）主任（簽名）年月日說明1學(xué)生進行課程設(shè)計前，指導(dǎo)教師應(yīng)事先填好此任務(wù)書，并正式打印、簽名，經(jīng)學(xué)科部（教研室）主任審核簽字后，正式發(fā)給學(xué)生。設(shè)計裝訂時應(yīng)將此任務(wù)書訂在設(shè)計說明書首頁。2如果設(shè)計技術(shù)參數(shù)量大，可在任務(wù)書后另設(shè)附表列出。3所有簽名均要求手簽,以示負責(zé)。目錄緒論8第一章項目說明911、產(chǎn)品與原料的介紹9111原料與產(chǎn)品的基本性質(zhì)9112DMC的用途1012項目背景與發(fā)展概況10121項目背景10122主要生產(chǎn)工藝1113國內(nèi)外市場需求及預(yù)測12131國內(nèi)概況12132替代光氣和DMS的潛在需求12133汽油添加劑領(lǐng)域的潛在需求1214生產(chǎn)現(xiàn)狀及估計13141國外生產(chǎn)情況13142國內(nèi)生產(chǎn)情況1315銷售價格分析13第二章工藝設(shè)計方案1521合成機理21522生產(chǎn)工藝流程1523主要設(shè)備1624倉儲方案16241ME的性質(zhì)16242ME的儲運及應(yīng)急處理16243DMC的性質(zhì)17244DMC的儲存18第三章工藝計算19第一部分反應(yīng)段31物料衡算19311物料衡算條件19312物料衡算基本依據(jù)1932熱量衡算21321預(yù)熱段能量計算22322反應(yīng)段能量計算2333反應(yīng)器設(shè)計26331計算反應(yīng)體積26332計算反應(yīng)器直徑30333反應(yīng)床層壓降31334機械強度的計算和校核31336管口設(shè)計33337氣體分布器34338支座的設(shè)計34339人孔的設(shè)計343310防火層的設(shè)計34第二部分分離段34常壓精餾塔34341全塔物料衡算34342熱量恒算35343常壓精餾塔的設(shè)計35344附件的設(shè)計40345附屬設(shè)備的設(shè)計463452儲罐4835減壓精餾塔49351物料衡算49352熱量恒算49353減壓精餾塔設(shè)計計算49354附屬設(shè)備53355附屬設(shè)備的設(shè)計573552儲罐5936加壓精餾塔60361全塔物料衡算60362熱量恒算60363加壓精餾塔的設(shè)計61364附件的設(shè)計64365附屬設(shè)備的設(shè)計6937分離段總的衡算71371常壓精餾塔的物料衡算72372變壓精餾塔的物料衡72373全塔的熱量衡算73第四章安全評價7441安全生產(chǎn)74411主要毒害化學(xué)品7442廠區(qū)安全77421火災(zāi)與爆炸的主要原因77422防火防爆措施77423車間生產(chǎn)安全設(shè)施的配備77第五章環(huán)境問題分析7851緒論7852碳酸二甲酯生產(chǎn)過程環(huán)境現(xiàn)狀概述7953碳酸二甲酯生產(chǎn)過程污染物種類及其指標(biāo)7954“三廢”問題分析7955“三廢”治理方案80第六章項目技術(shù)經(jīng)濟效果評價8161生產(chǎn)成本和銷售收入估算81611生產(chǎn)總成本估算81612單位成本81613銷售收入估算8162現(xiàn)金流量及資金運用8263項目評估指標(biāo)8564項目的盈虧分析8565風(fēng)險敏感分析8566評價的結(jié)論和建議86661項目在技術(shù)、經(jīng)濟和社會發(fā)展方面的合理性86662產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)86663存在問題及建議86參考文獻87結(jié)語87緒論碳酸二甲酯（DIMETHYLCABONATE）簡稱DMC，是一種重要的有機化工中間體，由于其分子結(jié)構(gòu)中含有羰基、甲基、甲氧和羰基甲氧基，因而可廣泛用于羰基化、甲基化、甲氧基化和羰基甲基化等有機合成反應(yīng)，用于生產(chǎn)聚碳酸酯、異氰酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯二醇、烯丙基二甘醇碳酸酯等多種化工產(chǎn)品；由于DMC無毒，可替代劇毒的光氣、氯甲酸甲酯、硫酸二甲酯等作為甲基化劑或羰基化劑使用，提高生產(chǎn)操作的安全性，降低環(huán)境污染；作為溶劑，DMC可替代氟里昂、三氯乙烷、三氯乙烯等用于油漆涂料、清潔溶劑等；作為汽油添加劑，DMC可提高其辛烷值和含氧量，進而提高其抗爆性。此外，DMC還可作清潔劑、表面活性劑和柔軟劑的添加劑。由于用途非常廣泛，DMC被譽為當(dāng)今有機合成的“新基石”。目前工業(yè)上主要采用非光氣法新工藝以甲醇為原料合成DMC，這使得DMC的研究與開發(fā)也成為人們關(guān)注的熱點。早期的光氣法工業(yè)化生產(chǎn)DMC,由于光氣是劇毒品，曾在第二次世界大戰(zhàn)上用作化學(xué)武器，該法對生產(chǎn)安全及環(huán)境保護十分不利。近年來，國內(nèi)外相繼開展了非光氣法合成DMC的新工藝。其中酯交換法合成法工藝路線長,產(chǎn)物分離較困難生產(chǎn)成本較高，路線的經(jīng)濟性需進一步研究；氧化羰基化法以甲醇、CO和O2為原料,在催化劑的作用下,反應(yīng)條件溫和，催化劑的固載化有利于催化劑分離，并可減輕均相催化體系中鹵離子導(dǎo)致的設(shè)備腐蝕，十分利于工業(yè)化生產(chǎn)。氧化羰基化法可直接利用初級化工原料，一步合成，具有工藝簡單、原料易得無污染等特點，是極具吸引力的原子經(jīng)濟性德工藝路線。本次創(chuàng)業(yè)設(shè)計立足于目前的研究成果，首次開展了新工藝的工業(yè)設(shè)計研究。第一章項目說明11、產(chǎn)品與原料的介紹111原料與產(chǎn)品的基本性質(zhì)碳酸二甲酯（DIMETHYLCABONATE）簡稱DMC，常溫時是一種無色透明、略有氣味、微甜的液體，熔點4，沸點901，密度1069G/CM3,難溶于水，但可以與醇、醚、酮等幾乎所有的有機溶劑混溶。DMC在常壓下和甲醇共沸，共沸溫度638。DMC毒性很低，在1992年就被歐洲列為無毒產(chǎn)品，是一種符合現(xiàn)代“清潔工藝“要求的環(huán)保型化工原料，因此DMC的合成技術(shù)受到了國內(nèi)外化工界的廣泛重視，我國化工部在“八五“和“九五“期間將其列為重點項目。本次設(shè)計采用氧化羰基化法，原料與產(chǎn)品的基本性質(zhì)如下（1）碳酸二甲脂碳酸二甲酯（DIMETHYLCARBONATE，簡稱DMC）化學(xué)式CH3OCOOCH3，分子量為9008，常溫下為透明液體，略帶香味。難溶于水，但能與醇、酮、酯等任意比混溶。DMC毒性很小，對金屬基本上無腐蝕性。DMC具有酯的通性，可與水發(fā)生水解反應(yīng)；可與含活潑氫基團的醇、酚、胺、酯等化合物反應(yīng)；與二元醇或二元酚反應(yīng)生成聚碳酸酯。DMC分子中含有羰基、甲基、甲氧基等基團，具有良好的反應(yīng)性能，可代替劇毒的光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷等作為羰基化劑、甲基化劑和甲氧基化劑，成為開發(fā)一系列潔凈化工工藝的新基塊。（2）草酸二甲脂草酸二甲脂（OXALICACIDEDIMETHYLESTER，簡稱DMO）化學(xué)式（CH3COO）2，分子量為11809，無色單斜形結(jié)晶，能溶于醇和醚。微溶于冷水，在熱水中分解。熔點54，沸點1635，相對密度11479（54），折光率1379（821），閃點75。主要用于制藥、農(nóng)藥、有機合成、純甲醇的制備，也用作增塑劑。一般在硫酸存在下由草酸與甲醇酯化而得。屬有毒物品，且高熱、明火可燃,能與氧化劑起作用。故存放在通風(fēng)低溫干燥處；與氧化劑、食品添加劑分開存放。（3）甲醇甲醇（METHYLALCOHOL）又稱“木醇”或“木精”。系結(jié)構(gòu)最為簡單的飽和一元醇，化學(xué)式CH3OH，分子量為3204。無色澄清液體，有刺激性氣味。微有乙醇樣氣味，易揮發(fā)，易流動，燃燒時無煙有藍色火焰。甲醇對金屬特別是黃銅有輕微的腐蝕性。甲醇能與水、醇、醚等有機溶劑互溶，能與多種化合物形成共沸混合物，能與多種化合物形成溶劑混溶，溶解性能優(yōu)于乙醇，能溶解多種無機鹽類，如碘化鈉、氯化鈣、硝酸銨、硫酸銅、硝酸銀、氯化銨和氯化鈉等。易燃，蒸氣能與空氣形成爆炸極限60365（體積）。有毒，一般誤飲510ML可致眼睛失明。密閉操作，儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房?？捎蓺渑c一氧化碳的混合物在高溫高壓下通過催化劑合成。也可由低級烷烴氧化制得。此外，還可從木材干餾時得到的焦木酸分出。（4）CO一氧化碳（CARBONMONOXIDE，）化學(xué)式CO，分子量2801，密度1250G/L，冰點為207，沸點190。純品為無色、無臭、無刺激性的氣體。在水中的溶解度甚低，但易溶于氨水。空氣混合爆炸極限為12574。一氧化碳進入人體之后會和血液中的血紅蛋白結(jié)合，進而使血紅蛋白不能與氧氣結(jié)合，從而引起機體組織出現(xiàn)缺氧，導(dǎo)致人體窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是無色、無臭、無味的氣體，故易于忽略而致中毒。常見于家庭居室通風(fēng)差的情況下，煤爐產(chǎn)生的煤氣或液化氣管道漏氣或工業(yè)生產(chǎn)煤氣以及礦井中的一氧化碳吸入而致中毒。（5）氧氣氧氣（OXYGEN）化學(xué)式O2，分子量32。是空氣的組分之一，大氣中體積分數(shù)為2095，無色、無臭、無味。氧氣比空氣重，在標(biāo)準(zhǔn)狀況（0和大氣壓強101325帕）下密度為1429克/升，能溶于水，但溶解度很小。在壓強為101KPA時，氧氣在約180攝氏度時變?yōu)榈{色液體，在約218攝氏度時變成雪花狀的淡藍色固體。112DMC的用途DMC的優(yōu)良性質(zhì)和特殊分子結(jié)構(gòu)決定了DMC廣泛的用途，概括如下（1）代替光氣作羰基化劑光氣（CLCOCL）雖然反應(yīng)活性較高，但是它的劇毒和高腐蝕性副產(chǎn)物使其面臨巨大的環(huán)保壓力，因此將會逐漸被淘汰；而DMC（CH3OCOOCH3）具有類似的親核反應(yīng)中心，當(dāng)DMC的羰基受到親核攻擊時，酰基氧鍵斷裂，形成羰基化合物，副產(chǎn)物為甲醇，因此DMC可以代替光氣成為一種安全的反應(yīng)試劑合成碳酸衍生物，如氨基甲酸酯類農(nóng)藥、聚碳酸酯、異氫酸酯等，其中聚碳酸酯將是DMC需求量最大的領(lǐng)域，據(jù)預(yù)測2005年80以上的DMC將用于生產(chǎn)聚碳酸酯；（2）代替硫酸二甲酯（DMS）作甲基化劑由于與光氣類似的原因，DMS（CH3OSOOCH3）也面臨被淘汰的壓力，而DMC的甲基碳受到氫核攻擊時，其烷基氧鍵斷裂，同樣生成甲基化產(chǎn)品，而且使用DMC比DMS反應(yīng)收率更高、工藝更簡單。主要用途包括合成有機中間體、醫(yī)藥產(chǎn)品、農(nóng)藥產(chǎn)品等；（3）低毒溶劑DMC具有優(yōu)良的溶解性能，其熔、沸點范圍窄，表面張力大，粘度低，介質(zhì)界電常數(shù)小，同時具有較高的蒸發(fā)溫度和較快的蒸發(fā)速度，因此可以作為低毒溶劑用于涂料工業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)。從表1可以看出，DMC不僅毒性小，還具有閃點高、蒸汽壓低和空氣中爆炸下限高等特點，因此是集清潔性和安全性于一身的綠色溶劑。（4）汽油添加劑DMC具有高氧含量（分子中氧含量高達53）、優(yōu)良的提高辛烷值作用（RM）/2105）、無相分離、低毒和快速生物降解性等性質(zhì)，使汽油達到同等氧含量時使用的DMC的量比甲基叔丁基醚（MTBE）少45倍，從而降低了汽車尾氣中碳氫化合物、一氧化碳和甲醛的排放總量，此外還克服了常用汽油添加劑易溶于水、污染地下水源的缺點，因此DMC將成為替代MTBE的最有潛力的汽油添加劑之一。在2002年美國化學(xué)會會議上，我國天津大學(xué)的無污染、低成本生產(chǎn)汽油添加劑DMC的技術(shù)成為本次會議最受矚目的三大發(fā)明之一，這說明了DMC作為汽油添加劑的優(yōu)勢已經(jīng)被廣泛認同。12項目背景與發(fā)展概況121項目背景1碳酸二甲酯DMC是一種重要的有機化工中間體，由于其分子結(jié)構(gòu)中含有羰基、甲基、甲氧和羰基甲氧基，因而可廣泛用于羰基化、甲基化、甲氧基化和羰基甲基化等有機合成反應(yīng)，用于生產(chǎn)聚碳酸酯、異氰酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯二醇、烯丙基二甘醇碳酸酯、甲胺基甲酸萘酯西維因、苯甲醚、四甲基醇銨、長鏈烷基碳酸酯、碳酰肼、丙二酸酯、丙二尿烷、碳酸二乙酯、三光氣、呋喃唑酮、肼基甲酸甲酯、苯胺基甲酸甲酯等多種化工產(chǎn)品。由于DMC無毒，可替代劇毒的光氣、氯甲酸甲酯、硫酸二甲酯等作為甲基化劑或羰基化劑使用，提高生產(chǎn)操作的安全性，降低環(huán)境污染。作為溶劑，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、清潔溶劑等。作為汽油添加劑，DMC可提高其辛烷值和含氧量，進而提高其抗爆性1。此外，DMC還可作清潔劑、表面活性劑和柔軟劑的添加劑。由于用途非常廣泛，DMC被譽為當(dāng)今有機合成的“新基石”。DMC的研究、開發(fā)及生產(chǎn)大致經(jīng)歷了3個階段。最初階段，HOODMURDOCK于1918年用氯甲酸甲酷與甲醇反應(yīng)制得DMC,但是由于制現(xiàn)代化工1993年第11期備路線長，需要使用光氣，所以此法幾十年來無重大進展，只能維持小規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。第二階段，UGOROMAN。等人在長期研究毅基化的基礎(chǔ)上，于1979年研究成功由一氧化碳、氧氣、甲醇液體低壓撥基化生產(chǎn)DMC技術(shù)，并由意大利ENI公司于80年代中期實現(xiàn)工業(yè)化圖，為DMC發(fā)展作出重大貢獻。第三階段為90年代初的大力發(fā)展階段，自ENI公司碳基化技術(shù)工業(yè)化以來，引起了各國的普遍重視，美、日、德、英等國化工公司紛紛提出各自的碳基化技術(shù)或改進ENI技術(shù)之不足，并擴大推廣應(yīng)用領(lǐng)域，促進DMC的開發(fā)及應(yīng)用。122主要生產(chǎn)工藝11光氣法本法為一種落后的合成法，首先由光氣與甲醇合成氯甲酸甲醋，氯甲酸甲醋進而與甲醇反應(yīng)得DMC是最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)DMC的方法，由于光氣的劇毒性和工藝雜性及其對設(shè)備的嚴重腐蝕性，且產(chǎn)品氯含量高，已經(jīng)被逐步淘汰。目前國內(nèi)外基本上已沒有光氣法DMC生產(chǎn)裝置。2酯交換法該工藝主要包括兩步，首先是原料環(huán)氧丙烷或環(huán)氧乙烷與CO，在一定的壓力和溫度下進行反應(yīng)，生成粗碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯，經(jīng)精餾塔脫除輕組分和催化劑后得到高純碳酸丙烯酯碳酸乙烯酯；第二步是碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯與甲醇在催化劑存在下進行酯交換反應(yīng)，塔頂?shù)肈MC與甲醇共沸物，經(jīng)冷凝后送往加壓精餾塔將DMC與甲醇分離，將DMC粗品精制獲得高純度產(chǎn)品。反應(yīng)釜出來的物料經(jīng)精餾脫除甲醇后，回收得丙二醇或乙二醇，未反應(yīng)物甲醇、碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯等回收循環(huán)使用。該生產(chǎn)工藝過程簡單?！叭龔U”排放少，國內(nèi)大型DMC產(chǎn)生企業(yè)均采用該工藝，裝置經(jīng)過多年的發(fā)展和改進，酯交換工藝轉(zhuǎn)化率有了很大的提高。酯交換法工藝經(jīng)過多年的運行，目前已十分成熟。3甲醇氧化羰基化法是CH3OH、CO和O2，在催化劑存在下，直接合成DMC。該法無副反應(yīng)發(fā)生，是各國著重開發(fā)的重點工藝路線。甲醇氧化羰基化法又分液相法和氣相法工藝。4尿素法20世紀(jì)90年代，美國和日本報道了尿素醇解合成DMC工藝。由于工藝流程短、原料尿素和甲醇易得，引起了國內(nèi)外化工界的高度重視。該法可分為一步法和兩步法。13國內(nèi)外市場需求及預(yù)測131國內(nèi)概況中國碳酸二甲酯市場長期處于供不應(yīng)求的狀況，過去10多年，碳酸二甲酯是主要用于生產(chǎn)雞用飼料添加劑呋喃唑酮及其他醫(yī)藥中間體，其次是生產(chǎn)鍋爐清洗劑。目前，碳酸二甲酯在中國主要用于農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體，需求量15萬噸/年左右，隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的進一步拓展，市場需求將以每年兩倍的速度快速增長。同時，碳酸二甲酯的副產(chǎn)品丙二醇，也是一種十分有用的多元醇，主要用于生產(chǎn)丙二醇醚、新型樹脂材料、醫(yī)藥中間體，還可用作高級溶液等，國內(nèi)總需求為10萬噸/年，每年需要大量進口。在國際市場上，碳酸二甲酯的年市場需求量約為15萬20萬噸。特別是近幾年來，由于碳酸二甲酯深加工的下游產(chǎn)品聚碳酸酯、聚氨酯、汽車添加劑、高能電池電解液等市場發(fā)展迅速，市場需求潛力大，其中歐洲、北美、南非、韓國和日本等國家和地區(qū)的新增年需求量約38萬5萬噸。而國際上，碳酸二甲酯的年生產(chǎn)能力僅為6萬86萬噸。隨著BASF、BAYER、SNPE等世界主要的碳酸二甲酯生產(chǎn)商的光氣法裝置的停產(chǎn)，市場供需矛盾將會日趨緊張。據(jù)介紹，碳酸二甲酯與上下游產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)度很大。進行碳酸二甲酯的深度開發(fā)，對發(fā)展中國有機合成工藝，推動新材料深加工，向高附加值發(fā)展具有深遠意義。為此，原化工部已將碳酸二甲酯定為“九五”重點開發(fā)化工產(chǎn)品之一。當(dāng)前，尤其是在中小合成氨裝置的公用工程、設(shè)備和人員優(yōu)勢，大力開發(fā)碳酸二甲酯及其下洲產(chǎn)品已成當(dāng)務(wù)之急。預(yù)計國內(nèi)外DMC的需求將以1020的速度遞增，到2012年國內(nèi)需求量將達15萬噸以上，國外將達到2535萬噸。132替代光氣和DMS的潛在需求UGOROMANO等經(jīng)試驗證明，DMC的化學(xué)反應(yīng)，囊括了光氣和DMS在化工用途中的絕大部分反應(yīng)。而全世界光氣和DMS產(chǎn)量在200萬噸/年以上，按照實際反應(yīng)過程中DMC的有效羰基化數(shù)和甲基化數(shù)分別是光氣和DMS的22倍、17倍計，再假設(shè)未來幾年光氣和DMS需求量的30被DMC取代，僅此一項就需DMC30萬噸/年以上。133汽油添加劑領(lǐng)域的潛在需求隨著煤氣化、天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)的進步及甲醇裝置大型化的發(fā)展，合成DMC的原料甲醇和CO成本進一步下降，加之DMC裝置規(guī)模擴大帶來的規(guī)模效益，可以預(yù)測，DMC生產(chǎn)成本將進一步下降；同時市場供求矛盾的緩解也將使DMC最終定位在一個較為合理的“平衡點”上，使DMC進入汽油添加劑這一巨大潛在市場領(lǐng)域成為可能。有資料介紹，若MTBE在汽油中添加量為10，則折算成DMC的添加量為33。而目前全世界汽油消費量超過2億噸，若10的汽油消費量采用DMC添加劑則需DMC60萬噸/年左右。14生產(chǎn)現(xiàn)狀及估計141國外生產(chǎn)情況國外市場國外DMC生產(chǎn)和消費多年來沒有大的變化。目前國外總生產(chǎn)能力約為L7萬20萬TA，主要集中在美國、西歐和日本。美國是世界第一生產(chǎn)大國，約占世界總產(chǎn)能的35以上。目前，國外DMC生產(chǎn)企業(yè)相對較為集中，只有十幾家生產(chǎn)企業(yè)。國外DMC生產(chǎn)企業(yè)主要有GE通用電氣公司、ENICHEMSYNTHESISSPA意大利埃尼公司、MITSUBISHICHEMICALCORPORATION日本三菱化學(xué)公司以及日本宇部公司等。2004年，國外DMC最大的生產(chǎn)商是美國GE公司，其生產(chǎn)能力約占國外DMC總產(chǎn)能的35；其次是日本三菱化學(xué)公司和日本宇部興產(chǎn)公司。國外一些企業(yè)一直在積極研究DMC替代光氣生產(chǎn)聚碳酸酯工藝技術(shù)，該項技術(shù)已在某些工業(yè)化生產(chǎn)裝置上運行，但并未得到大范圍推廣。隨著環(huán)保、安全生產(chǎn)等法律法規(guī)的日臻完善，以及DMC生產(chǎn)成本的不斷降低，DMC替代光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷等有害物質(zhì)作為羰基化、甲基化、酯交換原料，其市場前景將十分看好。若上述領(lǐng)域得以開發(fā)，DMC產(chǎn)能將會有較大幅度的增長。目前，國外DMC第一大消費領(lǐng)域是聚碳酸酯，其次是醫(yī)藥行業(yè)。2004年聚碳酸酯消費DMC約為5萬T以上，醫(yī)藥行業(yè)消費約為3萬T。由于非光氣法聚碳酸酯的生產(chǎn)裝置還較少，近年來國外DMC在該領(lǐng)域的消費需求增長緩慢。同時，由于DMC價格偏高，使得其在替代DMS用做甲基化劑等方面的應(yīng)用開發(fā)也較慢。142國內(nèi)生產(chǎn)情況我國目前DMC生產(chǎn)企業(yè)有十余家，除一些光氣法裝置外，新建了幾套酯交換法裝置，但生產(chǎn)能力均不大。華東理工大學(xué)利用自己開發(fā)的以國產(chǎn)PC為原料的酯交換法技術(shù)，在安徽阜陽、南化公司、河南濮陽等地建設(shè)了幾套規(guī)模不同的裝置。湖北沙隆達股份有限公司擬采用國內(nèi)開發(fā)的甲醇液相氧化羰基化法技術(shù)，建1萬噸/年大型DMC生產(chǎn)裝置，目前正在進行項目前期工作，預(yù)計不久將實施。我國目前DMC生產(chǎn)企業(yè)有10余家，生產(chǎn)能力均不大。近幾年來，由于DMC下游產(chǎn)品聚碳酸酯、聚氨酯、涂料溶劑、汽油添加劑、高能電池電解液市場發(fā)展迅速，帶動了DMC市場需求量的走高，2005年,DMC國際市場需求量約13萬噸，國內(nèi)為34萬噸。15銷售價格分析2008年以前行業(yè)發(fā)展紅紅火火，但金融危機爆發(fā)后，碳酸二甲酯行業(yè)的階段性產(chǎn)能過剩問題越來越突出?，F(xiàn)在中國碳酸二甲酯行業(yè)產(chǎn)能已經(jīng)出現(xiàn)階段性過剩，全行業(yè)處于虧損狀態(tài)?，F(xiàn)在只有極少數(shù)企業(yè)維持滿負荷生產(chǎn)，大部分企業(yè)開工不足，慘淡經(jīng)營。因為按目前原料環(huán)氧丙烷價格13000元/噸計算，產(chǎn)品碳酸二甲酯價格應(yīng)該維持7000元/噸、丙二醇應(yīng)該維持10000元/噸，行業(yè)才有較合理的盈利水平，才是比較健康的。但是現(xiàn)在碳酸二甲酯市場價格約6000元/噸，丙二醇售價8000多元/噸，造成了行業(yè)大面積的生產(chǎn)成本倒掛。目前大部分碳酸二甲酯生產(chǎn)企業(yè)處于間斷開車或半停車狀態(tài)，除了極少數(shù)成本非常低的企業(yè)能賺一點之外，大部分企業(yè)都賠得夠嗆，行業(yè)虧損壓力非常大，整個行業(yè)面臨生存危機。一個新興的綠色化工產(chǎn)品，短短幾年，就出現(xiàn)產(chǎn)能過剩，業(yè)內(nèi)人士普遍認為潛在市場尚未變成現(xiàn)實的消費需求。國際石化咨詢網(wǎng)市場分析師說“碳酸二甲酯單單作為綠色溶劑就有上千萬噸的潛在市場需求。碳酸二甲酯用作汽油添加劑、代替光氣生產(chǎn)市場缺口很大的聚碳酸酯和異氰酸酯，這些產(chǎn)品的市場需求都有上百萬噸。碳酸二甲酯還可用作農(nóng)藥、醫(yī)藥、表面活性劑和香料的中間體等等。這個綠色化學(xué)品肯定具有生命力。”然而，潛在市場并不是實實在在的消費市場。盡管碳酸二甲酯行業(yè)目前面臨困境，但是據(jù)國際石化咨詢網(wǎng)市場調(diào)研部調(diào)研成果顯示現(xiàn)在的困難是暫時的。未來碳酸二甲酯市場潛力無限。第二章工藝設(shè)計方案碳酸二甲酯DMC是一種環(huán)境友好的“綠色”化工產(chǎn)品，其合成方法有多種，其中甲醇直接氣相氧化羰基化法因具有工藝簡單、成本低、對環(huán)境污染少且由于采用了氣固相反應(yīng)，既避免了液相泥漿法中催化劑的分離問題，又避免了氣相間接法中NO有毒氣體的使用，使反應(yīng)過程變得簡單，被認為是一條非常有工業(yè)應(yīng)用前景的合成路線。21合成機理2主反應(yīng)OHCOHC223321副反應(yīng)233222生產(chǎn)工藝流程本設(shè)計就采用甲醇羰基化法合成DMC。甲醇氣相氧化羰基化法一步直接合成碳酸二甲酯工藝路線由于其原料便宜易得，反應(yīng)過程具有工藝簡單、不引入雜質(zhì)、節(jié)能耗、毒性小、成本低等特點，是極有發(fā)展前途的方法。甲醇氣相氧化羰基化法合成DMC采用了氣固相反應(yīng)，避免了氣相間接法中NO有毒氣體的使用，同時也避免了液相泥漿法中催化劑的分離問題，氣相除一部分循環(huán)到反應(yīng)體系中進行反應(yīng)外,其余可以放空。從反應(yīng)器流出的粗產(chǎn)品為碳酸二甲酯（DMC）、未反應(yīng)完的甲醇（ME）、副產(chǎn)物草酸二甲酯（DMO和水（H2O）多元混合物，經(jīng)脫水處理后變?yōu)镈MC、ME和DMO三元混合物。DMOMEDMC混合物的分離，主要特點是DMC與ME存在共沸現(xiàn)象常壓下的共沸溫度為638，共沸物中DMC質(zhì)量分數(shù)為2998，難以用普通方法分離，為此計算了不同壓力下的DMCME的TXY圖及XY圖，由此可以得到DMCME的恒沸點及恒沸組成。由于DMOMEDMC混合液中DMC與ME形成二元恒沸物，而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DMO。塔頂?shù)暮惴形锟煽紤]用特殊精餾來分離，且DMC和ME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，所以可以使用變壓精餾分離DMC和ME的混合液。設(shè)計工藝流程為反應(yīng)原料甲醇、一氧化碳、氧氣以及保護氣氮氣一起和從閃蒸罐回流的氣相以及回流的混合液相汽化后預(yù)熱到130進入固定床換熱反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在110140，壓力控制在1ATM40ATM。在以甲醇、一氧化碳、氧氣等為原料在催化劑的作用下合成碳DMC的過程中，同時存在副反應(yīng)生產(chǎn)的DMO，之后物料流經(jīng)氣液分離器，出口的氣相直接燃燒排空，反應(yīng)后的氣體經(jīng)冷卻、洗滌、干燥處理后仍含有大量甲醇、DMO、DMC組成的液相混合物直接進入分離段。分離段的主要設(shè)備是三個精餾塔。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煞质荄MC、CH3OH，塔頂物流進入精餾塔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，塔頂為CH3OH和DMC形成的共沸物，塔頂共沸物進入精餾塔（3）；精餾塔（3）為加壓塔，操作壓力為800KPA，可獲得高純度的DMC，DMC從塔釜排出，塔頂為少量的共沸物。23主要設(shè)備固定床反應(yīng)器、常壓精餾塔、減壓精餾塔、加壓精餾塔、再沸器、冷凝器、進料泵、回流泵、中間儲罐、回流罐、真空泵。24倉儲方案本套裝置生產(chǎn)所用的原科、中間產(chǎn)品及產(chǎn)品多數(shù)屬于可燃液體如甲醇、碳酸二甲酯，在生產(chǎn)過程中物料溫度高于其閃點，如果可燃液體從工藝設(shè)備、管線泄漏到空氣中，遇明火則極易導(dǎo)致燃燒和爆炸事故。為此不管是原料、中間產(chǎn)品及最終產(chǎn)品的存儲都需嚴格考慮其可能引起的火災(zāi)爆炸危險性。如1、甲醇屬于第32類中閃點易燃液體，為甲類火災(zāi)危險性物質(zhì)。易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱能引起燃饒爆炸。與氧化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃燒。在火場中，受熱的容器有爆炸危險。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到相當(dāng)遠的地方，遇明火會引起回燃。甲醇的危規(guī)號為32058，UN編號1230。2、碳酸二甲酯屬于第32類中閃點易燃液體，沸點為9091，微溶于水，溶于有機溶劑，為甲類火災(zāi)危險性物質(zhì)。易燃，遇明火、高熱燃燒。在火場中，受熱的容器有爆炸危險。危規(guī)號為32157，UN編號1161。241ME的性質(zhì)甲醇，又稱木醇，木酒精，是最簡單的醇，純品為無色透明，易燃，高度揮發(fā)的液體，略有酒精氣味。甲醇密度0795,蒸汽壓9730MMHG200C,爆炸極限60365，分子量3204，相對密度0792，熔點978，沸點645，閃點1222，自燃點46389，蒸汽與空氣混合物爆炸下限6365。甲醇是有機合成原料、藥品、油漆、香水、防凍劑、聚丙烯醇、變性酒精等制造業(yè)的原料，能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機溶劑相混溶，遇熱、明火或氧化劑易著火，遇明火會爆炸。242ME的儲運及應(yīng)急處理一、甲醇儲運注意事項1）甲醇包裝、儲存及運輸工業(yè)甲醇應(yīng)用干燥、清潔的鐵制槽車、船、鐵桶等包裝，并定期清洗和干燥；2）工業(yè)甲醇應(yīng)貯存在干燥、通風(fēng)、低溫的危險品倉庫中，避免日光照射并隔絕熱源、二氧化碳、水蒸汽和火種；3）貯存溫度應(yīng)不超過30，貯存期限6個月；4）嚴格控制甲醇裝車的流速，安裝好貯罐接地裝置，防止靜電積累。二、應(yīng)急處理處置方法1）泄漏應(yīng)急處理迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并進行隔離，嚴格限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防毒服。不要直接接觸泄漏物。盡可能切斷泄漏源，防止進入下水道、排洪溝等限制性空間。小量泄漏用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可以用大量水沖洗，洗液稀釋后放入廢水系統(tǒng)。大量泄漏構(gòu)筑圍堤或挖坑收容用泡沫覆蓋，降低蒸氣災(zāi)害。用防爆泵轉(zhuǎn)移至槽車或?qū)Ｓ檬占鲀?nèi)?；厥栈蜻\至廢物處理場所處置。2）防護措施呼吸系統(tǒng)防護可能接觸其蒸氣時，應(yīng)該佩戴過濾式防毒面罩半面罩。緊急事態(tài)搶救或撤離時，建議佩戴空氣呼吸器。眼睛防護戴化學(xué)安全防護眼鏡。身體防護穿防靜電工作服。手防護戴橡膠手套。其它工作現(xiàn)場禁止吸煙、進食和飲水。工作畢，淋浴更衣。實行就業(yè)前和定期的體檢。3）急救措施皮膚接觸脫去被污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。眼睛接觸提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。吸入迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫(yī)。食入飲足量溫水，催吐，用清水或1硫代硫酸鈉溶液洗胃。就醫(yī)。滅火方法盡可能將容器從火場移至空曠處。噴水保持火場容器冷卻，直至滅火結(jié)束。處在火場中的容器若已變色或從安全泄壓裝置中產(chǎn)生聲音，必須馬上撤離。滅火劑抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。243DMC的性質(zhì)表21理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，用于有機合成熔點05沸點90相對密度水1107相對密度空氣131飽和蒸汽壓KPA62720溶解性不溶于水，可混溶于多數(shù)有機溶劑，酸、堿表22危險性概述侵入途徑吸入食入經(jīng)皮吸收毒性屬微毒類LD5013000MGKG大鼠經(jīng)口；6000MGKG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健康危害吸入、攝入或經(jīng)皮膚吸收后對身體可能有害。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表23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上下眼瞼，用流動清水沖洗15分鐘，就醫(yī)吸入脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處；注意保暖，靜臥休，就醫(yī)食入誤服者用水漱口，就醫(yī)表24接觸控制和個體防護工程控制生產(chǎn)過程密閉，加強通風(fēng)呼吸系統(tǒng)防護空氣中濃度較高時，應(yīng)該佩戴防毒口罩眼睛防護必要時戴化學(xué)安全防護眼鏡防護服穿防靜電工作服手防護戴防護手套其他工作現(xiàn)場嚴禁吸煙；工作后，淋浴更衣；特別注意眼和呼吸道的防護表25消防措施燃燒性易燃建規(guī)火險分級甲閃點19危險特性遇明火、高熱易燃；若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險燃燒分解產(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、強酸、強堿、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244DMC的儲存1、DMC屬于第32類中閃點易燃液體，危險貨物包裝標(biāo)志為7；2、DMC用深色的玻璃瓶,瓶塞用磨口玻璃塞倉儲密封；不要讓它接觸有機物在有機物中個溶解性很強,如橡膠塑料等3、包裝鍍鋅桶,每桶凈重20005KG4、儲運條件儲存于涼爽、避光、干燥的庫房，密閉的容器內(nèi)5、泄露應(yīng)急處理1）切斷火源；2）戴自給式呼吸器，穿一般消防防護服；3）在確保安全情況下堵漏；4）禁止泄漏物進入受限制的空間如下水道等，以避免發(fā)生爆炸；5）噴水霧可減少蒸發(fā)；6）用砂土、蛭石或其它惰性材料吸收，然后運至空曠的地方掩埋、蒸發(fā)、或焚燒，如大量泄漏，利用圍堤收容，然后收集、轉(zhuǎn)移、回收或無害處理后廢棄。6、儲運注意事項1）儲存于陰涼、干燥、通風(fēng)良好的不燃庫房；2）遠離火種、熱源。倉溫不宜超過10；3）防止陽光直射；4）保持容器密封；5）應(yīng)與氧化劑分開存放；6）儲存間內(nèi)的照明、通風(fēng)等設(shè)施應(yīng)采用防爆型；7）罐儲時要有防火防爆技術(shù)措施；8）禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設(shè)備和工具；9）搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。第三章工藝計算第一部分反應(yīng)段31物料衡算311物料衡算條件3111基本要求（1）生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計任務(wù)規(guī)定的年生產(chǎn)量為6000噸/年。（2）生產(chǎn)時間年工作日300天/年（3）原料純度各種原料純度99（4）反應(yīng)進料組成（質(zhì)量比CH3OH20，CO65，O26，N29）（5）CH3OH轉(zhuǎn)化率20，DMC收率112，選擇性56（6）分離工段每個精餾塔物料損耗05（7）塔底產(chǎn)品DMC純度為9953112物料基本性質(zhì)甲醇分子式CH3OH分子量32沸點648碳酸二甲酯（DMC分子式CH3OCOOCH3分子量90沸點901草酸二甲酯（DMO分子式CH3COO2分子量118312物料衡算基本依據(jù)3121反應(yīng)器中的反應(yīng)主反應(yīng)COOHC2323H12副反應(yīng)3122進料量計算生產(chǎn)的DMC的質(zhì)量流量為8417296/HDMCM2430519566生產(chǎn)DMC物質(zhì)的流量量93526KMOL/HDMCNM9084173反應(yīng)需要的甲醇的摩爾流量為1670107KMOL/H甲醇DMCYN2256反應(yīng)需要的純的甲醇的質(zhì)量流量為16701073253443424KG/H甲醇M甲醇進料的質(zhì)量流量為OL/H16897KM32598N/H,32579895342甲醇甲醇M反應(yīng)進料組成質(zhì)量比CH3OH20，CO65，O26，N29，得L/5142874,/142068KKGCCOMOL/H609332916,/9735922NHMOL/75884,/246506822KKGNN生產(chǎn)的DMO的摩爾流量和質(zhì)量流量分別為16701072029352673485KMOL/H,DMONX1DMC甲N173485118867123KG/HM3123出料量計算主反應(yīng)中1222OHCO甲DMCNN副反應(yīng)中22O反應(yīng)中消耗G/H106874K324ML/H,3402KMO8593N2DMC甲醇/092L/,9625COO/H267193508N/H,83506KMOL74352621ODMCON生成的水/H30619887016NL/H,1670KO4552HDMCOON反應(yīng)釜中/425359,/甲醇MKML/H1706841602OL,80CON/2435587L,92KDMO分離塔進料物料摩爾比0486158903576913DMOCH表31物料衡算表32熱量衡算34反應(yīng)器的反應(yīng)溫度定為120,設(shè)預(yù)熱段用水蒸汽加熱，預(yù)熱器進口為120水蒸汽，出口為120液態(tài)水；反應(yīng)段用水冷凝，冷凝器進口為25的水，出口為80的水。進料量出料量物料名稱質(zhì)量/KG/H物質(zhì)的量/KMOL/H質(zhì)量/KG/H物質(zhì)的量/KMOL/HCH3OH53983257168697743294561352955CO17544558262659141687117046025418O21619497750609313522784422587N22429246586758824292465867588DMC/841729693526DMO/86712373485H2O/3006198167011總量269916281269916206表32物質(zhì)的特性參數(shù)CP/（J/（MOLK）物質(zhì)沸點溫度/2547120沸點溫度下（L沸點溫度下（G汽化焓/104（J/MOLCH3OH6488117425963511619050246804325CO29138291629315O22935294630013N2/29126291429239/DMC9011704317043122919170431159033363DMO/1818186752057/H2O1007538475238341897601434029408321預(yù)熱段能量計算CH3OH吸熱TH213PPOHCCCNQ85838J/（MOLK）29058174PC64825398K1TJ/（MOLK）98254612PC120648552K325J/MOLGLH4101352955（85838398325104489825552）OCQ35225KJ/H6進料段氣體吸的熱量為（6265914506093867氣體TPICN293158230195588）（12025）2123KJ/H2931660522521237348KJ/H總Q氣體OHC361011需要的水蒸汽的質(zhì)量流量為HKGMOH/2438104342總322反應(yīng)段能量計算表33各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓物質(zhì)COH2OCH3OHDMCDMO標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓/KJ/MOLFH110525285832386661119699466111928583110525223866309175KJ/MOL主）F69946285832（11052523866）28692KJ/MOL副）F3221主反應(yīng)能量計算主反應(yīng)COOHC2323H12計算如下HKJCNCNPOPCPOHC/10671205936210352932981206485184648745C5432GL1P123同理HKJ/1089212023489014081257645369153690343圖31主反應(yīng)變化歷程3H2GODMC10ATM12022123GOCLH10ATM120H1H2LOLDM1ATM25標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓HF（主）23GL1ATM25HKJNDMC/102371089210679556955331F主）3222副反應(yīng)能量計算2323CHO2H同理HKJ/1087612057348210352931298465648074355HKJ/1084120234890256557354KJNDMO/791084108762635534F5副）反應(yīng)放的熱量為HKJ/102459231Q6665反應(yīng)段需要用的冷凝水的質(zhì)量流量為/83,2KGCOHMP圖32副反應(yīng)變化歷程645標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓HF（副）H2GODM10ATM12010ATM1202123GOCLH10ATM1202LOLDM1ATM251223GCOLH1ATM25HKGCQMOHP/1076951084258033,23223冷凝段能量計算反應(yīng)釜的出口物料（120）冷凝到47時各種物質(zhì)釋放的能量計算（1）甲醇CH3OH釋放的能量HKJQ/092447682593013256481024685164（2）CO、O2、N2、DMO放的能量HKJQ/10674712073852160529438596862（3）DMC釋放的能量HKJQ/1046935264701273104369012259（4）H2O釋放的能量HKJ/1059716704027538601448102349854將反應(yīng)釜的出口物料冷凝到47時物料所釋放的能量為HKJQ/1074210597416016709324653所需的冷凝水的質(zhì)量流量HKGCMPOH/10548247108T336,2表34能量衡算表位置預(yù)熱段（吸熱）反應(yīng)段（放熱）冷凝段（放熱）需要加熱或冷凝的物質(zhì)CH3OH、CO、O2、N2反應(yīng)熱CH3OH、CO、O2、N2、DMC、DMO、H2O加熱或冷凝介質(zhì)水蒸汽水水進口溫度/120飽和蒸汽2525出口溫度/120飽和液體8047總能量KJ/H73481062245110677472106介質(zhì)的質(zhì)量流量KG/H33421039766103115410333反應(yīng)器設(shè)計331計算反應(yīng)體積（1）反應(yīng)如下COOHC2323H12兩個反應(yīng)的速率方程分別為5HGMOL/,PRT/10589EXP103674R05O93C1402M5124317784522其中R1，R2主副反應(yīng)反應(yīng)速率R氣體常數(shù)T溫度，PI各組分分壓，MPA上述反應(yīng)速率方程是以單位催化劑為基準(zhǔn)，故按下式計算（其中指甲醇的轉(zhuǎn)化率；最終轉(zhuǎn)化率，為02；甲醇進料摩爾流量）總反應(yīng)如下2CH3OH144CO1/2O2056CH3O2CO044CH3COO2H2O分別用組分A、B、C代指甲醇、CO、O2（以下均是），則（1）（2）（2）物料衡算如下表35物料衡算表097；,則將各式代入進料出料物質(zhì)KG/HKMOL/HN/KPAKG/HKMOL/HCH3OH5398327516869770180918327543294561352955CO1754455826265914067186807371687117046025418O21619497750609300542654982513522784422587N22429246586758800930294255824292465867588CH3O2CO841729693526CH3COO286712373485H2O30061981670113上式例用MATLAB軟件進行積分6，如圖1、圖2所示。所編程序如下FXINLINE1/739941081832751X/101755X1402680737131958X/101755X09535498254582X/101755X000590761041832751X/101755X0728680737131958X/101755X10315498254582X/101755X0172I,NQUADFX,0,02圖33MATLAB積分結(jié)果所得結(jié)果即為4按百分之一負載量計算，即需催化劑質(zhì)量為人5484KG。已知催化劑堆密度07G/CM3則78343催化劑裝填的時候，用惰性填料稀釋，按20倍稀釋裝填已知床層空隙率038，則5為了減少催化劑床層徑向溫度差，并且單位床層體積具有較大的傳熱面積，通常反應(yīng)器列管直徑都比較小,多為2035MM，這里選取規(guī)格3525。且為了能滿足列管內(nèi)的活塞流模型，選取高徑比為20，故裝填高度為6M。6、管數(shù)N62515，取626。332計算反應(yīng)器直徑78查得塔經(jīng)的計算公式有21BNTDC式中D殼體內(nèi)徑，M；T管中心距，M；橫過管中心線的管數(shù)；CN管束中心線最外層管的中心至殼體內(nèi)壁的距離B；MDT9045368132一般取,取2MDB504312管子按正三角形排列如下圖圖34反應(yīng)器列管排列示意圖則橫過管中心線的管數(shù)為NC1可得2875621CN所以，可得，圓整后取反應(yīng)器外徑MD1279504104為1300MM。催化劑填充高度為6M，反應(yīng)器上下留有一定空間，故取反應(yīng)器筒體高度為7M。333反應(yīng)床層壓降9式中P壓力，PAFM修正的摩擦系數(shù)；流體密度，KG/M3；U0空塔線速，M/S，因物料粘度較小，取3M/S；DP催化劑顆粒直徑，M；床層空隙率；H床層高度，M；流體的絕對黏度，PASA、B系數(shù)，采用ERGUN提出的數(shù)值，A175，B150。而取查各組分的粘度后計算混合粘度為則334機械強度的計算和校核10111設(shè)計的選材考慮到使用溫度、需用應(yīng)力、壓力及材料的焊接性能等，在設(shè)計中選取殼體、列管、管板、封頭、法蘭、支座、折流板材料為Q235A。2筒體的計算根據(jù)流體進出口溫度，選擇流體的設(shè)計溫度為450K，設(shè)計壓力為11111MPA,材料為Q235A（化工設(shè)備機械基礎(chǔ)），焊接方式選為雙面焊對接接頭，100無損探傷，故焊接系數(shù)1；