-
年产
2
万吨酯交换法合成碳酸二
甲酯反应工段的初步设计
第
1
章
总论
1.1
概述
1.1.1
产品的性质及特点
碳酸二甲酯（
Dimethyl
Ca
rbonate
，简称
DMC
）是一种
无色透明、有刺激性气味的
20
20
d
n
4
D
液体，
相对密度
（
）
为
1.0694
，
折射率
（
）
为
1.3687
，
熔点为
2-4
℃，
沸点
90-91
℃，
< br>可燃，微溶于水，略带香味，无毒。与水可形成共沸物，能以任何比例与有机溶剂醇、
酮、酯等混合，是一种优良的溶剂。是近年来受广泛关注的环保型绿色化工产品。碳酸
二甲酯的化学性质很活泼，
易与各种羟基化合物反应，可代替剧毒的光气、硫酸二甲酯
及氯甲烷等作羰基化剂和甲基化剂，是很重要的有机合成中间体。
碳酸二甲酯具有无毒、蒸发速度快的特点，且与其它溶剂有很好的相溶性。西欧已<
/p>
把它列为非毒化学品，大力开发它作为溶剂方面的应用，如作为油漆、涂料的溶剂、高
能电池用溶剂、制胶水用胶粘剂、医疗生产用溶媒等，也可用作喷雾剂。
以它为原料生产下游产品，副产物可以得到循环利用，满足化工清洁生产要求。由
于
DMC
分子结构中含有甲基，羰基等
多种官能团，
因而具有很高的化学反应活性。近年
来，
对它的衍生物进行的研究开发工作已取得了突破性进展，
使
DMC
的应用领域不断扩
大并逐层渗透。从一方面来
说，
DMC
主要用于替代对健康与环境有高度危害的光气和硫<
/p>
酸二甲酯等化学原料进行羰基化、甲基化、甲酯化和酯交换等化学反应。另一方面，以
DMC
为原料可以制备出多种附加值极高的精细化学品，这在医药、
农药、化学试剂、染
料、食品增香剂、电子化学品等领域获得广泛应用，现已发展成一类
以
DMC
为原料的化
工清洁生产新技术
。除此之外，
DMC
作为溶媒、溶剂、和汽油添加剂也正在步入
实用化
生产中。综上所述，
DMC
被
誉为
21
世纪有机合成的一个“新基块”
。
1.1.2
世界
DMC
发展现状
DMC<
/p>
的研究开发过程大致经历了四个阶段。最初阶段是
20
世纪
20
年代，由
Hoo
d
Mundor
用光气和甲醇合成了
DMC
，以后又改进为由光气和甲醇钠反应合成
DMC
。这一阶
段的合成只能维持小规模工业化生产，而且这些制备方法需用光
气，操作安全要求高，
原料剧毒、工艺复杂、腐蚀设备、污染环境，已经逐步被淘汰。第
二阶段是
Ugo
Romano
在长期研究羰基化的基础上，于
19
79
年研究成功由
CO
、
0
2
和甲醇液相羰基化生产
DMC
的技术，
20
世纪
80
年代中期，意大利
ENI
公司首先实现工业化。这一时期
DMC
合成技
术和应用研究逐步深人，是
DMC
研究的重要阶段。第
三阶段是
20
世纪
80
年代末到
90
年代初的大力发展阶段。
这一阶段各大公司纷纷推出了自己的羰基化、
酯交换等非光气
< br>法
DMC
生产技术和研究成果。第四阶段是进人
21
世纪，酯交换法大力发展，大吨位的
装置在
国内外一套接一套投产，下一阶段将是酯交换法原料路线多元化发展阶段。
DMC
各生产方法优缺点比较见表
1-1
。
表
1-1
DMC
各生产方法优缺点比较
工
艺
光
气
法
优
点
<
/p>
(1)
可工业化生
产；
< br>
(2)
产率高。
(1)
原料便宜易
尿
素<
/p>
醇
解
法
得；
和；
好。
氧
化<
/p>
羰
化
法
(1)
原料便宜易
得；
(2)
对
环
境
友
好。
需在中压下操作。
(1)
直接醇解法反应效
(2)
间接醇解法工艺流
(2)
工艺条件温
率低；
(3)
对
环
境
友
程较长。
缺
点
<
/p>
(1)
光气剧毒，
且不易存
放和运输；
(2)
副产物
HCl
腐蚀性
强，环境污染严重。
(1)
已实现工业
酯
交
换
法
化；
(2)
产率较高；
< br>(3)
清洁生产，
对环境友好。
(1)
原料成本受石油价
格影响大；<
/p>
(2)
生产规模和利润受
副产物限制。
目前
DMC
的生产主要集中在中国、美国、日本、意大利、德国等国家，
2
006
年世
界
DMC
< br>总的产能达到
31.2
万吨，
总
产量达到
22.22
万吨。
其中美国约
占世界总产量
26%
以上，其次为中国，
西欧和日本。中国在经过
2002
到
2004
年的两轮高速度建设和改造
后，
DMC
的产能总量以
9
万吨位居世界
之首。从产量来看，美国以
5.8
万吨居于各国之
首。世界各国碳酸二甲酯生产产能及产量见表
1-2
。
表
1-2 2006
年世界各国碳酸二甲酯生产产能及产
量
国家
中国
美国
西欧
日本
印尼
南美
其他
合计
产能
/
万吨
9
7.5
4
5
1.2
1.5
3
31.2
产量
/
万吨
5.4
5.8
3.14
3.96
0.92
1.15
1.85
22.22
DMC
的生产厂家主要有美国的通用电气公司（
GE
公司）
、意大利埃尼公司、日本三
菱化学公司以及日本宇部公司
等，
见表
1-3
。
其中美国
GE
公司是目前世界上最大的
DMC
生产厂家，其生产能力约占世界
DMC
总产能的
20%
；其次是日本三菱化学公司和日本宇
部兴产公司。
表
1-3
国外主要碳酸二甲酯生产企业基本情况
生产厂家
国
别
美
国
装置所在
地
技术
液相氧
化羰基
化
Kitakyus
hu
，
Fukuoka
宇部公
Ube
，
Yamaguch
i
司气相
氧化羰
基化工
艺
意
Ravenna
，
液相氧
Emilia-R
omagna
化羰基
化工艺
利
1200
0
1500
0
能力
/
吨
6000
0
通用电气公司
Mitsubishi
Chemical
Corporation
(
三菱化学公
司
)
Ube
日
本
1500
0
Industries
，
日
Ltd.
(
宇部公司
)
Enichem
(
埃尼公司
)
本
Synthesis SPA
大
近年来，
DMC
年产量呈大幅度的增长趋势，预计
2010
年，世界
DMC
的总年产能力
会达到百万吨以上。国外
DMC
生产企业的产品丰富，产业链长，生产技术以液相氧化羰
基化为主。其中美国和西欧各国的
企业产能较大，而日本的
DMC
企业则比较多，而且技
术和成本上都具有较大优势。
1.1.3 <
/p>
我国碳酸二甲酯
(
DMC
)
发展现状
我国
DMC
产品开发始于
20
世纪
80
年代初期，
早期生产工艺均为
光气化法，
装置规
模一般都为
300-
500
吨
/
年，生产技术基本上都是企
业自主开发的。
90
年代以后，各大
高
校和科研院所相继对非光气法
DMC
生产工艺进行了开发研究。
通过
20
多年的研究和
实践，我国
DMC
的生产工艺有了较大的改进。
200
3
年山东泰丰矿业集团有限公司在国
内首先建设一套设计能力为
10000
吨
/
年的碳酸二甲酯生产装置，
到
2007
年生产能力已
达
14000
吨
/
年，
各项技术经济指标均达到甚至超过设计
指标，
由于产品质量十分稳定，
受到国内外客商的青睐。
2007
年，光气法
DMC
< br>生产装置全部停产；液相氧化羰基化工
艺得到初步应用，形成
4000
吨
/
年的工业化生产装置
；尿素法也已实现工业化生产，
装
置规模为
5000
吨
/
年；
酯交换法工艺得到大规模的发展，
产能之和约占总量的
90%
以上，
已经成为我国
DMC
生产的主流工艺。
国内目前有
30
余家企业将碳酸二甲酯列入中长期发展规划，
年产总量为
30
万吨以
上。预计
2020
年将形成
150
万吨
/
年产能，如采用酯交换法生产碳酸二甲酯工艺，则可
联产
126
万吨
/
年丙（乙）二醇，同时可将
73
万
吨
CO
2
变废为宝，实现节能减排。国
内
最大的
DMC
生产企业是山东石大胜
华化工股份有限公司，年产能约为
3.6
万吨
< br>/
年。其
次是河北新朝阳化工股份有限公司、
铜陵金泰化工实业有限责任公司、
东营市海科新源
化工有限责任公司、锦西炼油化工总厂华亿实业总公司等。
2007
年，国内主要碳酸二
甲酯生产厂家产量总和大约在
12.6
万吨
/
年左右。
另有一些生产厂家，如上海吴淞化工厂、辽宁阜新有机化工厂、江苏吴县农药厂等<
/p>
因生产规模小、成本高、原料供应以及环保等原因，均已处于停产状态。
< br>
1.1.4
建设意义
目前，
DMC
最大的用途是作为合成聚碳酸
酯（
PC
）主要中间体。聚碳酸酯是一种性
能优良的工程塑料，主要用于制造光盘、高级汽车零部件、镜片和建筑材料等，市场容
量和潜力很大，
2001
年我国
PC
进口
26.6
万吨，
< br>2003
年进口
53.3
万吨，
2004
年超过
70
< br>万吨。在“十五”后我国聚碳酸酯的生产能力将达到
30
万吨左右，届时仅此一项用
途对
DMC
的需求将达到
12
万吨左右。
DMC
另一潜在的巨大用途是替代
MTBE<
/p>
作汽油添加剂。由于
MTBE
在环境中不
降解，
所以为了环保的需要，在世界范围内，汽油中
MTBE<
/p>
的含量将逐渐减少。研究发现，在
现行的汽油中加入
DMC
和
MTBE
混合物，
并不影响汽油技术指标。
表
1-4
国内主要碳酸二甲酯生产企业
生产厂家
山东石大胜华化工
股份有限公司
河北新朝阳化工股
份有限公司
铜陵金泰化工实业
有限责任公司
东营市海科新源化
工有限责任公司
辽宁锦西天然气化
工有限责任公司
锦西炼油化工总厂
华亿实业总公司
山东泰丰矿业集团
河北唐山朝阳化工
公司
湖北兴山兴利华化
工有限公司
省
份
山
东
河
北
安
徽
山
东
辽
宁
辽
宁
山
东
河
北
湖
北
工艺技术
酯交换法
酯交换法
酯交换法
酯交换法
酯交换法
酯交换法
酯交换发
酯交换法
液相氧化
< br>羰基化技
术
产能
/
万
吨
3.60
1.80
1.40
1.20
1.50
1.00
1.00
0.60
0.50
由于含氧量的差别，添加
1
份
DMC
相当于添加
3.57
份
MTBE
。从经济性来看它们是
相当
的。由于受异丁烯资源的限制，我国
MTBE
的生产规模普遍偏
小，生产成本较高，
在数量上也很难满足市场需求。若加紧
DM
C
在汽油添加剂方面的推广试验工作，
DMC
< br>作
为汽油添加剂有很好的前景，
DMC
< br>的消费量也将会有较大的发展。国内外各大石化公司
积极研究添加
DMC
的汽油配方和行车试验，
一旦研究成功，
仅此一项用途对
DMC
的需求
量将达到百万吨数量级。
国外的
DMC
消费情况是
50%-60%
用于取代剧毒的光气，制造聚碳酸酯、西维因、呋
喃丹、苯甲醚等，
20%-30%
用于制造环丙沙星等特殊用途的新产品，其余
10%-20%
用作
溶剂。
近几年来，由于
DMC
下游产品——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
DMC
市场需求量的走高，
2009
年，
DMC
国际市场
需求量
约
60
万吨，国内为
20
万吨。预计国内外
DMC
的需求将以
10
％至
20
％的速度递
增，到
2012
年国内需求量将达
40
万吨以上，国外将达到
100
万吨。
1.1.5
产品市场分析
国内外
DMC
主要供应生产厂家如表
1-5
< br>，表
1-6
所示。
表
1-5 2008
年国外
DMC
主要生产厂家产能
公司
GE
公司
Mitsubishi
Chemical
< br>Corporation
(
三菱化学公
< br>司
)
Ube
Industries
，
生产能力
/
吨
/
年
60000
生产方法
酯交换法
15000
15000
液相氧化羰基化
法
Ltd.
(
宇部兴产公
司
)
Enichem
Synthesis
SPA
(
埃尼公司
)
德国
BASF
法国
SNPE
美国
PPG
3000
2000
1000
产能
/
吨
/
年
3.60
1.80
1.40
1.20
光气法
光气法
光气法
12000
液相氧化羰基化
法
表
1-6 2008
年国内
DMC
主要生产厂家产能
生产厂家
山东石大胜华化工股
份有限公司
河北新朝阳化工股份
有限公司
铜陵金泰化工实业有
限责任公司
东营市海科新源化工
有限责任公司
生产方法
酯交换法
酯交换法
酯交换法
酯交换法
辽宁锦西天然气化工
有限责任公司
锦西炼油化工总厂华
亿实业总公司
山东泰丰矿业集团
河北唐山朝阳化工公
司
湖北兴山兴利华化工
有限公司
1.2
设计依据
1.50
1.00
1.00
0.60
0.50
酯交换法
酯交换法
酯交换发
酯交换法
液相氧化羰基
化技术
本设计是按照齐齐哈尔大学化学工程与工艺专业下达的
《毕业设计任务书》
和化工
设计国家标准：
GB/T 2395
6-2009
《化工设计说明书编写规定》
、
< br>GB/T 4756-1998
《化
工工程设计》
、
GB/T 265-2001
《化工工艺
设计手册》
，以及齐齐哈尔大学实践教学与设
备管理处颁发的《
齐齐哈尔大学本科毕业生设计（论文）工作手册》
，根据设计要求并
查阅大量的中外文献后而进行设计的。
1.3
厂址选择
1.3.1
概述
根据
D
MC
的初步市场分析及生产
DMC
的原
料来源等因素，
我们拟为大连西太平洋石
油化工有限公司设计一
年产
20000/a
碳酸二甲酯的分厂。
以该公司主要产品丙烯制得的
环氧丙烷为原料，通过酯交换法生产
DMC
。
DMC
分厂采用环氧丙烷
和
DMC
生产基地联合
建设，具有潜在
的经济效益，使公司产品更加多元化，具有可观的开发前景。拟定
DMC
分厂厂址为东经
121.
84
°，
北纬
38.98
°，
位于大连西太平洋有限公司西南方向，
与公
司主厂区衔接，占地面积
3910.8
m<
/p>
，分厂厂区地处天然不冻港——大连湾的内陆，地
面平坦宽阔，与
海岸线及公路线毗邻，具有陆海空运输优势。
2
1.3.2
大连西太平洋石油化工有限公司
1.3.2.1
总厂简介
大连西太平洋石油化工有限公司
,
简称
WEPEC
，是经国务院批准、由中法股东共同
投资兴建的我国第一家大型中外合资石化企业。
公司成立于
19
90
年，
1992
年动工建设，
1996
年开工投料试车，
1997
年全面转入正常生产，股东为大连市建设投资公司、中国
中化集团公司、
中化（香港）石油国际有限公司、法国道达尔股份有限公司
(TOTAL)
、
中国石油天然气股份有限公司。
厂区位于风景秀丽
的大连经济技术开发区海青岛，
总投
资
10.13
亿美元，占地面积
2.5
平
方公里，年加工原油能力
1000
万吨。
公司建有
16
套先进的生产装置和完善的公用工程系统、辅助生产设施，以加工高
硫原油为主，产品全部加氢精制，形成了
90#
、
93#
、
95#
、
97#
系列无铅汽油、
-2
0#
、
-10#
、
0#
、
+5#
轻质柴油、军用柴油
、航空煤油、石脑油、液化气、聚丙烯、硫磺、燃
料油、高等级道路沥青、改性沥青等十
余个品种、三十余个牌号的产品生产能力，各种
产品畅销国内市场和日本、韩国、朝鲜、
新加坡、泰国、印尼、澳洲、地中海等十多个
国家和地区。
1.3.2.2
总厂生产状况
公司主要以加工高硫原油为主，原油资源来源广泛，遍及东南亚、中东、非洲、美
洲等世界各个地区。目前，公司已经炼制了世界上不同地区的五十多个原油品种。
< br>
公司原油通过距离公司
5.6
公里的大连新港港务公司原油码头进行输转。
良好的自
然条件和对原油品种具有较强的适应性等优势，
< br>使公司可以更好地利用世界各地的原油
资源，降低原油采购成本。
公司拥有常减压蒸馏、重油催化裂化、催化
重整装置、煤柴油加氢精制、馏分油
加氢精制、重油加氢脱硫、制氢、气体分馏、甲基叔
丁气醚、烷基化、聚丙烯、硫磺回
收以及正在实施建设的加氢裂化、
柴油加氢等十几套高水平的生产装置，
及完善的公用
工程系
统和辅助生产设施，其中
1000
万吨
/
年常减压蒸馏、
300
万吨
/
年重油催化裂化、
200
万吨
/
年重油加氢脱硫、
10
万吨
/
年硫磺回收等均为目前中国单体加工
能力最大的生
产装置之一，形成了以加工高含硫原油为主体、以催化裂化为中心，兼备高
硫、低硫两
条加工工艺路线，并以常减压蒸馏、重油加氢脱硫、重油催化裂化组合工艺为
特色的深
加工、大负荷、全加氢型先进加工工艺。
1.3.3
分厂厂区概况
1.3.3.1
厂区地理位置
公司位于大连经济技术
开发区，
大连经济技术开发区是经国务院批准的中国第一个
国家
级开发区，
以中国北方最具开放特色的城市——大连为依托，
以
东北及内蒙古东部
地区为腹地，是大连、辽宁和东北经济发展和对外开放的龙头。
DMC
分厂位于大连开发工业区，气候湿润
温和，与公司主厂区衔接紧密，地处大连湾内
陆，地面平坦，资源丰富，市场潜力巨大，
与海岸线及公路线毗邻，有丰富的水资源作
为工业用水，并且具有极其优越的陆、海、空
运输条件。
1.3.3.2
建厂地点的自然条件
开发区厂区主要有以下几个特点：
地下水源充足。开发区北临辽南最高山——大黑山，海拔
663
.6
米，南临黄海，区
内地低山丘陵平原间列分布，总体呈北高
南低之势，平均地面高程
50
米。区内无常年
< br>性河流，只有几条季节性的时令小河，平均径流系数约为
0.33
，大气降水是形成浅层
地下水的主要垂直补给源。
工业用水资源丰富。大连海域海面面积
3
万多平方公里，海岸线长
1906
公里。港
< br>湾岛屿众多，大连开发区海岸南部为黄海大连湾，湾面开阔，海底平均坡度
0.1
%
，水
深小于
10
米，为积极交替不冻海湾。大窑湾潮位最高潮位置
4.06
米，平均潮位
2.14
米，最低潮位
-
0.66
米，平均潮差
2.10
米，平
均高潮位
3.17
米，最大潮差
3.39
米，
平均低潮位
< br>1.07
米。开发区海岸线长
73
公里，为大连南岸黄金海岸的一部分，海域自
然条件良好，
发
生洪涝灾害的可能性极小，
且能够为
DMC
分厂提供丰富的工业用冷却水。
1.3.3.3
厂区气象特征
大连开发区地处辽东半
岛南端，
三面环海，使气候具有海洋性特点，总的特点是温
和湿
润，夏无酷暑，冬少严寒，春秋晴日多，光照充足，气候宜人。属北温带半湿润气
候。<
/p>
气温：
年温度在
-
14°C
-
28°C
之间，
年均
10°C，
最
高温度
35.3°C(1972.6.10.)，
最低温度
-
21.1°C(1970.1.4)。
光
照充足，
全年日照时数约
2600
小时
，
年蒸发量
1548.1
毫米
(1951-1980)
，陆面蒸发量在
415
毫米左右，干旱指数为
1.53
。
风速：年平均风速
3-6
米
/
秒，主导风向
N25%
(1
月
)
，
S
E24%(7
月
)
，最大风速
30
米
/
秒
(SSE1955.7.1)
，
季风明显，夏季常
受太平洋副热带高气压和江淮气旋的影响，
多
南风和西南风，冬
季偏北风，春秋两季南北风各有交替，全年无霜期
190
天。<
/p>
降水：
降水集中，
< br>6
、
7
、
8
、
9
月份降水占全年降水量的
74%
，
降雨量年均
687
毫米，
年平均降雨天数
79<
/p>
天，
日最大降雨量
171.1
毫米
(1955.7.17)
，
< br>
一次连续最大降雨量
249.9
毫米
(1983.7.28-7.31)
，最大小时降雨量<
/p>
67.8
毫米
(1967.8.21.7
:30-8:30)
。
湿度：年平均相对湿度
64-72%
，平均绝对湿度
11
毫巴。气候比较适
宜。濒临大连
湾，火险等火险等灾害发生率较小。
1.4
设计规模与生产制度
1.4.1
设计规模
年产
20000
吨碳酸二甲酯反应工段初步设计，年
开工天数
300
天，即开工
7200<
/p>
小
时
/
年
。
1.4.2
生产制度
（
1
）生产纪律
1
所有用电工段必须确保触电保安器运转正常。
2
所有消防器材必须到期检查，落实专人保管，进行职工消防演练。
3
所有设备工段，要经常检查其工作性能情况，确保性能正常，不带
病作业。
4
所有机械操作工一律理短
发，统一工作服，进车间必须配戴安全帽。
5
特殊工种作业人员必须穿戴劳动保护服装。
（
2
）操作规程
1
操作工必须熟练掌握分管区域现场的生产工艺；
2
正确使用生产设备，严格按操作规程进行；
3
负责生产现场阀门开关的操作和初步确认；
< br>
4
对岗位现场进行危险源识别；
5
全面负责分管区域生产现场的卫生。
6
严格按照工艺要求进行操作，并按规定对设备，管道，现场指
示仪表进行巡回检查，
以便及时发现安全隐患并处理。
（
3
）安全生产
1
加强明火管理，厂区内不准吸烟。
2
生产区，不准未成年人进入。
3
不准使用汽油等易燃液体擦洗设备、用具和衣物。
4
安全装置不齐全的设备不准使用。
5
不是自己分管的设备、工具不准动用。
6
检修设备时安全措施不落实，不准开始检修。
7
停车检修后的设备，未经彻底检查，不准使用
。
8
禁止违章操作和冒险作业。
1.5
原料与产品规格
1.5.1
原料及辅助材料
表
1-7
为本项目的原料及辅助物料表。
表
1-7
原料及辅助材料表
序
号
1
2
3
4
名称
环氧丙
烷
甲醇
二氧化
碳
邻二甲
苯
规格
工业一
等品
工业优
等品
工业优
级品
数量
/
吨
/<
/p>
年
来源
运输
13324
总厂
管道
14572
大连
汽车
10068
总厂
管道
大连
汽车
1.5.1.1
环氧丙烷
本工程年需环氧丙烷
13324
吨。质量要求符合
GB/T144
91-2001
中的一等品要求。
国内环氧丙烷的主要生产厂家
有齐鲁石化、扬子石化、山东东大、滨化、锦西石化、沈
阳金碧蓝、河北无极冀东、惠州
南海石油化工、宁波镇海石化等。本工厂环氧丙烷的用
量较小，可通过管道从总厂直接运
过来，工程投产后有充足的环氧丙烷原料供应。
表
1-8
环氧丙烷技术要求（
GB/T
14491-2001
）
项目
指
标
优等品
色度（铂
-
钴色号）
< br>/
号
≤
酸度质量分数
（以乙酸
计）
/%
≤
5
0.003
一等
品
10
0.00
6
合格品
20
0.01
0.10
0.10
0.30
水分质量分数
/%
0.02
0.04
≤
醛质量分数（以丙醛
计）
/%
≤
0.010
0.03
0
环氧乙烷质量分数
/%
0.01
0.10
≤
1.5.1.2
甲醇
本工程年需工业甲醇
14572
吨，
质量要求符合
GB338-2004
优等品的要求，
如表
1-9
所示，该原料属于一般大宗化工产品，
在大连周
边地区都能购买到，完全能够满足本工
程的需要。运输采用汽车运输方式。
表
1-9
甲醇技术要求
（
GB
338-2004
）
指
标
项目
优等品
一等
品
0.15
合格
品
—
水份
/%
0.10
≤
酸的质量分数（
< br>HCOOH
）
/%
≤
≤
羰基化合物的质量分数
(HCHO)/%
≤
≤
1.5.1.3
二氧化碳
本工程液体二氧化碳年需求量为
10068
吨，
质量要求符合工业级（≥
99.9%
）
要求。
可直接利用总厂的废气回收得到的二氧化碳，通过管道可
输送至本工程的生产装置中，
完全能够满足本工程的需要。
0.003
0.005
0.0015
0
8
0
5
或碱的质量分数
(NH
3
)/%
0.0002
0.000
0.001
0.002
0.005
0.010
—
乙醇的质量分数
/%
供需双
方协商
表
1-10
二氧化碳技术要求（
GB/T
6052-93
）
项目
二氧化碳含量
< br>（
V/V
）
，
< br>10
≥
?
8
指标
优级品
一级品
合格品
99.8
0.05
99.5
0.2
99.0
0.4
—
游离水含量（
m/m
）
，
10
< br>
≤
?
2
油分
不得检
不
得检
出
气味
1.5.1.4
催化剂
出
—
无异味
无异味
本工程生产所用催化剂为固体
碱催化剂。其物理状态为固态，其中不含重金属、
放射性物质，不污染环境。生产碳酸丙
烯酯的催化剂
A
年用量为
1.06
吨，市场供应充
足，汽车和火车运输。生产碳酸二甲酯的催化剂
B
年用量为
1.14
吨，市场都有供应，
运输采用火车和汽车两种运输方式。
1.5.2
产品
< br>主产品为碳酸二甲酯，副产品为
1
，
2-
丙二醇，具体如表
1-11
所
示。
表
1-11
产品表
序
号
1
名称
碳酸二
甲酯
规格
单
数<
/p>
20
纯级品
t/a
54
8
17
t/a
40
0
销售
运输方
地
北方
地区
式
汽车
位
量
2
1
，
2-
丙
工业一
二醇
级品
北方
汽
车、
地区
火车
1.5.2.1
碳酸二甲酯
本工程主要产品为碳酸二
甲酯，
其年产量为
20548
吨，
质量要求符合
YS/T-672-2008
纯级品的要求，碳酸二甲酯技术要求如表
1-12
所示。该产品
可销往江浙等地，主要运
输方式为海运。
表
1-12
碳酸二甲酯技术要求
（
HG/T3934-2007
）
项目
外
观
碳酸二甲酯，
%
水份，
%
甲醇含量，
%
色度
< br>(
铂
-
钴色
号
)
，号
相对密度，
g/cm
1.5.2.2
丙二醇
3
指标（摩尔分率）
一级品
优级品
纯级品
无色透明液体，无可见杂质
99.5
99.8
99.8
≤0.1
≤0.050
≤0.0020
≤0.20
≤0.050
≤0.0020
10
5
1.071±0.005
5
本工程副产品为
1
，
2-
丙二醇，
其年产量为<
/p>
17400
吨，
质量体系符合
ISO9001
：
2000
一级品标准，丙二醇技术要求如表
1-13
所示。该产品可销
往东北地区，主要运输方式
为海运。
表
1-13
丙二醇技术要求（
ISO9001
：
2000
< br>）
指标
项目
外观
含量
/%
≥
水份
/%
≤
医药级
工业优级
品
工业一级
品
无色透明粘稠液体
99.5
0.2
99.5
0.1
99.0
0.2
第
2
章
工艺设计与计算
2.1
工艺原理
二十世纪九十年代初期，美国
Tex
aco
公司研究了以环氧烷为耦合剂间接法合成碳
酸二甲酯的方
法。
该方法称为酯交换法，
反应分为两大部分，
环加成反应和酯交换反应，
反应式如下
:
与甲醇氧化羰基化法相比，酯交换法
(
以环氧烷为耦
合剂的
CO
2
和甲醇间接
合成法
)
具有收率高、腐蚀性小、反应条件温和、过
程无毒等优点。由于该过程所用的
原料环氧乙烷或环氧丙烷的价格受到地域的限制，其经济效益受到潜在的影响。
O
O
C
CH
2
CO
2
+
HC
R
Cat
O
HC
R
O
CH
2
该技术最初由华
东理工大学研究，
其技术核心是采用耦合技术
（催化反应精馏和
恒
沸精馏）
，据华东理工大学称，在全国范围内已转让
8
家，并建成投产，但生产规模不
大。另外天津
大学、浙江大学、上海化工研究院等均进行了这方面的研究，但均未能开
车成功。
在国外，虽然已经有利用酯交换生产
DMC
的小试，并且已经取得成功，但尚没有进
行工业化生产的厂家。
山东泰丰矿业集团有限公司是较早使用酯交换工艺的生产厂家
，生产规模达到
10000
吨
/
年碳酸二甲酯（
DMC
）
，并且实现了从小规模到工业化生产的飞跃。碳酸二甲
酯产量已经由最初的
6000
吨
/
年，扩产
到目前的
12000
吨
/
年，将过去的间歇精馏改为
连续精馏，大大地降低了能耗；引进特殊工艺，使
产品的转化率得到了极大提高；增加
特殊设备，实现了稳态操作，优化了酯交换法生产工
艺过程，市场前景相当乐观。
2003
年
10
月，山东泰丰矿业集团有限公司建成
10000
吨
/
年碳酸二甲酯（
D
MC
）装置，经过
几年的改进，系统运行良好，产品质量稳定，
各项技术经济指标均高于设计指标。
2.2
工艺路线的选择
2.2.1
工艺路线的比较
光气法：技术古老，物质有毒，严重腐蚀设备等因素，不具有工业化前景。
氧化羰基化法：
20
世纪
80
年代初，意大利的
EniChem
公司实现了以
CuCl
为催化
< br>剂的由甲醇氧化羰基化合成
DMC
工艺的商业化，这是第
一个实现工业化的非光气合成
DMC
的工艺。然而，
DMC
羰基合成技术目前国内还没有，原来报道的湖北和重庆的装置
都因为工程技术问题停运，实际上还是一个技术问题特别是催化剂的寿命与选择性问
题。
国际上只有意大
利的艾尼公司实现了羰基合成工业化，
但是也有腐蚀问题不好解决
的不足。
尿素法：
尿素法技术很新，
中国科学院山西煤炭化学研究所设计的一种新型的反
应
工艺技术正在进行中试，但国内未有实现工业化的报道。
<
/p>
酯交换法：
酯交换法是目前国内工业化做得最好，
华东理工大学已经转让数套大型
工业装置（单套
5
万吨
/
年）
，
DMC
与
1
，
2-
丙二醇联产。其他研究单位还未见真正成功
的工业化应用。另外，河北唐山朝阳化工公司在华东理工大学技术的基础上进行完善，
形成了自己的独特
DMC
联产工艺技术，
并成为国内的
DMC
行业领头羊，
该公司也对外转
让
DMC
酯交换技术。
浙江大学也对
PC
与甲醇酯交换联产<
/p>
DMC
和丙二醇进行
7
< br>研究开发，
已有两套
300
吨<
/p>
/
年中试装置，但均未能开车成功正常生产。
天津大学、华南理工大学、
上海化工研究院、杭州化工研究院、南京化工研究院、西
南化工设计研究院、山西煤化
工研究所等
60
< br>余个单位在从事碳酸二甲酯的研究工作，国家各部委及地方各部门已投
入研究经费
累计达到
l0000
万元以上；
到目前
为止这些研究单位都没有中试以上的正常
生产的工业化装置，只有华东理工大学的碳酸二
甲酯生产技术是成熟的。
据悉，
Sh
ell
公司最近开发了一种以环氧丙烷为原料生产
DMC
并以
DMC
为原料生产
PC
的新工艺，该工艺可以明显降低投资和操作费用，与氧化羰基化工艺相比，每吨<
/p>
PC
生产成本降低
300
美元；此工艺利用了温室效应气体二氧化碳，是一种环境友好工艺，
可以减少<
/p>
10%
碳化物排放。
< br>表
5-1
列出了不同生产规模技术经济指标的对比内容。
中山东泰丰矿业集团有限公
司酯交换法生产
DMC
装置按
10000
吨
/
年计算，
湖北利川市化肥厂
DMC
装置能力为
4000
吨
/
年，其它装置能力按
8800
吨
/
年
DMC
计。为便于比较，将原资料中以美元计价的折
算成人民币，汇率按
1
：
8.5
。
表
2-1
工艺方案技术经济对比表
单位：
万元
山
东
湖
北
序<
/p>
号
方
泰
丰
利
川
国外
案
矿
业
市
液
酯
< br>交
有
限
基
化
国
外
国
外
液
相
气
相
羰
基
羰
基
化法
化法
工程
集
团
相
羰
换法
公司
法
装置
1
能力
/t/a
山东
2
技术
泰丰
集团
固定
3
资产
总投
资
（
设备
直接
安
装
费
土建
及配
套费
其它
1
）
投资
（
2
）
（
3
）
（
10000
4000
8800
8800
8800
华东
理工
大学
国外
国外
国外
来源
矿业
技术
技术
技术
3496.
53
4980
12787
9336
9340
2033
829.0
5
630.4
8
740.1
1809
2243
1657
5322
2886
3361
2894
2182
2308
2762
2025
2014
4
）
费用
单位
成品
6
4
投资
0.424
万元
/
< br>吨
DMC
1.24
5
1.453
1.06
1.06 <
/p>
从表中可以看出，酯交换法生产
DMC
单
位产品投资最少，仅为
0.424
万元
/
吨
DMC
。
2.2.2
工艺方案确定
（
1
）
综合以上碳酸二甲酯生产工艺可以看出：无论是甲醇光气法，还是醇钠光气
< br>法，都是比较古老的方法、工艺复杂、设备腐蚀严重、污染环境，本工程不宜采用此方
法。
（
2
）甲醇氧化羰基化法是国外一些
DMC
生产商（如日本、意大
利）采用的生产工
艺，该工艺路线虽然有收率高、工艺先进、技术可靠等特点，但设备腐
蚀严重、催化剂
寿命较短，
同时生产过程中醇钠引入氯苯等有毒
介质，
且其核心技术掌握在国外生产商
手中。
< br>华中理工大学与湖北利川市化肥厂联合开发的液相法合成
DMC
< br>技术，
其生产过程
复杂，生产成本高，单位成品投资高。
据调查，湖北利川市新建装置虽号称生产能力为
4000
吨
/
年，但自去年建成以来，只有
10
吨产品投放市场，由此可见，液相氧化羰基
化法在国内还有很长的路要
走。
气相法虽然避免了
ENI
工艺的环
境及腐蚀问题，
但实际
上开发研制的催化剂使用寿命相当短，而
且需要用盐酸再生，选择性也低于
ENI
技术，
大大限制了它的应用（国内在这方面的研究才刚刚起步，尚处于实验阶段）
。就
目前
1
，
2-
丙二醇旺盛的销售市场来看，以产品总成本而论，甲醇氧化羰基化法并不具备优势，
因此
本研究不推荐采用甲醇氧化羰基化法生产路线。
（
3
）酯交换法工艺具有流程简单、操作稳定、产品收率高、产品质量稳定的
优点，
技术成熟有保证，生产过程产生的“三废”无需处理即满足环保要求。从工艺方案
技术
经济对比表中可以看出，采用酯交换法生产工艺，投资最节省。
综合以上因素，
并遵循立足国内，降低工程投资的原则，
确定本工程拟采用酯交换
法生产碳酸二甲酯的工艺技术，
以液体二氧化碳、
环氧丙烷和甲醇为原料生产碳酸二甲
酯，并联产
1
，
2-
丙二醇。工艺设备全部为国产化。
2.2.2.1
反应部分工艺方案的确定
(1)
第一段反应生成碳酸丙烯酯工
序，
原料二氧化碳采用工业废气工艺的回收得到，
反应器采用中
国科学院山西煤炭化学研究所（专利号
01108814.1
）
的反应器：该反应
器将催化剂装入有移热装置，且分为反应区和产物区的反应器中，通入
二氧化碳，使反
应器的压力为常压
-10.0MPa
，温度为
100-200
℃，通入环氧丙烷或环氧
乙烷，进料空速
为
1-100h-1
，
反应生成碳酸丙烯酯或碳酸亚乙酯、环氧丙烷（环氧乙烷）的单程转化
率可达
99%
，碳酸丙烯酯的选择性在
98%
以上。在反应的同时移热装置中的移热介质将
反应的热量移出，
避免了催化剂的高温失活，
延长了催化剂的寿命，
反应器分为两个区，
使产物可连续放出，提高了生产能力，且无需加有机溶剂或助剂，降
低了成本。
(2)
其中催化剂也采用
该反应器中国科学院山西煤炭化学研究所配套的催化剂（专
利号
00120873.X
）
，充分确保其反应质量。该催化剂是一
种用于环加成制碳酸丙烯酯的
催化剂，原料催化剂的各组份重量百分比为：
KI 10-65%
，
LiNO
3
1-35%
，活性炭或二氧
化
硅
34-88%
。本发明催化剂原料成本低，制造简单，并且可
反复使用。在环加成反应
中，反应条件温和，易与反应产物分离，可大大降低碳酸丙烯酯
的制造成本。
第二段反应生成碳酸二甲酯工艺，反应器为自主
设计的
3
个搅拌釜式反应器实现间
歇操
作。催化剂采用
CH
3
ONa
催化剂。
2.2.2.2
分离部分工艺方案的确定
1.
甲醇和碳酸二甲酯共沸物的分离
该部分借鉴了中国石油化工总厂
（专利号
97106624.8
）
和华东理工大学以邻二甲苯
为萃取剂的萃取精馏工艺，重新进行了设计，把三塔工艺为两塔分离工艺，大大降低了
设备成本，且工艺简单，控制方便。其中萃取剂与共沸物的进料摩尔比为
0
.5-3.0
，最
好为
0.8-1.5
。该工艺优点在于萃取剂来源丰富，价格便宜，且化学性质稳定和毒性较
低。另外，萃取剂的沸点适中，便于常压操作。
2.
副产品丙二醇与碳酸丙烯酯的分离
由于丙二醇与碳酸丙烯酯的沸点相差较大，
该部分采用筛板精馏
塔分离，
塔顶馏分
得到副产品丙二醇，塔底馏分的碳酸丙烯酯循
环使用。
2.2.3
生产工艺特点
本工程的生产工艺具有如下特点：
（
1
）采用了先进、成熟的生产工艺技术，以本地区富余的饱和蒸
汽或过热蒸汽为
能源，以石化总厂生产的
CO
< br>2
及周边地区的甲醇和环氧丙烷为原料，就地取材，产品成
本较低。
（
2
）采用新型催化剂，克服了旧酯交换选择性、转化率较低的矛盾，大大提高了
反应的
转化率，提高了
DMC
产品的产量，节约了能源消耗。
（
3
）解决了甲醇与
DMC
的共沸物分离问题，采用以邻二甲苯为萃取剂，其来源丰
富，价格便宜，且化学性质稳定和
毒性较低。萃取剂的沸点适中，精馏塔均采用常压操
作，
改变了
以前加压共沸蒸馏动力能耗大的缺点。
特别的，
把传统萃取精馏
的三塔工艺，
改变为萃取
-
再生的两塔
工艺，设备成本大大降低，使碳酸二甲酯的含量达到医药级
99.99%
以上。
（
4
）采用常规筛板塔精馏，简单方便，成功分离出纯度为
99%
< br>的
1
，
2-
丙二醇副产
品，创造了很高利润。
（
5
）与其它工艺技术相比，本工程采用的工艺技术简单，流
程短，自动化程度高，
易于管理，实现了稳态操作。
（
6
）将间歇精馏改为连续精馏，大大地降低了
能耗。
（
7
）引进特殊的工艺技术，使产品的转化率得到了极大地提高。
（
8
）其他生产厂过量的
CO
2
直接排放，本工程由于建在
CO
2
生产装置旁，过量的
CO
2
可直接排入
CO
2
< br>生产装置中回收利用，降低了
CO
2
原料的消耗。
2.3
工艺流程简述
2.3.1
工艺流程框图
原料二氧化碳和环氧丙烷进入第一反应器生成碳酸丙烯酯，
与原料的丙醇
共同进入
第二反应器生成碳酸二甲酯和丙二醇，
过量的甲醇、<
/p>
碳酸丙烯酯与生成物一同减压闪蒸
后，气相为碳酸二甲酯
-
甲醇共沸物，液相为丙二醇和碳酸丙烯酯。
副产品丙二醇与碳酸丙烯酯进入精馏塔进行分离，
碳酸丙烯酯循环进入第二反应器
继续反应，副产品丙二醇进入罐区。
共沸物进入萃取塔，
甲醇循环进入第二反应器继续反应。
萃取出的碳酸二甲酯与邻
二甲苯再进入再生塔，
邻二甲苯萃取剂回到萃取塔循环使用，
产品碳酸二甲酯出塔进入
罐区。
2.3.2
各段工艺流程简述
（
1
）碳酸丙烯酯合成
工业废气二氧化碳回收后，经过压缩机（
C101
）压缩后与原料环氧丙烷按一定比
例进入第一反应器（
R101
）进行反应，反应过程放出的大量热通过蛇管取热装置移走。
从反应器
（
R101
）
出来的碳酸丙烯酯与从丙二醇
-
碳酸丙
烯酯分离塔
T201
塔底出来的碳
酸丙
烯酯混合后共同进入缓冲罐（
V102
）中，即为后续碳酸二甲
酯合成原料的碳酸丙烯
酯。
（
2
）碳酸二甲酯的合成
原料甲醇、碳酸丙烯酯按一定比例计量后，进入反应器（
R102
< br>）中进行反应。该反
应需要的少部分的热量，由萃取剂再生塔（
< br>T302
）塔底物流供热，从反应器（
R102
）出
来的碳酸二甲酯、副产品丙二醇、过量的碳酸丙烯酯和过量的甲醇首
先经过过滤器
（
V104
）后，经减压
阀立即进入闪蒸罐（
V105
）
，使恰
好成共沸比例的碳酸二甲酯与过
量甲醇完全气化进入
（
T301
）进行萃取精馏。液体副产品丙二醇与过量的碳酸丙烯酯则
先经过缓冲罐，后泵入精馏塔（
T201
）
进行分离。
（
3
）碳酸二甲酯
-
甲醇共沸物的分离
由闪蒸罐顶来的碳酸二甲酯和甲醇
共沸物气体先进入分子筛罐
（
V301
）
脱除微量的
水，
经换热器
（
E301
）
冷凝使共沸
物以饱和液体的热状态进萃取塔
（
T301
）
。
萃取塔
（
T301
）
分为三段，上为精馏段，其作用是减少或防止萃
取剂被挟带出塔顶；中段位萃取段，其
作用是邻二甲苯萃取碳酸二甲酯；下段为提馏段，
其作用是将甲醇从塔釜提出。萃取剂
邻二甲苯与共沸物逆向接触，
（
T301
）塔顶设置全凝器，塔顶的甲醇循环使用。萃取结
果保证（
T301
）塔底馏分几乎无甲
醇，得到的邻二甲苯与碳酸二甲酯液体经缓冲罐送至
萃取剂再生（
T302
）
，塔底得到的萃取剂邻二甲苯送至邻二甲苯罐（<
/p>
V304
）中，再进入
萃取塔（
T301
）循环使用，塔顶馏分经冷凝后得到产品纯度为
99.99%
的碳酸二甲酯产
品。
（
4
）副产品丙二醇及碳酸丙烯
酯的分离
从闪蒸罐底出来的丙二醇及碳酸丙烯酯，经泵送至丙
二醇
-
碳酸丙烯酯精馏塔
（
T201
）中，塔顶馏份全冷凝后进入回流罐（
V
201
）中，一部分打回流，另一部分得到
丙二醇产品，经过换
热器冷却进入产品罐中。
T201
塔釜馏份一部分经再沸器回
流，另
一部分则送至碳酸丙烯酯储罐，作为第二反应器（
R10
2
）的原料。
2.4
工艺参数
反应器
R101
的操作压力为
3MPa
，温度为
1
20
℃。内部的反应物和生成物均为易燃
易爆气体，且反应为强
放热反应，因此反应器需要严密监控其温度和压力。
2.5
物料衡算
2.5.1
物料衡算概述
物料衡算是工艺设计的
基础，
根据所需设计项目的年产量，
通过对全过程或单元过
程的物料恒算，
可以计算出原料的消耗量、
副产品量以及输出过程物料的损耗量及三废
生成量；并在此基础上作能量衡算，计算出蒸
汽、水、电、煤或其他燃料的消耗定额；
最终可以根据这些计算确定所生成产品的技术经
济指标。
同时根据衡算所得的各单元设
备的物流量及其组成、<
/p>
能量负荷及其等级，
对生产指标和辅助设备进行选型和设计，
从
而对过程所需设备的投资及其项目可行性进行估价。
2.5.2
物料衡算的依据
物料衡算的依据是质量守恒定律。
能
量衡算的依据是热力学第一定律。
对于任何一
个体系或任何一个
化工过程，
不论是物理加工过程还是化学加工过程，
也不论是总
过程
还是单元过程，都采用质量守恒定律、热力学第一定律来进行物料和能量的衡算。<
/p>
在工艺计算过程中，
除了要应用到质量
守恒定律、热力学第一定律外，还需要如下
几方面的计算依据：
（
1
）设计任务中确定的工艺技术方案
、产品生产规模、年工作时间以及操作法等。
（
2
）建设单位或研究单位提供的要求、设计参数以及小试或中试试验数据等，
主
要包括：主要化学反应方程式、反应物配比、转化率、选择性、总收率、催化剂状态加
入配比量、催化剂是否回收使用、物料安全性能（爆炸上下限）等；原料及产品的分离<
/p>
方式、各步的回收率，若采用分离剂分离时，加入分离剂的配比等；化学品的物性，如
沸点、熔点、饱和蒸汽压、临界参数、闪电、密度、粘度、溶解度、扩散系数、亨利系
数、相对挥发度、表面张力、比热容等。其中相平衡物性参数、化学性质参数、热力学
参数用于物料恒算中，而传递物性参数通常用于设备工艺结构计算中。
（
3
）工艺流程示意图。
（
4
）消防、安全、卫生
和环保方面的法律、法规等。
2.5.3
工艺流程的总消耗、产出及排放
表
2-2
工艺总消耗、产出及排放表（按每小时计）
原
料
物料名称
1.
二氧化碳
其中：
CO
2
物质的量
/kmol
7.1453
0.0087
7.1540
摩尔
分率
8
0.001
2
质量
/kg
18
0.1573
314.61
91
质量
分率
5
0.000
5
0.998
314.46
0.999
H
O
2
合计
2.
环氧丙烷
其中：
PO
H
O
2
7.1658
0.0092
7.1750
7
0.001
3
2
0.001
8
74
0.1666
416.35
39
97
0.4553
455.28
50
6520.1
044
质量
/kg
6
0.000
4
0
0.001
0
0.998
416.18
0.999
合计
3.
甲醇
其中：
MET
14.1947
H
O
2
0.
998
454.82
0.999
0.0
253
14.2200
61.4600
合计
4.
萃取剂
邻二甲苯
（注）
产
品
物料名称
产品
物质的量
/kmol
摩尔
分率
质量
分率
MET
H
O
2
7.30E-05
8.92E-13
7.1289
2.83E-05
7.1290
0.0183
7.0691
0.0426
7.1300
1.0
2E
2.34E-
3.64E
-05
-13
986
3.97E
-06
0.002
6
5
0.006
0
0
03
11
29
0.0030
642.16
83
1.8647
-06
-14
992
4.68E
-06
0.003
4
5
0.007
1
0
< br>1.25E
1.61E-
2.50E
0.999
642.16
0.999
DMC
O-XYL
合计
5.
丙二醇副
产品
PC
PG
PG-MO
合计
0.991
537.92
0.989
81
3.8392
1.000
543.6
3
1.000
20
排
放
物料名称
6.
不凝气排
放
CO
2
物质的量
/kmol
0.0427
0.0253
摩尔
分率
质量
/kg
1.8788
0.4554
质量
分率
7.<
/p>
分子筛脱
微量水
H
O
2
注：
邻二甲苯萃取剂循环使用，
仅需要极少量新鲜邻
二甲苯补充损失的萃取剂。
2.5.4
各操作单元的物料衡算
按照选定的工
艺流程，进行对各操作单元的物料衡算，以下均按每小时计。
2.5.4.1
反应器
R101
表
2-3
反应器
R101
物料衡算表
进
料
<
/p>
物
料
名
称
1.
二
出
料
质
量
/k
质
量
分
物
料
名
物质
的量
/kmol
摩
尔
分
质
量
/k<
/p>
72
8.
质
量<
/p>
分
0.
99
物质
的量
/kmol
< br>摩
尔
分
率
g
率
称
PC
率
g
率
99
7.140
0.
7
氧
化
碳
其
中：
CO2
7.145
3
0.
99
88
0.
00
31
4.
< br>0.9
46
995
18
0.
15
31
4.
61
91
1
CO
0.004
2
6
0.0
H2
0.017
005
O
98
PO
0.250
8
34
99
04
73
0.
00
1.
45
0.
00
< br>35
67
2
0.
00
0.
32
0.
00
H2O
0.008
7
12
73
1.
00
00
25
39
04
< br>0.
00
0.
20
0.
00
合
计
2.
环
氧
丙
烷
其
中：
7.154
0
01
21
03
73
合
7.188
计
3
1
0.
97
3
1
7.165
0.
8
< br>99
41
0.9
6.
996
-
-
-
-
PO
87
18
74
0.
00
0.
16
41
6.
35
39
73
14.32
90
0.
97
30
出
7.140
7
总
7.188
计
3
73
0.
97
3
72
8.
99
04
1
-
-
-
-
H2O
0.009
2
0.0
004
-
-
-
-
13
66
1.
00
00
合
计
进
料
总
计
7.175
0
料
PC
注：反应器
< br>R101
由专利（专利号
01108814.1
）结构
设计结果，
出料只有碳酸丙烯酯。
未反应的微量二氧
化碳及环氧丙烷在反应器内
部循环。
2.5.4.2
反应器
R102
表
2-4
反应器
R102
物料衡算表
进
料
<
/p>
物质
摩
物料
的量
尔
名称
/kmo
分
l
1.
碳
酸丙
烯酯
其
中：
PO
PG
11.2
487
0.06
09
11.3
096
0.
114
0.
99
8.3
99
PC
46
820
60
0.
00
54
4.6
315
0.
00
40
率
质
量
/kg
出
料
<
/p>
质
物
物质
摩
量
料
的量
尔
分
名
/kmo
分
率
称
l
率
0.
00
20
质
量
/kg
6.2
812
质
量
分
率
0.
00
18
CO
0.14
2
27
4.13
06
0.
421
0.
05
.68
12
66
80
37
0.
170
0.
73
8.1
50
10
683
12
0.
00
20
2.6
171
0.
00
08
ME
53.3
T
100
H2
0.14
O
53
1.
115
1.
00
3.0
00
00
130
00
合计
2.
甲
醇
DM
8.01
C
95
0.
722
0.
11
.38
21
00
97
20
其
中：
MET
CO
2
67.5
037
0.10
00
0.14
53
0.99
41
68.6
930
0.
216
0.
98
2.9
95
PG
27
630
92
0.
00
15
0.
00
21
4.4
010
2.6
171
0.
< br>PG
00
-M
20
O
0.
00
12
7.13
63
0.04
27
0.
< br>543
0.
09
.04
15
79
05
93
0.
00
06
3.8
503
0.
00
11
H
O
2
合<
/p>
72.9
计
272
1.
340
< br>1.
00
8.0
00
00
350
00
-
-
-
0.
85.
0.
01
041
03
37
0
77
1.
225
1.
00
5.0
00
00
220
00
340
8.0
350
出
料
72.9
总
< br>计
272
340
8.0
350
-
-
-
-
-
DMC
合计
进料
80.0
总计
026
2.6
热量衡算
2.6.1
反应器
R101
表
2-5
反应器
R101
能量衡算表
温
进料
度
/
℃
二氧化
碳原料
环氧丙
烷原料
合计
反应器
焓变
/KW
2.6.2
反应器
R102
压力
焓值
出
/MPa
/kW
料
-782
.01
-244
.38
混
< br>温
度
/
℃
压力
焓值
/MPa
/kW
-124
5.87
-124
5.87
20
0.10
合
120
3.00
物
20
0.10
-102
合
6.39
计
-219.51
表
2-6
反应器
R102
能量衡算表
温
进料
度
/
℃
压力
焓值
出
/MPa
/kW
料
温
度
/
℃
压力
焓值
/MPa
/kW
甲醇原
料
环氧丙
烷原料
合计
反应器
焓变
/KW
120
0.7
-443
4.24
-193
7.73
混
合
物
120
3
-633
6.30
-633
6.30
168
0.1
-637
合
1.98
计
35.80
（吸热）
2.6.3
精馏塔
T201
表
2-7
精馏塔
T201
能量衡算表
温
进料
度
/
℃
丙二醇与
碳酸丙烯
酯混合物
压
力
/MP
a
塔顶
丙二
温
出
料
度
/
℃
186
.83
压
力
/MP
a
0.1
塔顶热
负荷
/kW
-324.3
6
413.93
120
0.7
醇
塔底
24
1
0.1
丙烯
.30
1
酯
2.6.4
萃取塔
T301
表
2-8
萃取塔
T301
能量衡算表
温
进料
度<
/p>
/
压
力
/MP<
/p>
出料
温
度
/
压
力
/MP
塔顶
热负
荷
/kW
℃
a
℃
a
塔顶
甲
58
醇混合
.9
0.1
-1166
0
.41 <
/p>
甲醇与碳酸
二甲酯共沸
物进料
64
.0
0
0.1
3
物
塔底
DMC
与
0
14
2.
0.1
< br>1457.
4
19
萃取剂
66
2.6.5
再生塔
T302
表
2-9
再生塔
< br>T302
能量衡算表
温
进料
度
/
℃
压
力
/Mp
a
塔顶
温
出料
度
/
℃
压
力
/MP
a
0
塔顶热
负荷
/kW
< br>碳酸二甲
142
0.1
90.<
/p>
0.1
-266.5
3
酯与萃取
.66
4
DMC
产
22
剂
品
塔底
萃取
剂
149
0.1
.75
2
276.48
2.6.6
各换热器的能量衡算表
表
2-10
再沸器
< br>E201
的能量衡算表
进口
出口
进口
出口
进口
出口
操作压
力
/MPa
热负荷
/kW
管程
碳酸丙烯酯液
体
液态混合物
2886.18
2886.18
241.3
241.3
0.1067
413.9
壳程
中压蒸
汽
凝液
873.00
873.00
250.3
250.3
4.0
碳酸丙烯酯气、
蒸汽冷
表
2-11
< br>再沸器
E302
的能量衡算表
进口
出口
进口
出口
进口
出口
操作压力
/MPa
热负荷
/kW
管程
壳程
邻二甲苯和
DMC
混合液体
低压蒸汽
邻二甲苯和
DMC
气、
液态混
蒸汽冷凝
合物
10224.0
10224.0
142.7
142.7
0.1397
1121.2
液
2020.18
2020.18
170
170
0.8
表
2-12
再沸器
< br>E305
的能量衡算表
进口
出口
进口
出口
进口
管程
邻二甲苯液体
邻二甲苯气、
液态混合物
2844.58
2844.58
149.8
壳程
低压蒸
汽
蒸汽冷
凝液
500.18
500.18
170
出口
操作压
力
/MPa
149.8
0.119
170
0.8
277.6
热负荷
/kW
第
3
章
设备选型
3.1
选型原则
在碳酸二甲酯生产工艺中，采用环氧丙烷和二氧化碳生成碳酸
丙烯酯，再由甲醇与
之反应生成碳酸二甲酯
（
< br>DMC
）
，并且可分离得到高纯度的丙二醇副产品，联合
生产丙二
醇产品具有可观的经济效益和社会效益。
利用二氧化碳
生产碳酸二甲酯，
对于遏制温室
效应和环境的可持续发展也具有
深远的意义。
3.2
关键设备选择