(学生化工创业设计作品)碳酸二甲酯-物料衡算

化工设计计算书设计题目：2万吨/年二甲醚生产装置工艺设计设计人：刘洋专业班级：化学工程与工艺（卓越）2010级2班学号：10031626指导教师：赫佩军设计时间：2013. 12. 15～2014. 01. 11目录第1章总论 (1)1.1 项目概况 (1)1.2 设计依据 (1)1.3 设计原则 (2)1.4 设计内容及进度安排 (2)1.5 建设规模及产品方案 (2)1.6 厂址选择 (2)1.7 能量利用与环境保护 (3)1.8存在问题及建议 (4)参考文献 (4)第2章工艺流程设计 (5)2.1 生产方案选择 (5)2.1.1 产品性质及规格标准 (5)2.1.2 原料路线确定原则和依据 (5)2.1.3 工艺技术方案比较和选择理由 (5)2.1.4 操作条件的确定 (10)2.2 工艺流程设计 (10)2.2.1 反应原理 (10)2.2.2 装置工艺原则流程图 (10)2.2.3 工艺流程简述 (11)参考文献 (11)第3章物料衡算 (12)3.1 物料衡算及全流程模拟概述 (12)3.1.1 物料衡算基本原理 (12)3.1.2 物料衡算目的 (12)3.1.3 全流程模拟简介（整体流程） (13)3.2全装置物料衡算 (14)3.3主要装置物料衡算 (15)3.3.1 反应器R-101物料衡算范围简图 (15)3.3.2 精馏塔物料衡算范围简图 (16)3.3.3 甲醇提浓塔T-301物料衡算范围简图 (17)3.4操作条件汇总 (18)3.5 全装置工艺物料平衡图PFD绘制（见图纸） (18)3.6 物料衡算结果汇总和小结 (18)参考文献 (19)第4章热量衡算 (20)4.1 能量衡算 (20)4.1.1基本原理 (20)4.1.2能量衡算任务 (20)4.2 全装置能量衡算 (20)4.3 主要装置能量衡算 (22)4.3.1 反应器R-101能量衡算范围简图 (22)4.3.2 精馏塔T-201能量衡算范围简图 (23)4.3.3 甲醇提浓塔T-301能量衡算范围简图 (24)4.4 热量衡算小结 (24)参考文献 (24)第5章设备工艺计算及选型 (25)5.1 设备工艺设计概述 (25)5.2 反应器的设计 (25)5.3 精馏塔设计 (27)5.3.1 塔设计计算 (27)5.3.2 塔的软件计算 (28)5.3.3 人孔和手孔的选用 (29)5.3.4 筒体的设计 (29)5.3.5 封头的设计 (30)5.3.6 裙座的设计 (30)5.3.7 塔板的设计 (30)5.3.8 接管的设计 (30)5.3.9 吊柱的设计 (32)5.3.10 精馏塔结果汇总 (32)5.4 换热器的计算及选型 (36)5.4.1 概述 (36)5.4.2 换热器设计计算 (40)5.5 容器设计 (42)5.5.1 概述 (42)5.5.1.1 选型规范 (42)5.5.1.2 选型原则 (43)5.5.2 容器选型设计 (43)5.6 泵的设计及选型 (44)参考文献 (47)第6章原材料、动力消耗定额及消耗量 (48)6.1 原料消耗 (48)6.2 动力消耗 (48)6.2.1 水蒸汽和冷却水的消耗定额 (48)6.2.2 电力消耗 (48)6.2.3 结果汇总 (49)第7章典型自动控制方案 (50)7.1 典型设备自控方案概述 (50)7.2 反应器的控制 (50)7.3 精馏塔的控制 (50)7.4 换热器的控制 (51)7.5 容器的控制 (51)7.6 机泵的控制 (51)7.7 本章小结 (51)参考文献 (52)第8章车间及设备布置设计 (53)8.1 设计依据 (53)8.2 设计范围 (53)8.3 车间平面布置方案 (54)8.4 设备布置原则 (54)8.5典型设备布置方案 (57)8.5.1 反应器的布置 (57)8.5.2 塔的布置 (58)8.5.3 换热器的布置 (58)8.5.4 泵的布置 (59)8.6 车间及设备平立面布置图绘制 (59)8.6.1车间及设备布置概述 (59)8.6.2 车间及设备布置图 (60)参考文献 (60)第9章管道布置设计 (61)9.1 管道布置设计依据 (61)9.2 管道布置设计范围 (61)9.3 管道布置原则 (61)9.4 管道布置方案 (62)9.5 管道布置图设计及绘制 (62)9.5.1 管道布置图概述 (62)9.5.2 T201及其附属设备管道布置图 (62)参考文献 (62)第10章设计总结 (63)致谢 (66)附录 (67)第1章总论1.1 项目概况近年来, 在国内化工文献中, 二甲醚(DME) 和碳酸二甲酯( DMC) 倍受关注。

毕业设计（论文）任务书题目：年产9万吨建厂碳酸二甲酯车间的工艺设计一、设计论文题目：年产9万吨锦州建厂碳酸二甲酯车间的工艺设计二、原始依据：生产规模：年产X吨碳酸二甲酯原料进料比：甲醇：尿素=4：1（摩尔比）相关数据及要求：原料经混合溶解后通入氨基甲酸甲酯(MC)合成釜进行反应，尿素转化率为95 %，MC选择性为98%。

液相产物进入精馏塔，进行常压精馏，塔顶温度63.4℃，气相中含甲醇的摩尔分数为0.96，塔釜温度174.3℃，液相含甲醇的摩尔分数为0.03，含MC的摩尔分数为0.95。

此次精馏得出MC的回收率为96.19 %。

塔釜的液相产物进入DMC反应釜，通入甲醇，使得原料甲醇:氨基甲酸甲酯=10:1（摩尔比），MC转化率为90%，DMC选择性为83.3%。

DMC反应完成后，液体混合物进行常温常压萃取，最终产出DMC的纯度为99.7%，萃取率为98.8%，此次精馏回收率为70.8%。

精馏时的分离要求:MC精馏塔:顶:MC≤2.44%，尿素≤1.56%底:甲醇≤3%，尿素≤2%DMC精制的初精馏塔(甲醇与DMC共沸):顶:甲醇=70%，DMC=30%底:DMC≤11.33%萃取精馏塔：顶:糠醛≤0.01%，DMC≤0.513%底:DMC≤8.7744%，甲醇≤0.05%萃取剂再生塔：顶:糠醛≤0.2%，甲醇≤0.1%底:DMC≤0.054%，甲醇≤0.045%三、参考文献：[1] 李春山，张香平，张锁江，徐全清．加压-常压精馏分离甲醇-碳酸二甲酯的相平衡和流程模拟[J]．过程工程学报，2003，3(5)：453－458．[2] 张军亮，王峰，彭伟才，肖福魁，魏伟，孙予罕．分离碳酸二甲酯和甲醇的常压-加压精馏工艺流程的模拟[J]．石油化工，1995，39(6)：646－650．[3] Feng L，Huanxiang L，et al．Extracitve distillation process simulation forDMC-MEOH azeotropic system[J]．Journal of Lanzhou University，2003，39(5)：53－56．[4] 常雁红，罗晖，施春红．尿素直接醇解法合成碳酸二甲酯的研究进展[J]．精细石油化工，2010，27(2)：78－83．[5] 熊国玺，李光兴．碳酸二甲酯-甲醇二元共沸物的分离方法[J]．化工进展，2002，21(1)：26－28．[6] 刘光启．化工物性算图手册[M]．北京：化学工业出版社，2002．[7] 赵元，漆新华，韩哲楠，谷文新，庄源益．碳酸二甲酯合成路线研究进展[J]．现代化工，2006，26(2)：55－58．以及奈伦集团股份有限公司所提供的相关数据四、设计内容和要求：根据对碳酸二甲酯工艺生产工艺方法的分析，选择尿素醇解法生产碳酸二甲酯，本课题的主要工作内容：（1）年产X万吨焦作建厂碳酸二甲酯车间的工艺设计（2）画出流程图，进行物料衡算，仅对DMC精制工段的萃取剂再生塔进行热量衡算（3）仅对DMC精制工段的萃取剂再生塔进行设备的计算与选型（4）环保措施：三废治理，主要是废水和废气的处理（5）编写设计说明书（6）绘制设计图纸要求：设计内容完整，格式正确。

化工安全工程课程设计--碳酸二甲酯化工厂工艺与安全设计课程设计成果说明书题目：化工安全工程课程设计学生姓名：SSSSS学号：SSSSSSSS学院：石油化工学院班级：A10安工指导教师：叶继红浙江海洋学院教务处2013年12 月23 日浙江海洋学院课程设计成绩评定表2013—20 14 学年第 1 学期学院石油化工学院班级A10安工专答辩评语及成绩答辩小组教师签名：年月日浙江海洋学院课程设计任务书20 13 —20 14 学年第1 学期学院石油化工学院班级A10安工专业安全工程学生姓名(学号) 课程名称化工安全工程课程设计设计题目碳酸二甲酯化工厂工艺与安全设计完成期限自2013年12月14 日至2013 年12月28 日共2周设计依据1、《石油化工企业厂区绿化设计规范》SHJ8-892、《建筑设计防火规范》GB50016-2006 4、《石油化工工艺装置布置设计规范》SH 3011-2011对化工厂的平面布置，化工工艺，消防系统，建筑安全方面做了综合的设计分析。

设计要求及主要内容设计要求：通过本课程的学习，要求学生初步掌握化工安全设计的基本原理、程序和方法，能根据所学理论知识，对设计项目的生产工艺进行分析和论证，并根据物料衡算和能量衡算选择合适的设备、装置、管线及其他附属设施，最后分析其安全生产条件和经济效益情况，并独立完成设计计算，绘制设计图纸，编制课程设计报告书，正确阐述设计过程和分析结果。

主要内容：1、总平面布置安全设计2、化工装置及设备安全设计3、配套设施及公用工程安全设计4、消防和报警系统安全设计参考资料[1] 李萌中.化工防火防爆手册.中国石化出版社，2003[2] 《建筑设计防火规范》GB50016-2006[3] 《石油化工工艺装置布置设计规范》SH 3011-2011[4] 《石油库设计规范》GB50074-2011[5] 胡兴志.机电安全技术.北京：国防工业出版[6] 解立峰，防火防爆工程；冶金工业出版社[7] 《石油化工企业厂区绿化设计规范》SHJ8-89指导教师签字日期摘要：伴随着中国经济高速发展，我国化工厂行业迅速发展。

毕业设计（2011 届）题目年产一万吨碳酸二甲酯的工艺设计学院化学化工学院专业化学工程与工艺年级学生学号学生姓名指导教师2011 年5 月3 日年产一万吨碳酸二甲酯工艺设计宁夏大学化学化工学院（化学工程与工艺）专业2011届毕业生摘要：本设计介绍了碳酸二甲酯的性质、用途及碳酸二甲酯工业生产中的几种工艺，并对各种工艺进行了比较。

本人采用甲醇气相氧化羰基化法制碳酸二甲酯工艺，用氮气为保护气。

主要对由氧气、甲醇、一氧化碳为原料制取碳酸二甲酯的过程进行设计，对系统进行了物料衡算，并根据相关反应条件进行热量衡算。

根据工艺流程与操作条件对工序中的关键设备进行了计算与选型。

关键词：碳酸二甲酯合成；物料衡算；热量衡算；设计；设备选型Annual output of ten thousand tons of dimethyl carbonateprocess designAbstract: This design first introduced the development of formaldehyde and formaldehyde domestic nature, purpose. Meanwhile, domestic industrial production of formaldehyde were introduced two processes. By comparison, the design decision process of formaldehyde with silver method (electrolytic silver as a catalyst.) Then the system of material balance and heat balance, while the key process and selection of equipment was calculated. Finally, the conclusion to complete the design.Keywords: dimethy carbonate synthesis, material balance, heat balance, design, equipment Selection目录第一章绪论 (1)1.1 选题的意义和作用 (1)1.2 碳酸二甲脂的性质及用途 (1)1.2.1 物理性质和化学性质 (1)1.2.2碳酸二甲脂的用途 (1)1.2.3 中国碳酸二甲酯的产量分析 (2)1.3 碳酸二甲酯的生产方法及工艺简介 (2)1.3.1已工业化的工艺过程及其研究状况 (2)1.3.2 碳酸二甲酯生产工艺的评述 (5)1.3.3 本设计的工艺选择 (5)第二章工艺计算 (6)2.1 工艺原理及流程简介 (6)2.1.1 工艺原理 (6)2.1.2工艺流程 (6)2.2 设计依据 (7)2.3 物料衡算 (7)2.4 热量衡算 (8)第三章设备的计算与选型 (11)3.1 本设计设备选型的原则 (11)3.2 反应器的计算 (11)3.2.1 催化剂床层体积 (11)3.2.2 反应器管数的确定 (11)3.2.3 管的排列方式 (12)3.2.4 反应器的内径 (12)3.2.5 反应器壳体壁厚的计算 (12)3.3 换热器的计算与选型 (13)3.3.1估算传热面积和初选换热器型号 (13)3.3.2核算压降 (16)3.3.3核算总传热系数 (18)第四章结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)第一章绪论1.1 选题的意义和作用随着人类可持续发展战略的实施，化学工业面临着严峻的挑战。

沈阳化工大学学士学位毕业设计第六章技术经济评价物料衡算原料的确定⑴引入2SiO 的原料：石英砂2SiO 是构成硅酸盐玻璃的一种主体氧化物，其含量一般都在65～75%之间。

石英砂是引入二氧化硅的主要原料。

石英砂，也称硅砂，主要是由石英颗粒所组成。

质地纯净的硅砂为白色，一般硅砂因含有铁质和有机物质，故多呈淡黄色或黄白色。

石英砂的纯度直接影响到玻璃的透明度，故本厂对石英砂作如下要求：2SiO >90%，32O Al <5.2%，32O Fe <0.35%进厂水分<7%，通常在4%左右粒度要求40目全通过⑵引入O Na 2的原料：纯碱纯碱（3NaCO ）又名苏打，是引入玻璃中O Na 2的主要原料。

O Na 2是玻璃网络外体氧化物。

在玻璃中引入氧化钠的主要目的是降低玻璃粘度，使其易于熔化，是玻璃良好的助熔剂。

但引入量也不宜过高，一般瓶罐玻璃大都在14～16%之间。

纯碱为白色粉末，易溶于水，置于空气中极易吸收空气中的水分而潮解。

为此，在使用前必须进行水分的测定。

在熔制玻璃时氧化钠的挥发量约为本身重量的0.5～3.2%，在计算时应予以补足。

对纯碱的质量要求是：O Na 2>98%，NaCl <1%，42SO Na <0.1%进厂水分<3%，正常在0.2～0.3%之间粒度要求20目全通过⑶引入CaO 的原料：石灰石石灰石是引入CaO 的主要原料。

CaO 是二价的网络外体氧化物，在玻璃中是主要的稳定剂，能增加玻璃的化学稳定性，防止制品日久“霉变”和大大增加玻璃的机械强度。

石灰石在自然界中分布极广，为白色、灰色块状物。

对石灰石的质量要求是：CaO >51%，32O Fe <0.1%。

水分<1%粒度要求20目全通过⑷作为澄清剂的原料：白砒+硝酸钠白砒主要成分是32O As ，一般为白色结晶粉末，其为无定形的玻璃状物质。

白砒是剧毒的原料，因此使用时要特别注意，并由专人保管。

化工设计大赛己二睛物料衡算在进行化工设计大赛中，物料的衡算是一个非常重要的环节。

物料的衡算可以确保设计的可行性，合理利用资源，提高生产效率，降低成本。

以下是针对化工设计比赛的物料衡算的简要介绍：首先，物料衡算的目的是确定在化工过程中所需的物料的数量，以及相应的物料的供应和处理方式。

在进行物料衡算时，需要考虑到所需物料的纯度、化学性质、产量要求、工艺条件等因素。

其次，在进行物料衡算之前，需要收集和整理相关的数据。

例如，化工原料的性质和供应商的资料；产品的纯度和产量要求；原料和产品的化学反应方程式等。

这些数据对于物料衡算的准确性非常重要。

接下来，需要根据设计要求和工艺条件确定所需物料的量。

这个过程涉及到物料的计算，主要有两种方法：质量平衡和能量平衡。

质量平衡是根据原料和产品的质量来计算物料的量，而能量平衡是根据热量来计算物料的量。

在进行质量平衡和能量平衡时，需要考虑到反应的副产物和反应的亏损等因素。

然后，需要对所需物料进行供应和处理方式的选择。

供应方式包括直接采购、自制和租赁等。

处理方式包括储存、输送、加工和处理等。

在选择供应和处理方式时，需要综合考虑成本、可行性和环境要求等因素。

最后，需要进行物料衡算的结果进行验证和修正。

验证的方式可以通过实验和模拟等。

在验证和修正过程中，可能需要对物料的种类、数量和处理方式进行调整，以满足设计要求和工艺条件。

总之，物料衡算在化工设计大赛中扮演着重要的角色。

它不仅可以确保设计的可行性，也可以提高生产效率和降低成本。

因此，在进行化工设计大赛时，我们需要认真对待物料衡算这个环节，确保其准确性和可靠性。

年产58万吨PTA项目物料与能量衡算目录1.工艺描述 (4)1.1 Aspen仿真模拟流程图 (4)1.2灵敏度分析 (4)1.3工艺描述 (15)1.4工艺创新 (19)2.物料衡算 (20)2.1氧化反应物料衡算 (21)2.2第一结晶器物料衡算 (24)2.3第二结晶器物料衡算 (26)2.4第三结晶器物料衡算 (28)2.5离心机物料衡算 (30)2.6 PX吸收塔物料衡算 (33)2.7尾气洗涤塔物料衡算 (35)2.8醋酸回收塔塔物料衡算 (38)2.9母液分离罐物料衡算 (41)2.10溶剂汽提塔 (43)2.11分相器物料衡算 (45)2.12气液分离罐物料衡算 (47)2.13干燥机物料衡算 (48)3.能量衡算 (51)3.1氧化反应能量衡算 (51)3.2第一结晶器能量衡算 (52)3.3第二结晶器能量衡算 (54)3.4第三结晶器能量衡算 (55)3.5离心机能量衡算 (55)3.6干燥机能量衡算 (56)3.7PX吸收塔能量衡算 (57)3.8尾气洗涤塔能量衡算 (59)3.9醋酸回收塔能量衡算 (60)3.10溶剂汽提塔能量衡算 (61)3.11气液分离罐能量衡算 (63)4.冷却水和低压蒸汽用量 (64)4.1蒸汽用量一览表 (64)4.2冷却水用量一览表 (65)1.工艺描述1.1Aspen仿真模拟流程图1.2灵敏度分析1.2.1 PX吸收塔参数确定蒸汽中含有大量的PX，醋酸脱水塔的作用是利用醋酸喷洒来吸收蒸汽中的PX，降低蒸汽中PX的含量，故塔底釜液中PX含量要求尽可能的多。

理论塔板数的确定以理论塔板数为自变量，以塔底釜液中PX的含量为因变量，由Aspen灵敏度模拟得以下曲线：考虑能耗结合曲线可知，醋酸回收塔的理论塔板数应选为30。

回流比的确定以回流比为自变量，塔底出来的PX流量为因变量，由Aspen灵敏度模拟得以下曲线：由曲线可知最适回流比为1.8。

蒸汽进料塔板的确定以进料塔板级数为自变量，塔底出来的PX流量为因变量，由Aspen灵敏度模拟得以下曲线：考虑实际并结合曲线可得最适进料板为第29级。

年产 1.5 万吨碳酸二甲酯化工厂的设计1总论1.1 碳酸二甲酯的性质和用途碳酸二甲酯 (Dimethyl Carbonate ，简称 DMC) ：化学式 CH 3OCOOCH 3，分子量为 90.08，常温下为透明液体，略带香味。

难溶于水，但能与醇、酮、酯等任意比混溶。

DMC 毒性很小，对金属基本上无腐蚀性。

DMC 具有酯的通性，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。

DMC 分子中含有羰基、甲基、甲氧基等基团，具有良好的反应性能［ 1-3］，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。

1.2 碳酸二甲酯的市场分析1.2.1 国外产能情况及需求预测国外生产 DMC 的企业大约有十几家，其中规模较大的有意大利ENI 公司［4-8］。

目前世界DMC 的生产能力约 130kt/a ,年产量不足 100kt,主要分布在美国、法国、意大利、日本等国。

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。

1.2.2 国内产能情况及需求预测我国目前DMC 生产企业有10 余家，生产能力均不大。

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，2005 年,DMC 国际市场需求量约13 万吨，国内为3～ 4 万吨。

预计国内外 DMC 的需求将以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。

1.2.3 厂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7.2 亿元，区内工业企业231 家。

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Aspen 软件对年产1.5万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99.8%，通过分析目前市场行情估算整个项目的经济投资，通过Aspen软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；Aspen软件；经济分析；Abstract: Analyse DMC production technology at home and abroad, using Urea alcoholysis to produce DMC. To improve technology to solve some promble which exist presently. Using Aspen software to simulate technology flow of DMC. After the production technololy’s ameliorate, the DMC content is reach at 99.8%. Estimate economy of the whole project through market analysis. Using Aspen software to get material balance, heat balance and equipment data etc.Keywords:DMC; Urea alcoholysis;Production technology; Aspen software; Economy analysis目录1 总论 (1)1.1 碳酸二甲酯的性质和用途 (1)1.2 碳酸二甲酯的市场分析 (1)1.2.1国外产能情况及需求预测 (1)1.2.2国内产能情况及需求预测 (1)1.2.3厂址选择 (1)2 碳酸二甲酯生产工艺 (2)2.1工艺方案的选择 (2)2.2 碳酸二甲酯生产工艺 (2)2.2.1 反应流程 (2)2.2.2反应条件及能耗 (3)2.2.3反应主要设备 (3)2.2.4催化剂的比较与选择 (3)2.2.5 膜的要求 (3)2.2.6膜的选择 (4)3 投资与经济分析 (6)3.1总投资 (6)3.1.1总设备投资费用计算 (6)3.1.2其它固定资产投资 (8)3.1.3 固定资产折旧费 (8)3.1.4 维修费用 (9)3.1.5 原料费用 (9)3.1.6 人事费用 (9)3.1.7能源的消耗 (11)3.1.8 无形资产 (12)3.1.9 总投资费用 (12)3.2总收益估算 (12)3.2.1 投资额的确定 (12)3.3资金筹措 (13)3.4经济分析 (13)3.4.1投资回收期 (13)3.4.2 投资净现值 (13)3.4.3 内部收益率 (13)4 物料衡算 (13)4.1流程简述 (13)4.2碳酸二甲酯合成及分离工段 (13)4.3反应精馏塔物料衡算 (14)4.4共沸精馏塔物料衡算 (15)4.5 膜分离器物料衡算 (15)4.6萃取精馏塔物料衡算 (16)4.7萃取剂回收塔物料衡算 (16)4.8 DMC精制塔物料衡算 (17)4.9甲醇精制塔物料衡算 (18)4.10总流程物料衡算 (18)5 热量衡算 (20)5.1 HEATER1热量衡算 (20)5.2 HEATER2热量衡算 (20)5.3 CONDENSE热量衡算 (21)5.4 HEATX1热量衡算 (21)5.5 HEATX2热量衡算 (22)5.6 SEP1热量衡算 (22)5.7 SEP2热量衡算 (23)5.8 T1热量衡算 (23)5.9 T2热量衡算 (24)5.10 T3热量衡算 (25)5.11 T4热量衡算 (25)5.12 T5热量衡算 (26)6 主要设备设计与选型 (27)6.1 泵的选型举例 (27)6.2 换热器的选型举例 (33)6.3 精馏塔的设计举例 (35)6.3.1精馏塔T1设计数据 (35)6.3.2 精馏塔T2设计数据 (37)6.3.3 精馏塔T5设计数据 (39)6.2 非标准设备设计 (41)6.2.1 反应精馏塔 (41)6.2.2 尿素熔融装置 (43)6.3 设备一览表 (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：尿素熔融装置图附图五：换热器装置图附图六：总厂平面图1 总论1.1 碳酸二甲酯的性质和用途碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，简称DMC)：化学式CH3OCOOCH3，分子量为90.08，常温下为透明液体，略带香味。

本工艺设计创新点本工艺设计创新点1相对于羰基合成法和酯交换法，工艺路线较为新颖。

2在合成碳酸二甲酯的原料气中混入临界温度低于的氢气，改善了的活性和超临界状态，使反应速率大为加快，且加入的氢气可由制备催化剂反应得到，节省原料，无需另购氢气。

3 采用超临界CO2和甲醇为原料，以镁为催化剂经反应-分离耦合法直接合成碳酸二甲酯（DMC），消除产物累积而引起的反馈抑制作用。

4反应后仅从高压反应釜采出气相部分，催化剂仍留在液相里，可连续循环催化反应，省去了催化剂的回收处理。

5采出产物和添加甲醇采用连续操作方式。

产物从高压反应釜的气相中采出，反应物甲醇用高压泵送入高压釜釜底，形成一个连续搅拌反应系统，既提高了反应效率又延长了催化剂寿命（防止催化剂甲氧基镁带水结晶析出二失活），所得产物碳酸二甲酯的含量为 6~20%。

6物料、能量循环综合利用，损失小。

从高压反应釜出来的物料经分离得到反应原料、氢气和甲醇，可返回反应系统循环利用，虽单程转化率较低（按计为10%），但总转化率接近 100%，萃取剂亦可循环利用，消耗量小。

能量利用方面，高压釜出来的气相产物经透平膨胀机可回收相当大的膨胀功用于压缩进反应釜；回收塔出来的萃取剂温度较高（达 143 度），根据工艺，萃取塔中萃取剂的进料最佳温度为 60 度，若使萃取剂循环利用则需用大量的冷却水冷却，本工艺把萃取剂和进料甲醇换热，使甲醇加热到一定温度而萃取剂自身温度也降低适宜的进料温度，这样，既可降低反应器的热负荷，又可节省大量的冷却水。

7本工艺的污染物较少，环境费用较低。

因各物料均可循环利用，本工艺几乎无废气和固体废弃物产生，主要为含极微量甲醇和 DMC 的废水，并且已达到工业三级排放标准，可待其冷却后直接排放或送污水处理后再排放，约为 4000t/a。

8 运用3D Max /Sketch Up三维模型展示本设计根据设计的具体要求运用三维建筑软件对拟建设的工厂进行了整体设计，能显现真实的化工厂的布置和工厂运转方式，多角度呈现我们的设计。

年产3万吨碳酸二甲酯的合成项目摘要碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，简称DMC)：化学式CH3OCOOCH3，分子量为90.08，常温下为透明液体，略带香味。

难溶于水，但能与醇、酮、酯等任意比混溶。

DMC毒性很小，对金属基本上无腐蚀性。

DMC具有酯的通性，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。

DMC分子中含有羰基、甲基、甲氧基等基团，具有良好的反应性能，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。

设计3万吨/年碳酸二甲酯的工厂设计。

本次设计我选用尿素直接醇解法其特点如下：（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‐DMC‐水这复杂体系的分离问题，使后续分离提纯简单化。

通过本次实验，我学习到了工厂设计一套生产碳酸二甲酯的工艺流程的整个过程。

关键词：碳酸二甲酯，合成，工艺流程AbstractDMC (Dimethyl Carbonate, referred to as DMC): chemical formula CH3OCOOCH3, molecular weight of 90.08, a transparent liquid at room temperature, slightly fragrant.Insoluble in water, but with alcohols, ketones, esters and other any more than compatibility. DMC toxicity is very small, essentially non-corrosive metal. DMC continuity with the ester, the hydrolysis reaction with water; can be used with active hydrogen groups with alcohols, phenols, amines, esters and other compounds reaction; and diols or polycarbonate dual phenol reaction. DMC molecules containing carbonyl, methyl, methoxy and other groups, has a good reaction performance, can replace the highly toxic phosgene, dimethyl sulfate, carbonyl chloride, etc., as agent, methyl and methoxy agent Based agent, a chemical process developed a new series of clean blocks.The design I chose direct alcoholysis of urea following features: (1) cheap and readily available raw materials; (2) process is simple, easy to operate; (3) the reaction of ammonia can be recycled, environmentally friendly, green pollution-free; (4) The reaction of water production, to avoid the complexity of methanol-DMC-water separation system, the subsequent separation and purification of simplicity.Through this experiment, I learned to design a production plant in the process of dimethyl carbonate in the whole process.Keywords：DMC Dimethyl Carbonate Synthesis Process2目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1.总论 (5)1.1设计项目 (5)1.2 碳酸二甲酯的性质和用途 (5)1.3设计原则 (5)2 碳酸二甲酯生产工艺设计 (5)2.1工艺方案的选择 (5)2.2 碳酸二甲酯生产工艺 (6)2.2.1 反应流程 (6)2.2.2反应条件及能耗 (7)2.2.3反应主要设备 (7)2.2.4催化剂的比较与选择 (7)3 物料衡算 (8)3.1流程简述 (8)3.2碳酸二甲酯合成及分离工段 (8)3.3反应精馏塔物料衡算 (9)3.4共沸精馏塔物料衡算 (10)3.5萃取精馏塔物料衡算 (10)3.6萃取剂回收塔物料衡算 (11)3.7DMC精制塔物料衡算 (12)3.8甲醇精制塔物料衡算 (12)3.9总流程物料衡算 (13)4 主要设备设计与选型 (15)4.1换热器的设计 (15)4.2 精馏塔的设计举例 (17)4.2.1精馏塔T5设计数据 (17)4.2.2计算过程： (19)4.2.3 反应精馏塔 (21)4.3泵的选型举例 (22)3附录 (24)参考文献 (27)声明 (29)41.总论1.1设计项目本课题以某石油化工厂尿素和甲醇为原料，进行年产30000吨工业碳酸二甲酯装置的工业设计，并提交设计说明书及相关工程图纸。

年产2.7万吨碳酸二甲酯化工厂设计摘要碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC)，是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料。

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。

在生产中具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点。

由于碳酸二甲酯毒性较小，是一种具有发展前景的“绿色”化工产品。

本设计是年产2.7万吨碳酸二甲酯工厂的初步设计，主要进行了工艺计算和设备选型，并绘制了工艺流程图、车间平面布置图、车间立面布置图和工厂平面布置图。

关键词：碳酸二甲酯，尿素醇解法，生产设计An annual output of 27,000 tons of dimethyl carbonate chemicalplant designABSTRACTDimethyl carbonate (dimethyl carbonate, DMC), a non-toxic, environmental performance, is widely useful for chemical raw material. Due to containing carbonyl, methyl, methoxyl and carbonyl methoxyl group in its molecular structure, it can be widely used in carbonylation, methylation, the Methoxyl and carbonyl methylation reactions in organic synthesis. Then it has the advantage of safety, convenience, less pollution, flexible transportation and so on in production. B ecause of dimethyl carbonate’s low toxicity, it is a promising "green" chemical product. This is a preliminary design for an annual output of 27000 tons of dimethyl carbonate factory, mainly containing the process calculation and equipment selection, with the flow chart, workshop layout, workshop elevation and factory layout.Key words: dimethyl carbonate, urea alcoholysis, production design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 总论 (1)1.1 设计目标 (1)1.2 编制依据 (1)1.3 编制原则 (1)2 项目可行性论证 (2)2.1 建设背景 (2)2.2 建设意义 (2)2.2.1 环境效应 (2)2.2.2 社会效应 (3)2.3 产品简介 (3)2.3.1 DMC物理化学性质 (3)2.3.2 基本用途 (3)2.4 市场分析 (4)2.4.1 碳酸二甲酯的市场现状 (4)2.4.2 碳酸二甲酯的应用前景 (6)2.4.3 建议 (7)3 工艺方案选择 (8)3.1 概述 (8)3.2 工艺路线 (8)3.2.1光气法 (8)3.2.2甲醇氧化羰基化法 (8)3.2.3酯交换法 (9)3.2.4尿素醇解法 (10)3.3 本项目所选工艺方案 (12)4 工艺流程设计 (13)4.1工艺流程简图 (13)4.2 MC的合成 (13)4.3 DMC的合成 (14)5 厂址选择 (15)5.2厂址选择 (15)5.3气候概况 (15)5.4渭化介绍 (16)5.5选址优势 (16)5.5.1交通便利 (16)5.5.2原料丰富 (16)6 物料衡算和热量衡算 (17)6.1工艺流程物料衡算 (17)6.2工艺流程热量衡算 (18)6.2.1 MC的合成 (19)6.2.2 MC反应液的分离 (19)6.2.3 DMC的合成 (20)7 热量集成 (21)7.1概述 (21)7.2设计结果 (21)8 设备设计与选型 (22)8.1精馏塔的设计 (22)8.1.1概述 (22)8.1.2精馏塔的设计计算 (22)8.1.3塔板设计 (24)8.2换热器的设计 (24)8.2.1概述 (24)8.2.2换热器的选型 (25)8.3泵的选型 (30)8.3.1 泵的选型说明 (30)9 厂区平面布置 (31)9.1设计依据和范围 (31)9.2平面布局方案 (31)9.2.1厂区组成 (31)9.2.2厂区平面图 (31)9.2.3设计思路 (31)9.3工厂运输设计 (32)10 车间平面布置 (33)10.1设计依据 (33)10.2.1反应器 (33)10.2.2换热器 (33)10.2.3离心泵 (33)10.2.4精馏塔 (33)10.2.5罐区 (34)10.2.6管廊 (34)致谢 (35)参考文献 (36)1 总论1.1 设计目标设计一座年产2.7万吨的碳酸二甲酯化工厂。

化工设计大赛己二睛物料衡算化工设计大赛己二睛物料衡算近年来，随着化工行业的迅猛发展，化工设计大赛已经成为展示学生才能和技能的重要平台。

己二睛物料衡算作为化工设计大赛中的重要环节之一，对参赛选手的能力和专业知识有着较高的要求。

本文将对己二睛物料衡算进行详细阐述。

己二睛是一种常见的有机溶剂，广泛应用于化工生产和实验室中。

物料衡算指的是在化工设计中按照一定的标准和方法计算出所需原料的用量和配比，以达到预期的产品性能和质量要求。

己二睛物料衡算是化工设计过程中的关键环节，直接影响产品的质量和经济效益。

在进行己二睛物料衡算时，需要首先确定产品的配方和产品需求，然后进行原料成分的分析和选择。

在这个环节中，需要充分了解每种原料的特性和用量要求，以保证产品的稳定性和性能。

在己二睛物料衡算中，需要考虑的主要因素包括原料的纯度、密度、体积、浓度以及反应的化学方程式等。

通过分析这些参数，可以确定每种原料的理论用量和配比。

此外，还需要考虑原料的成本和可获得性，以在满足产品需求的前提下选择成本和供应稳定的原料。

己二睛物料衡算还需要考虑反应过程中的反应速率、温度、压力等因素。

这些因素对于产品的合成和品质影响巨大。

通过对反应条件的调控和优化，可以提高产品的产率和质量。

己二睛物料衡算的过程中，还需要预估原料的损耗和副产物的生成情况。

这些因素对产品成本和环境影响有较大的影响。

通过合理的控制和优化，可以减少原料的浪费和副产品的生成，提高生产效率和环境友好性。

此外，在己二睛物料衡算中还需要考虑工艺流程的设计和能耗的优化。

通过对工艺流程的模拟和分析，可以找出工艺中的瓶颈和改进空间，提高生产效率和降低能耗。

同时，还需要考虑原料的储存和加工方式，以提高操作的安全性和便捷性。

综上所述，己二睛物料衡算作为化工设计大赛中的重要环节，对参赛选手的能力和专业知识有着较高的要求。

在进行己二睛物料衡算时，需要通过分析原料的特性和配比要求，计算出每种原料的用量和配比，并考虑反应条件、损耗和副产物等因素，最终实现产品质量和经济效益的平衡。

冷却水和低压蒸汽用量
目录
1 冷却水用量 (3)
1.1 除水塔塔顶冷凝器冷却水用量： (3)
1.2 共沸塔冷凝器冷却水用量 (3)
1.3 萃取塔冷凝器冷却水用量 (4)
1.4 产品精馏塔冷凝器冷却水用量 (4)
1.5 产品冷却器冷却水用量 (5)
1.6 冷凝分离系统的冷凝器冷却水用量 (5)
1.7 多级压缩机冷却水用量 (5)
2 蒸汽用量 (6)
2.1 除水塔再沸器蒸汽用量 (6)
2.2 共沸塔再沸器蒸汽用量 (7)
2.3 萃取塔蒸汽用量 (7)
2.4 产品精馏塔蒸汽用量 (7)
2.5 高压反应釜蒸汽用量 (8)
冷却水和低压蒸汽用量
需用蒸汽加热的设备：除水塔、共沸塔、萃取塔和产品精馏塔的再沸器、高压反应釜。

需用冷却水冷却的设备：除水塔、共沸塔、萃取塔和产品精馏塔的塔顶冷凝器、产品冷却器、冷凝分离系统的冷凝器、多级压缩机。

根据工艺，蒸汽采用1MPa（180 ）低压水蒸汽，由低压锅炉产生，放热冷凝后经高温冷凝水回收装置返回锅炉。

冷却水温度为 25 ，换热后送至凉水塔冷却并循环利用。

1冷却水用量
1.1 除水塔塔顶冷凝器冷却水用量：
根据 aspen 模拟的结果，除水塔冷凝器的热负荷为 73563.393MJ/h,如下所示
冷却水的进口温度为 25，出口温度为 35，在其平均温度 30下水的比热容为
则冷却水的用量为/h
1.2 共沸塔冷凝器冷却水用量
根据 aspen 模拟的结果，共沸塔冷凝器的热负荷为 30304.238MJ/h,如下所示。