毕业设计开题报告1

广西科技大学

毕业设计开题报告

课题名称年产25000万吨碳酸二甲酯生产车间工艺设计

学院生物与化学工程学院

专业化学工程与工艺

班级化工092

学号 200900601064

姓名庞永强

指导教师姚志湘

二零一三年三月五日

1、选题背景1.1 选题依据

碳酸二甲酯（简称DMC）分子式（CH

3O）

2

CO，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CH

3

-、

CH

3O-、CH

3

O-CO-、-CO-等多种官能团，因而具有良好的反应活性，可以和醇、酚、

胺、肼、酯等类化合物发生甲基化、羰基化、甲酯化和酯交换反应，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。

（1）基本用途

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 就能安全地与萘酚反应，制成甲氨基甲酸萘酯。

3）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基本方法是以二氯甲烷为溶剂在碱存在下，双酚A与光气反应。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，都已基本接近实现工业化。

4）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应，首先生成碳酸酯，碳酸酯受热分解，生成异氰酸酯。

5）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、乙烯基碳酸酯反应制造的。但成本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。

6）制造长链烷基碳酸酯（合成润滑油基材）

以DMC和高级醇(C

12～C

15

)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。

7）制造胺基噁唑烷酮（兽药）的中间体胺基噁唑烷二酮

利用DMC与氨基化物反应，碳酸酯化及环化而高收率地制造胺基噁唑烷二酮。

8)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，不仅安全而且易于使用。

碳酰二肼虽然价格较贵，但使用安全，欧美等国正在普及。

9）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CO

2

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。

1.2 选题分析

1.2.1 课题来源

学生本人定题。

1.2.2与所学专业的关系

碳酸二甲酯是化学反应的产物。在整个生产工艺流程中主要采用的是甲醇气相氧化羰基化法过程涉及到的相平衡、物料衡算、热量衡算、设备选型都是物理化学、化工热力学、化工原理、化学反应工程、化工机械设备等课程的相关知识。对产品纯度的要求更是建立在分析化学的基础上。所以务必在很好的掌握相关的理论基础知识，对整个生产流程有很好的认识基础上，才能较好的完成此设计。

1.2.3课题意义

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。工业化和城市化给环境带来了巨大的压力，对人类健康也造成了一定威胁。积极研究和开发新的化学方法和技术，尽量减少使用或不使用对人类健康，生态环境有害的化学物质，“清洁生产工艺”和“绿色化学品”已成为21世纪化学工业发展的主导方向。

本设计为甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯（以下称为DMC）。碳酸二甲酯（DMC）这种用途广泛的有机产品，既可取代光气、硫酸二甲酯等剧毒试剂，也可凭借其独特的化学性质合成许多新的衍生产品。具有广阔的市场前景，并属于环保型绿色甲酯，受到国内外广泛关注。其可用于制备西维因苯、甲醚、氟派酸、环丙杀星、呋喃丹等多种农药、医药产品。还可用于制备光电子材料、粘合剂、润滑油、基衬等多种产品。碳酸二甲酯可作为无铅汽油添加剂，将其加入油品中可提高辛烷值并降低尾气中NO和CO的排放量。碳酸二甲酯本身无毒无味，能与其它有机物混溶。在油漆、喷雾剂等方面有很大的市场潜力。国内以碳酸二甲酯为原料已能生产近20种医药产品。近年来，美国已提出用DMC逐步替代MTBE作为汽油添加剂，碳酸二甲酯被我国列入国家九五重点开发的50个精细化工产品范围。碳酸二甲酯的发展将对我国的煤化工、甲醇化工起到巨大的推动作用。因此，该选题有很高的研究价值和商业价值。

2、相关理论基础

2.1材料性质：

碳酸二甲酯是透明无色可燃液体，沸点90.1℃，熔点4℃，略带香味。碳酸二甲酯能以任何比例与醇、酮、酯等有机溶剂混溶，无腐蚀性；微溶于水。碳酸二甲酯可燃，在空气中的爆炸极限为3.8%-21.3%碳酸二甲酯属无毒或微毒化学品，但对人体皮肤、眼睛和粘膜有刺激性。碳酸二甲酯是优良的溶剂，作为溶剂的主要特点表现为熔点、沸点范围窄、表面张力大、粘度低、介质介电常数小、蒸发热低、相对蒸发速度快。

碳酸二甲酯的化学性质可以根据其所提供的官能团分为羰基化反应、甲基化反应和羰基甲氧化反应。