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扬州工业职业技术学院2011——2012学年第二学期毕业设计（论文）（课程设计）课题名称：碳酸二甲酯的合成及应用研究设计时间：2011.10.15—2012.3.20系部：化学工程系班级：0902有机姓名：刘孝荣学号：0901130206指导老师：王雪源碳酸二甲酯的合成及应用研究刘孝荣0902有机【摘要】综述了碳酸二甲酯（DMC）国内外发展研究情况及主要用途。
介绍了光气法、酯交换法、氧化羰基化法、甲醇CO2法合成DMC，比较了各工艺的优劣及合成技术的选择。
在实际生产中应选择原料价廉易得，适用的催化剂，高效的分离方法，工艺条件不苛刻，基本无污染，成本低的合成路线。
关键字：，碳酸二甲酯，酯交换法，甲醇氧化羰基化，甲醇CO2法Synthesis and Application of dimethyl carbonateLiu Xiaorong0902 organicAbstract:Domestic and international development research and main purpose of dimethyl carbonate (DMC).Introduced phosgene and the transesterification method, oxidative carbonylation, methanol CO2 method, synthesis of the DMC to compare the pros and cons of each technology and synthesis technology choice.Raw materials, cheap and easy to apply to the catalyst, efficient separation methods, the process is not harsh, the basic non-polluting, low-cost synthetic route should be selected in the actual production.Keywords:Dimethyl carbonate;Transesterification method;Oxidation of Methanol carbonylation;Methanol CO2 law目录1.前言 (1)1.1.碳酸二甲酯的研究背景及现状 (1)1.1.1国外DMC的发展概况 (1)1.1.2国内DMC的生产现状 (2)1.1.3国际、国内碳酸二甲酯生产技术对比 (2)1.2碳酸二甲酯的应用研究 (3)1.2.1碳酸二甲酯的用途 (3)1.2.2碳酸二甲酯下游产品及用途 (6)2.合成方法 (7)2.1光气法 (7)2.1.1甲醇光气法 (7)2.1.2光气甲醇钠法 (8)2.2酯交换法 (8)2.2.1碳酸乙（丙）烯酯与甲醇酯交换法 (8)2.2.2硫酸二甲酯酯交换法 (9)2.3甲醇氧化羰基化法 (9)2.3.1甲醇液相氧化羰基化法 (9)2.3.2甲醇气相氧化羰基化法 (10)2.4甲醇CO2法 (11)3.关键技术的选择 (12)3.1甲醇光气法 (12)3.2硫酸二甲酯与碳酸钠酯交换法 (12)3.3甲醇氧化羰基化法 (12)3.3.1甲醇氧化羰基化法催化剂和分离技术的选择 (13)3.4甲醇氧化羰基化法 (15)4.结束语 (16)参考文献 (17)谢辞 (19)1.前言1.1.碳酸二甲酯的研究背景及现状碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，DMC)，常温时是一种无色透明、略有气味、微甜的液体，熔点4℃，沸点90.1℃，密度1.069 g/cm3,难溶于水，但可以与醇、醚、酮等几乎所有的有机溶剂混溶[1]。
车用汽油专用添加剂MTBE生产工艺1. 简介车用汽油专用添加剂MTBE（甲基叔丁基醚）是一种常用的汽油增氧剂和抗爆剂。
它可以改善汽油的抗爆性能，提高发动机的燃烧效率，减少废气排放和空气污染。
本文将介绍MTBE的生产工艺流程。
2. 原料准备MTBE的生产原料主要包括甲醇和异丁烷。
甲醇作为主要原料，是从天然气、煤炭等资源中生产。
异丁烷则可从石化厂中获得。
3. 生产工艺流程MTBE的生产主要分为以下几个步骤：3.1 原料准备首先，需要对甲醇和异丁烷进行精确的测量和配比。
通常情况下，甲醇与异丁烷的比例为1:3。
3.2 反应器反应将预先测量好的甲醇和异丁烷注入反应器中，加入适量的催化剂（通常采用硫酸），然后进行反应。
反应器通常采用连续搅拌式反应器，通过调节反应器的温度和压力，控制反应的进行。
3.3 分离和净化反应完成后，需要对反应液进行分离和净化。
首先利用蒸馏技术将MTBE和未反应的甲醇、异丁烷等物质分离。
经过多级蒸馏后，得到纯净的MTBE。
3.4 脱水和氧化为了进一步提高MTBE的纯度，需要对其进行脱水和氧化处理。
脱水通常采用蒸汽脱水的方式，将水分从MTBE中去除。
氧化处理则是通过加入适量的空气或氧气，使MTBE与氧气发生反应，去除其中的杂质。
3.5 产品回收和储存经过上述处理后，得到高纯度的MTBE产品。
最后，需要对MTBE进行回收和储存。
回收通常采用冷凝技术，通过将MTBE蒸气冷却后液化，得到液态的MTBE。
储存则需要将MTBE存放在密封的容器中，避免与空气中的水分和杂质发生反应。
4. 安全措施在MTBE的生产过程中，需重视安全措施，如：•确保生产场所通风良好，减少MTBE蒸气的积聚；•严格控制反应温度和压力，避免产生过高的温度和压力引发事故；•使用防爆设备和装置，确保生产过程的安全；•工作人员需穿戴合适的防护设备，如防护眼镜、手套等。
5. 结语通过控制好MTBE生产工艺中的各个环节，可以获得高纯度的MTBE产品。
中科院科技成果——天然气经合成气制乙醇和醋酸等二碳含氧化合物催化剂及工艺过程项目简介
乙醇和醋酸等二碳含氧化合物是大宗的化工原料，乙醇还是提高汽油辛烷值的良好添加剂。
我国乙醇主要由粮食发酵法生产，醋酸主要由乙醇或乙烯氧化法和甲醇羰化法生产。
实验室在系统研究的基础上，与四川垫江天然气化工总厂及中国成达化学工程公司合作开发由天然气经合成气制乙醇和醋酸等二碳含氧化合物的30吨（产品）/年中试于1996年10月成功。
1996年11月通过中国科学院鉴定，技术处于国际先进水平。
技术指标
利用垫江天然气化工总厂含氮12-14%、二氧化碳8-9%，H2/CO=2.3-2.5（体积比）的合成甲醇原料气，在312℃，8.0-8.2MPa 和空速16000h-1条件下，连续稳定运转1026小时而未见催化剂活性和选择性衰减，二碳以上含氧化合物的时空产率达310g/kg/h，选择性达70-75wt%的良好结果。
如把合成产物在线加氢，使其中的醋酸、乙醛和醋酸乙酯转化成乙醇，则主产品乙醇在二碳以上含氧化合物产品中占90%以上。
如把合成的液相粗产品进行酯化蒸馏分离，则主产品为醋酸乙酯，主副产品为乙醇。
如把合成的粗产品进行氧化处理，则醋酸为主产品。
摘要碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，简称 DMC)：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4万吨/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。
关键词：碳酸二甲酯，合成，工艺流程AbstractDMC (Dimethyl Carbonate, referred to as DMC): chemical formula CH3 OCOOCH3 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, et c., 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 producti on, to avoid the complexity of methanol-DMC-water separation system, the subsequent sepa ration and purificatio n 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 Process第1章项目总论 (5)1.1 项目概述 (5)1.2 建设背景 (5)1.3 产品简介 (6)1.3.1 产品用途 (6)1.3.2 国内外发展 (6)1.3.3 市场需求 (7)1.4 工艺路线 (8)1.4.1 光气法 (8)1.4.2 甲醇氧化羰基化法[5] (9)1.4.3 酯交换法 (9)1.4.4 尿素醇解法 (10)1.4.5 工艺路线比较 (12)1.5 工作依据 (13)1.6 厂址选择 (13)1.6.1 选择原则 (13)1.6.2 厂址选择 (13)1.6.3 城市概况 (14)1.7.1 生产制度 (14)1.7.2 生产规模 (14)第2章工艺设计与计算 (16)2.1 工艺原理 (16)2.2 工艺流程描述 (16)2.2.1 工艺流程简图 (16)2.2.2 MC的合成 (16)2.2.3 DMC的合成 (17)2.3 物料衡算 (17)2.4 热量衡算 (19)2.4.1 MC的合成 (20)2.4.2 MC反应液的分离 (20)2.4.3 DMC的合成 (21)第3章设备选型 (22)3.1 选型的原则 (22)3.2 反应器计算 (22)3.2.1 计算催化剂床层体积VR (22)3.2.2 反应器管数的确定 (23)3.2.3 核算换热面积 (23)3.2.4 管的排列方式 (23)3.2.5 反应器内经 (23)3.2.6 反应器壳体壁厚的计算 (23)3.3反应器的选型 (24)3.3.1 封头的选型 (24)3.3.2 参数汇总表 (24)3.4 其他设备选型 (25)3.4.1精馏塔的设计 (25)3.4.2 换热器的设计 (25)3.4.3 泵的选型 (27)3.5 Aapen 模拟 (28)第4章设备一览表 (32)第5章车间设备布置设计 (35)5.1平面布局方案 (35)5.2厂区组成 (35)5.3设计思路 (35)5.4工厂运输设计 (36)第6章自动控制 (37)6.1概述 (37)6.2仪表类型的确定 (37)6.2.1气动控制仪表 (37)6.2.2电动控制仪表 (37)6.2.3信号和自动保护 (37)6.3 典型控制方案的说明 (38)6.3.1精馏塔的控制 (38)6.3.2反应器的控制 (38)6.3.3泵的控制 (38)6.3.4换热器和再沸器的调节 (39)第7章安全生产与环境保护 (40)7.1安全生产 (40)7.1.1有害因素 (40)7.1.2危险因素 (40)7.2劳动安全措施 (40)7.2.1基本要求 (40)7.2.2基本措施 (41)7.3 环保措施 (41)7.3.1 建设期污染防治措施 (41)7.3.2 运营期污染防治措施 (41)7.3.3 饮用水源保护 (42)第8章公用工程 (44)8.1 供电 (44)8.1.1 照明系统 (44)8.1.2 电气设备的结构型式 (44)8.1.3 电信工程 (44)8.2 供水 (45)8.2.1 生产水源 (45)8.2.2 生活水源 (45)8.2.3 消防水源 (45)8.2.4 室内给水系统 (45)8.2.5 室外给水系统 (45)8.2.6 消防给水系统 (45)8.2.7 生活排水系统 (46)8.2.8 雨水排水系统 (46)8.2.9 其它用水 (46)8.3 供热 (46)8.3.1 概述 (46)8.3.2 热公用工程 (46)8.3.3 冷公用工程 (46)第1章项目总论1.1 项目概述项目名称：尿素醇解法年产4万吨碳酸二甲酯合成车间的初步设计建设地点：齐齐哈尔市建设工期：2年项目内容：本项目是大庆石化总厂年产4万吨碳酸二甲酯的项目，该项目主要是以尿素和甲醇为原料生产碳酸二甲酯。
碳酸二甲酯的生产和应用王福君郭世卓（中国石化上海石油化工股份有限公司，200540）摘要：碳酸二甲酯是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料，市场前景看好，其酯交换法合成工艺正逐渐引起国内外广泛关注。
开发新型酯交换工艺，能明显降低投资及成本，可获得良好的经济效益。
关键词：碳酸二甲酯生产工艺经济性碳酸二甲酯（Dimethyl Cabonate）简称DMC，常温时是一种无色透明、略有气味、微甜的液体，熔点4 ℃，沸点90.1 ℃，密度1.069 g/cm3,难溶于水，但可以与醇、醚、酮等几乎所有的有机溶剂混溶。
DMC毒性很低，在1992年就被欧洲列为无毒产品，是一种符合现代"清洁工艺"要求的环保型化工原料，因此DMC的合成技术受到了国内外化工界的广泛重视，我国化工部在"八五"和"九五"期间将其列为重点项目。
DMC的分子结构独特（CH3O-CO-OCH3），性能优异，因此具有非常广泛的用途，主要用作羰基化和甲基化试剂、汽油添加剂、合成聚碳酸酯（PC）的原料等。
DMC的大规模生产就是伴随着聚碳酸酯的非光气合成工艺而发展起来的。
DMC传统的生产路线为光气法，但是由于光气的高毒性和腐蚀性以及氯化钠排放的环保问题而使得这一路线正逐渐被淘汰，现在普遍采用的合成路线有三种：以氯化铜或一氧化氮为催化剂的氧化羰基化反应、碳酸乙烯酯与甲醇的酯交换反应、尿素甲醇解反应。
现有DMC的生产厂家主要分布在西欧、美国和日本，大型生产厂家有法国的SNPE、德国的BASF、意大利的EniChem和日本的Ube，1999年DMC总的生产能力仅为30 kt/a。
近两年我国在DMC的生产上取得长足进展，至2002年我国DMC的年生产能力超过了10 kt/a。
近年来DMC工业的发展使DMC的市场价格相对合理和稳定，2002年国产99.5%DMC产品价格在8 400~9 800元/t之间。
２０14年第11期燃油添加剂也就是市面上销售的“燃油宝”，亦称作汽油添加剂、节油添加剂、汽油清净剂等。
简单地说，燃油添加剂是出于“节能减排”的目的向汽车燃油中添加的一种物质。
“节能”即节省燃油的消耗，提高燃油的燃烧性能，使得汽车同等情况下消耗一定量的汽油行驶的里程数增加。
如在电影《人再囧途之泰囧》中虚构出的“油霸”，虽然目前尚不存在这样的物质，但它可以说是人们对于燃油添加剂功效的一种夸张认识和期待。
“减排”即减少有害物质的排放，依然是通过添加来减少燃油的不充分燃烧，使得积碳、尾气中有害物质的含量等相应减少。
2013年以来“PM2.5”和“雾霾天气”这样的名词成为热议，大部分地区城市空气质量标准堪忧，而元凶之一就是机动车尾气的排放，因此一些城市也相应采取了限行限号的措施。
总体来说，燃油添加剂的功效更侧重于减排。
尽管一些文献中称燃油添加剂可使燃油消耗降低10%以上，但需要建立在长期使用的前提下，且一些相应的报道和很多驾驶员反映燃油添加剂在节油方面的效果并不是非常的明显。
而一些研究试验表明，汽车在使用燃油添加剂后，在其使用寿命中可相应减少一吨以上的有关废气（碳氢氧化物、一氧化碳和氮氧化物等）。
目前，国内大多数研究主要侧重于改善燃油添加剂中相应的配料，使得燃油充分燃烧，减少积碳，实现节能减排。
本文从燃油添加剂的制备和市场两个方面，对其进行了综述与展望。
一、燃油添加剂的制备目前，我国有关燃油添加剂的专利申请已有400余项之多，其中有上百项得到了授权；文章方面有百余篇，且多数集中在本世纪的最初十年。
进入21世纪，随着我国交通的发展，人民生活水平提高，汽车的数量猛增，随之而来的是广大的需求和市场，因此燃油添加剂得到了一定的研究和发展。
而目前“燃油宝”的研究似乎又进入了一个“瓶颈期”。
原因是多方面的，可能原因之一是研究本身出现了难点；原因之二是由于市场方面出现的问题，比如添加燃油宝并不比采用清洁型汽油经济，而导致很多驾驶员并不会主动选择购买；再有就是目前市场上的燃油宝鱼龙混杂，效果不一，影响了其自身市场的发展。
车用汽油中非法添加物问题浅析摘要：在车用汽油使用过程中，车用汽油非法添加物主要是在车用汽油中加入一些不符合国家标准的化学物质。
车用汽油中会加入一定量的含氧化合物，如甲基叔丁基醚（methyl tert-butyl ether, MTBE）等，以提高车用汽油的辛烷值。
非法添加物在车用汽油中的添加，虽然在一定程度上会提高汽油辛烷值，但是对整体车辆的使用性能及周边生态环境都造成了严重的危害。
因此对车用汽油中非法添加物进行分析研究非常有必要。
关键词：车用汽油；甲基叔丁基醚（MTBE）；异丙醇（IPA）甲基环戊二烯三拨基锰（MMT）是一种抗爆剂，其具有效能高、添加量少、对环境污染小、无毒等优点，而且能与含氧添加剂组分良好配伍，有助于炼油厂提高产品等级、增强组分调和的灵活性。
从而可以为炼油厂节约大量原油和避免进行巨额的工艺改造投入。
同时，MMT使用费用低而能达到同样的辛烷值提高量，其费用只有MTBE（甲基叔丁基醚）作为调和介质的1/3左右。
一些不法分子为了提高汽油辛烷值，非法向汽油中加入MMT。
2016年、2017年国家质量技术监督局批准颁布了《车用汽油》GB 17930-2016(VIA)、《车用乙醇汽油》GB 18351-2017国家标准，规定汽油中不得添加含锰抗爆剂，并且锰含量不大于0.002 g/L。
研究表明，加入0.0016g/L的锰能提高约2个辛烷值。
将锰含量从0.0016g/L提高到0.0028g/L，其辛烷值只提高0.8个单位。
研究发现，加入一定量的MMT可以提高汽油的辛烷值，但其辛烷值的增幅与MMT的加入量并不是线性增长。
汽油中加入MMT虽能提高辛烷值，对样品色度、诱导期、胶质含量和辛烷值的影响较大，甚至随着时间的增加，不能满足汽油产品标准的要求。
含MMT抗爆剂的汽油氧化安定性较差（如：诱导期、胶质含量、辛烷值等重要指标易发生变化），难以满足国家标准要求。
随着汽油不断升级催化裂化反应因工艺条件的变化，汽油馏分中烃类组成及单体烃分了都表现出不同的特点。
碳酸二甲酯的生产工艺及用途一、摘要碳酸二甲酯是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料，市场前景看好，其酯交换法合成工艺正逐渐引起国内外广泛关注。
开发新型酯交换工艺，能明显降低投资及成本，可获得良好的经济效益。
二、关键词碳酸二甲酯生产工艺 DMC用途三、碳酸二甲酯的物理性质碳酸二甲酯（Dimethyl Cabonate）简称DMC，分子结构简式为O∥CH3—O—C—O—CH3常温时是一种无色透明、略有气味、微甜的液体，熔点4 ℃，沸点90.1 ℃，密度1.069 g/cm3,难溶于水，但可以与醇、醚、酮等几乎所有的有机溶剂混溶。
DMC毒性很低，在1992年就被欧洲列为无毒产品，是一种符合现代“清洁工艺”要求的环保型化工原料，因此DMC的合成技术受到了国内外化工界的广泛重视。
四、碳酸二甲酯的生产工艺DMC的生产方法主要有三种：即光气法、酯交换法和甲醇氧化羰基化法（包括液相法和气相法），后两种方法一般称为非光气法。
与光气化生产工艺相比，氧化羰基化法规模大，单位投资低，环境污染小，生产安全性高，产品成本也比较低，是目前发达国家的主要生产方法。
另外还有尿素甲醇解法，目前正在中式和小规模生产。
1.光气法光气法是DMC最早的合成方法，采用光气和甲醇或甲醇钠为原料反应生成DMC。
反应式为：COCl2+2CH3OH −→−(CH3O)2CO+2HClCOCl2+2CH5ONa −→−(CH3O)2CO+2NaCl该法原料光气有剧毒，工艺流程长，设备管道腐蚀严重，污染环境，从安全、经济、环保等方面考虑，此法不宜采用，应逐步淘汰。
2.酯交换法该法以碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯与甲醇酯交换反应生成DMC 并联产丙二醇或乙二醇：C 4H6O3+2CH3OH −→−(CH3O)2CO+CH3CHOHCH2OH(CH2O)2CO+2CH3OH −→−(CH3O)2CO+CH2OHCH2OH碳酸丙烯酸或碳酸乙烯酯，可由环氧丙烷或环氧乙烷与CO2合成：C 3H6O+CO2−→−C4H6O3C 2H4O+CO2−→−C3H4O3由于环氧乙烷需钢瓶贮运，费用较环氧丙烷高，一般国内采用环氧丙烷为原料。
辛烷值改进剂MTBE、MMT使用性能的研究作者：赵晨明来源：《科技创新导报》 2011年第15期赵晨明(大庆炼化公司储运厂黑龙江大庆 163411)摘要:来用MTBE和MMT作为汽油的调合组分,生产高标号汽油,取得了良好效益。
本文简介了两种物质的使用性能及相关实验结果。
关键词:甲基叔丁基醚甲基环戊二烯三羟基锰汽油辛烷值改进剂中图分类号:TQ04 文献标识码:A 文章编号:1674-098x(2011)05(c)-0001-011 引言现代汽车工业的发展和环保法规的日趋严格,推动了汽油产品的更新换代,我国于2000年1月1日颁布新的汽油标准,降低了车用汽油的烯烃含量,而汽油的辛烷值随烯烃含量的降低而减小,向汽油中添加有效的添加剂即可生产出烯烃含量低且辛烷值较高的汽油。
为了提高汽油的辛烷值,大庆炼化公司现以甲基叔丁基醚(MTBE)和甲基环戊二烯三羟基锰(MMT)作为汽油调合组分,参与高标号汽油调合。
MTBE是一种高辛烷值汽油组分,大庆炼化公司现有的MTBE装置可以自行生产。
其基础辛烷值RON:110,抗爆指数:105,是优良的汽油高辛烷值添加剂和抗爆剂。
MTBE与汽油可以任意比例互溶而不发生分层现象,与汽油组分调和时,有良好的调和效应,调和辛烷值高于其净辛烷值。
MTBE含氧量相对较高,能够显著改善汽车尾气排放。
但如果加入的MTBE比例不加以控制、使理论当量空燃比超出闭环控制发动机电子控制单元自适应能力所及的调节范围,则会因富氧而干扰闭环控制,使三元催化转化器的转化效率下降。
研究还发现MTBE会污染地下水源,因此美国加州等地已经准备禁用MTBE。
日本的一家研究机构的研究也表明,汽油中的MTBE的含量超过7%,汽车排放中的氮氧化物会增加。
因此,日本的高级无铅汽油中,MTBE的加入量不超过7%。
可见,从环保角度考虑,提高汽油辛烷值,仅仅依靠MTBE是不够的,我们又引进了MMT作为补充。
作为有机铅的代用品,美国乙基公司提供的MMT,是一种既能提高汽油辛烷值又不含铅的高效汽油抗爆添加剂。
