毕 业 论 文 论文题目 碳酸二甲酯及其生产工艺 学科专业 作者姓名 指导教师 2011 年 4 月 摘要摘要：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关键词：碳酸二甲酯 生产工艺 经济性目录一、关于碳酸二甲脂 51.1.1碳酸二甲酯简介 51.1. 2DMC的用途 61.2.1碳酸二甲酯的发展史 61.3.1物理性质 71.4.1DMC现在的市场格局 7二、EMC工艺操作规程 92.1生产前准备工作 92.1.1工程验收： 102.1.2设备验收 102.1.3系统吹扫与压力测试 102.1.4循环水路换收 102.1.5加热系统验收 102.1.6计量罐标注： 112.1.7乙醇 (Et-OH)原料缶的标； 112.2洗塔： 112.2.1 4#精馏塔及釜、相关管线使用前的清诜 112.2.2 3#精馏塔及釜、相关管线使用前的清洗 112.3原料准备； 122.3.1第一釜投料： 122.3.2正常投料： 122.3.3各项检测项目 122.3.4助剂 13三、生产工艺操作 133.1 1#塔工艺操作流程 133.1.1第一釜进料： 133.1.2甲醇馏份分离工序： 143.1.2.1反应工序： 143.1.2.2甲醇馏份分离工序 143.1.2.3中间体馏份分离工序 153.1.3粗EMC馏份分离工序 153.2 2#塔工艺操作流程 153.2.1进料工序 153.2.2中间体馏份分离工序 163.2.3粗EMC馏份分离工序 163.2.4EMC转釜工序： 163.3 3#塔工艺操作流程 173.3.1进料工序； 173.3.2粗EMC馏份分离工序： 173.3.3工业级EMC分离工序； 173.3.4电子级EMC分离工序； 17四、包装工序操作流程 184.1包装准备： 184.2成品包装： 184.3工业级成品包装： 18五、EMC操作要点 195.1按工艺要求 195.2采集中间体 195.3采集前馏 195.4粗蒸R301 195.5精馏R401 20致谢 21一、关于碳酸二甲脂1.1.1碳酸二甲酯简介中文名称: 碳酸二甲酯英文名称：Dimethyl carbonate英文别名：Methyl carbonate; Carbonic acid dimethyl ester~Methyl carbonate 分子式：C3H6O3 ；（CH3O）2CO 分子量：90.07 CAS号：616-38-6碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC)，是一种重要的有机合成中间体，分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团，具有多种反应性能，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，碳酸二甲酯(DMC)是一种重要的有机化工中间体，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，用于生产聚碳酸酯、异氰酸酯、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(西维因)、苯甲醚、四甲基醇铵、长链烷基碳酸酯、碳酰肼、丙二酸酯、丙二尿烷、碳酸二乙酯、三光气、呋喃唑酮、肼基甲酸甲酯、苯胺基甲酸甲酯等多种化工产品由于DMC无毒，可替代剧毒的光气、氯甲酸甲酯、硫酸二甲酯等作为甲基化剂或羰基化剂使用，提高生产操作的安全性，降低环境污染作为溶剂，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、清洁溶剂等作为汽油添加剂，DMC可提高其辛烷值和含氧量，进而提高其抗爆性［1］此外，DMC还可作清洁剂、表面活性剂和柔软剂的添加剂由于用途非常广泛，DMC被誉为当今有机合成的“新基石”1.1. 2DMC的用途DMC的优良性质和特殊分子结构决定了DMC广泛的用途，概括如下[1～3]：代替光气作羰基化剂：光气（Cl-CO-Cl）虽然反应活性较高，但是它的剧毒和高腐蚀性副产物使其面临巨大的环保压力，因此将会逐渐被淘汰；而DMC（CH3O-CO-OCH3）具有类似的亲核反应中心，当DMC的羰基受到亲核攻击时，酰基-氧键断裂，形成羰基化合物，副产物为甲醇，因此DMC可以代替光气成为一种安全的反应试剂合成碳酸衍生物，如氨基甲酸酯类农药、聚碳酸酯、异氢酸酯等，其中聚碳酸酯将是DMC需求量最大的领域，据预测2005年80%以上的DMC将用于生产聚碳酸酯；代替硫酸二甲酯（DMS）作甲基化剂：由于与光气类似的原因，DMS（CH3O-SO-OCH3）也面临被淘汰的压力，而DMC的甲基碳受到亲核攻击时，其烷基-氧键断裂，同样生成甲基化产品，而且使用DMC比DMS反应收率更高、工艺更简单。
主要用途包括合成有机中间体、医药产品、农药产品等；低毒溶剂：DMC具有优良的溶解性能，其熔、沸点范围窄，表面张力大，粘度低，介质界电常数小，同时具有较高的蒸发温度和较快的蒸发速度，因此可以作为低毒溶剂用于涂料工业和医药行业从表1可以看出，DMC不仅毒性小，还具有闪点高、蒸汽压低和空气中爆炸下限高等特点，因此是集清洁性和安全性于一身的绿色溶剂1.2.1碳酸二甲酯的发展史碳酸二甲酯是一种环保绿色原料，可以满足当前清洁工艺的要求，符合可持续发展的战略趋势，同时兼具多种优良性能，因此其合成工艺受到了越来越多的关注DMC现有生产工艺有四种，其中氧化羰基化工艺是开发较早、较成熟的工艺，其产品价格也较低，而酯交换工艺的产品价格较高，曾被认为是一种经济性较差的工艺近年来随着环保意识增强，酯交换工艺研究越来越多，Shell等大公司甚至将其作为走持续发展规划、开发绿色环保技术的典型，据称新开发的酯交换工艺可以明显降低投资和成本根据经济分析可知，氧化羰基化工艺DMC产品价格的制约因素是甲醇和一氧化碳的价格，酯交换工艺DMC产品价格的制约因素是环氧乙烷、乙二醇和蒸汽价格，因此将环氧乙烷和DMC生产基地联建具有潜在的经济效益。
目前，我国碳酸二甲酯仍然处于供不应求的状态，是开发建设的良好时机碳酸二甲酯，简称DMC，是一种基础有机化学原料，主要用于医药化工产品的甲基化、羰基化反应和合成，具有低毒、氧含量高、相溶性好等特点，1992年在欧洲作为非毒性物质注册登记，被称为面向二十一世纪绿色有机化学品目前国际上碳酸二甲酯的生产工艺有光气法、甲醇液相氧化羰基合成法、甲醇气相氧化羰基合成法和酯交换法等，其中具有工业意义的工艺路线主要有两种：一是以意大利ENICHEM公司为代表的甲醇液相氧化羰基合成法，即煤化路线；二是以美国TEXACO公司为代表的酯交换法，即石化路线. 1.3.1物理性质物理性质：无色液体，有芳香气味;蒸汽压6.27kPa/20℃;闪点19℃;熔点0.5℃;沸点90℃;溶解性:不溶于水，可混溶于多数有机溶剂、酸、碱;密度：相对密度(水=1)1.07；相对密度(空气=1)3.1;稳定性:稳定;危险标记 7(易燃液体);主要用途:用作溶剂，用于有机合成1.4.1DMC现在的市场格局至1999年，DMC的主要生产厂家和生产能力分别为：法国SNPE Chemicals在Dow's LaPorte，Texas complex建立了10 kt/a的工厂，意大利EniChem在Sesto San Giovanni，Italy也建立了10 kt/a的工厂，法国SNPE在Toulouse，France以及德国BASF在Ludwigshafen，Germany分别建立了年产几千吨的工厂，日本Ube Industries在Ube，Japan建立了4.5 kt/a的工厂，并计划在未来几年将其生产规模扩大到30 kt/a。
目前国外DMC的生产能力已经超过了35 kt/a，其中西欧占45.1%，美国占19.7%，日本占5.21%[6]我国DMC的生产厂家原有20多家，但都存在规模小、开工率不足的情况，近两年这一状况有所改善：2001年湖北兴发化工集团利华化工有限公司投产了4 kt/a DMC项目，安徽铜陵有色金泰精细化工厂将其1 kt/a DMC装置扩建到了3 kt/a，2002年5月河北新朝阳化工股份公司投资1 500万元在河北省万全县建成投产了5 kt/a的DMC装置，至此，我国DMC的年生产能力超过了10 kt/a安徽铜陵和河北新朝阳均有计划在近两年内将DMC生产规模分别扩大到12 kt/a和10 kt/a据称，目前国内DMC的需求量已经达到了数万吨，仅医药行业生产环丙沙星就年需DMC至少8 kt以上根据国内生产厂家市场分析，2000年国际市场上DMC的需求量已经达到了60 kt，目前DMC的年需求量约为150～200 kt，因此DMC具有极大的市场潜力在DMC的诸多用途中，聚碳酸酯（PC）是其消耗量最大的领域，例如采用非光气的酯交换工艺，生产1 t的PC需要消耗0.35 t DMC，预计在2000－2005年新建的PC工厂中将有15%采用这种工艺。
据专家预测，在2006年全球PC的生产能力将达到3 910 kt/a，这将需要200 kt/a的DMCDMC最初的生产方法为光气法，于1918年即已开发成功，但是光气的毒性和腐蚀性限制了这一方法的应用，特别是随着环保受到全世界的重视程度的日益提高，光气法已经被淘汰自20世纪80年代开始，对于DMC生产工艺的研究开始受到普遍的关注，据Michael A.Pacheco和Christopher L.Marshall的统计，有关DMC生产工艺的专利自1980－1996年就超过了200项[2]20世纪80年代初，意大利的EniChem公司实现了以CuCl为催化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，也是应用最广的工艺此工艺的缺陷在于高转化率时催化剂的失活现象严重，因此其单程转化率仅为20%在20世纪90年代，DMC合成工艺的研究得到了迅速的发展：日本的Ube对EniChem公司甲醇氧化羰基化合成DMC的工艺进行了改进，选择NO为催化剂，这样避免了催化剂的失活，使转化率几乎达到了100%，此工艺已实现了工业化；美国Texaco公司开发了先由环氧乙烷与二氧化。