10KTa尿素間接醇解法制備DMC清潔生產(chǎn)工藝

1、10KT/a尿素間接醇解法制備 DMC青潔生產(chǎn)工藝市場分析碳酸二甲酯是近年來受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注的環(huán)保型綠色化工產(chǎn)品.由于起分子結(jié)構(gòu)中含有CH3-、CH3O-、CH3O-CO-、-CO-等多種官能團(tuán),因而具有較好的 化學(xué)反響活性.1992年它在歐洲通過了非毒化學(xué)品(Non toxic substance)的注 冊登記,被稱為綠色化學(xué)品.因此,一方面碳酸二甲酯有望在諸多領(lǐng)域全面取代 光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲酸甲酯等劇毒或致癌物進(jìn)行染基化、甲基化、 甲酯化及酯交換等反響生成多種重要的化工產(chǎn)品；另一方面,以碳酸二甲酯為原料可以開發(fā)、制備多種高附加值的精細(xì)化學(xué)品,在醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料、染料、 潤

2、滑油添加劑、食品增香劑、電子化學(xué)品等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用；其三,其非反響 性用途如溶劑、溶媒和汽油添加劑也正在或即將實(shí)用化.所以,碳酸二甲酯被譽(yù)為21世紀(jì)有機(jī)合成的一個“新基塊,具開展對我國的煤化工、甲醇化工、 Ci 化工起到巨大的推動作用.隨著國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)的開展和環(huán)保要求的日益嚴(yán)格,DMC的消耗量將急劇上升.2001年世界上DMC的主要應(yīng)用領(lǐng)域是聚碳酸酯的合成,消耗量約為 5 萬噸,約占總消耗量的56.1%,醫(yī)藥消耗量約為2.0萬噸,約占22.5%,農(nóng)藥消 費(fèi)量0.7萬噸,約占7.9%,其他方面的消耗量約為1.2萬噸,約占13.5%, 2022 年的DMC消耗量增長至10.1萬噸,其中醫(yī)藥行

3、業(yè)的增長較快.預(yù)計(jì)全球 DMC 的市場需要量將以11%左右的速度快速增長.預(yù)計(jì)到 2022年,我國DMC的年 需求量將到達(dá)58萬噸.DMC潛在市場十分巨大,據(jù)統(tǒng)計(jì),世界上每年僅取代 光氣和硫酸二甲酯就需要200萬t以上的碳酸二甲酯；全部采用碳酸二甲酯生產(chǎn) 聚碳酸酯的話,那么需要30萬t;如采用作為汽油添加劑潛在用途市場翻開后,那么年需要630萬t.可見,碳酸二甲酯的應(yīng)用前景十分廣闊.碳酸二甲酯作為一種高附加值的產(chǎn)品,前幾年Z度在99.5%以上的產(chǎn)品售價 在2萬元/噸以上.1998年以來,我國的DMC呈現(xiàn)了快速開展的局面,產(chǎn)品市 場開始轉(zhuǎn)向出口為主,促使國內(nèi) DMC價格向更穩(wěn)定且緩慢下降的方向開

4、展, DMC的價格也逐步回落到一個較為合理的價位.2022年以來,市場價格在70009000元/噸之間波動.綜合多方面的因素,從長遠(yuǎn)角度看,DMC的價格穩(wěn)定在7500元/噸是一個比擬合理的價位,可以為廠家和下游用戶所接受.生產(chǎn)工藝及國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀碳酸二甲酯的生產(chǎn)工藝分為三大類, 主要有傳統(tǒng)的光氣法、酯交換法和甲醇 氧化城基法.光氣法光氣甲醇法生產(chǎn)碳酸二甲酯,工藝成熟,收率高.但操作周期長,原料光氣 劇毒,環(huán)境污染嚴(yán)重,生產(chǎn)平安性差,副產(chǎn)品氯化氫對設(shè)備、管道腐蝕嚴(yán)重,且 產(chǎn)品含氯高,質(zhì)量較差.雖然對該工藝進(jìn)行了研究和改良, 但由于工藝本身固有 的缺陷,尤其是在環(huán)保法日趨嚴(yán)厲的當(dāng)今時代, 限制了該工

5、藝的開展,目前正在 被其它非光氣工藝取代.酯交換法酯交換法又稱為酯基轉(zhuǎn)移法.工藝分兩步進(jìn)行第一步是環(huán)氧丙烷與二氧化碳 作用先合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯；第二步以甲醇和碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯 為原料,在不同的條件下,制得碳酸二甲酯.酯交換工藝用于大規(guī)模裝置有明顯優(yōu)勢,尤其是靠近石油化工廠建廠.止匕外, 這一工藝的副產(chǎn)品也是重要的化工原料.此工藝主要受限于原料的來源,受地域 限制.甲醇氧化染基法甲醇氧化染基法是以一氧化碳、氧氣和甲醇為原料,在催化劑的作用下直接 合成碳酸二甲酯.此法原料容易得到,毒性小,產(chǎn)品質(zhì)量好,但生產(chǎn)本錢高,系 統(tǒng)腐蝕性強(qiáng),設(shè)備材質(zhì)要求高,目前國內(nèi)技術(shù)尚不很成熟；我國目前主要的

6、碳酸二甲酯的生產(chǎn)企業(yè)及使用的工藝路線、生產(chǎn)水平具體 見下表.國內(nèi)目前總的生產(chǎn)水平約為 60Kt/a.我國主要的碳酸二甲酯的生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)廠家工藝路線生產(chǎn)水平唐山朝陽化工總廠酯交換法10000t/a湖北興利華化工甲醇液相氧化染基化4000t/a安徽銅陵金泰化工有限責(zé)酯交換法4000t/a任公司山東東營海科化工酯交換法10000t/a山東東營石大勝華化工酯交換法10000t/a遼寧華錦集團(tuán)錦西天然氣酯交換法10000t/a化工中石油錦西煉油化工華億酯交換法10000t/a實(shí)業(yè)總公司山東尿素直接醇解法2000t/a合計(jì)60Kt/a尿素醇解間接制備碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝尿素醇解間接制備碳酸二甲酯生產(chǎn)工藝有兩

7、步組成:第一步反響是在催化劑存在下,由尿素和丙二醇發(fā)生醇解反響生成碳酸丙烯 酯和氨氣；第二步由甲醇和碳酸丙烯酯發(fā)生酯交換反響生成碳酸二甲酯和丙二醇.化學(xué)反響式如下:OHOHIICH 2CH CH 3O2 NH 3+2 NH 3(3)1,2-丙二醇為起始尿素醇解清潔生產(chǎn)碳酸二甲酯的生產(chǎn)工藝路線,以尿素、原料進(jìn)行醇解反響,醇解反響生成碳酸丙烯酯,同時有氨氣生成；然后碳酸丙烯 酯與甲醇在催化劑作用下進(jìn)行酯交換反響,得到碳酸二甲酯和1,2-丙二醇,1,2-丙二醇循環(huán)作為原料.反響產(chǎn)生的氨氣移出反響體系而進(jìn)入專門的吸收裝置,得到反響的副產(chǎn)品.整個生產(chǎn)工藝沒有有害物質(zhì)對外排放,生產(chǎn)反響原料主要為現(xiàn) 代化工

8、的大宗產(chǎn)品,并且其中較貴的原料實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用. 故此工藝是符合現(xiàn)代 化工開展方向的一種“零排放且經(jīng)濟(jì)的清潔生產(chǎn)工藝.目前工作進(jìn)展在2M3反響釜中,完成了規(guī)模1000T/aDMC的中試,其中PC收率為97-98%, PC濃度45% wt%0催化劑和反響液通過連續(xù)離心式過濾機(jī)進(jìn)行別離,濾液進(jìn) 入別離塔進(jìn)行別離；催化劑循環(huán)使用,循環(huán)使用10次后催化劑催化性能仍然保持很好,反響收率在90%以上.PC和PG進(jìn)行真空別離后,塔頂?shù)玫絻?nèi)二醇循環(huán)反響；塔釜得到95%以上的碳酸丙烯酯進(jìn)入酯交換反響工段.對于碳酸丙烯酯與甲醇酯交換合成碳酸二甲酯國內(nèi)已有成熟萬噸級規(guī)模技 術(shù)可以轉(zhuǎn)讓借鑒.主要設(shè)備及投資10KT/aD

9、MC反響器：10m3的常壓反響釜 2臺；塔器：6座 分別為：PC和PG別離塔；反響精微塔；加壓精儲塔； DMC精制塔；丙二醇脫輕塔；丙二醇精儲塔.總的投資約為1800萬元,流動資金400萬元.財(cái)務(wù)分析消耗定額尿素醇解工藝的消耗定額原料價格元/噸原料消耗噸原料本錢元甲醇22000.73160615000.701050催化劑3001,2-丙一醇1000050kg500氨氣20000.37-740能源能耗能耗價格/蒸汽42 元/t9.2t368電(380V)0.31 元/kWh200 kWh62循環(huán)水0.2400t80合計(jì)3226產(chǎn)品本錢產(chǎn)品本錢包括原材料費(fèi)、燃料動力費(fèi)、工人工資及附加費(fèi)、車間經(jīng)費(fèi)、副產(chǎn)品收 入、企業(yè)治理費(fèi)、營業(yè)外損益、銷售費(fèi).生產(chǎn)定員34人,其中生產(chǎn)人員28人,治理人員6人,生產(chǎn)人員實(shí)行四班三倒. 人年均工資以3萬元計(jì).車間經(jīng)費(fèi)取原材料費(fèi)、燃料動力費(fèi)、工人工資及附加費(fèi) 三者總和的20%;企業(yè)治理費(fèi)取車間本錢的8%;銷售費(fèi)取銷售收入的2%.DMC 銷售價格定位7500元/噸.故產(chǎn)品本錢為：3226+102+685.6+321+150=4484.6元/噸毛利潤7500 萬元4484