文档介绍：天津大学
硕士学位论文
尿素醇解法生产碳酸二甲酯的催化精馏过程设计
姓名:董满祥
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:马智;李成贵
20070101
摘要碳酸二甲酯虺艱墙昀雌氖苤厥拥囊恢钟途广泛的绿色基础化工原料,近十年来,全世界的产量增加了近倍。年谂分薇坏锹嘉7嵌拘曰罚蟠笸平薉的应用进程。本论文在中国科学院山西煤炭化学研究所尿素醇解法合成碳酸二甲酯研究的基础上,通过分子模拟计算了尿素和甲醇分子的电荷分布情况,结合有机化学理论分析和验证了固体碱催化剂催化尿素和甲醇合成碳酸二甲酯的反应机理及其可行性。用基团贡献法计算了尿素醇解反应的熟力学平衡常数和平衡转化率,结果显示第一步尿素同一分子甲醇反应生成氨基甲酸甲酯的反应是热力学上有利的,而第二步氨基甲酸甲酯同甲醇的反应在热力学上不利。根据中试实验数据,进行了尿素醇解法合成碳酸二甲酯的整体流程设计。该流程包括尿素溶解、催化精馏、常压提浓、加压精馏、常压精馏、氨回收、甲醇回收以及结晶物的处理工序。文章主要针对在该工艺过程中关键的工序—催化精馏系统进行了研究,并进一步对改迸型催化剂进行了中试验证和操作条件的对比优化;对中试过程中出现的问题进行了理论分析和讨论,提出设置两个不同结构的反应器复合的反应段、侧线采出碳酸二甲酯和甲醇的共沸物、延长降液管停留时间、采用热水冷却,提高塔顶冷凝器的冷凝温度,以延长操作周期等工业化设计思路;进行了全过程的流程模拟计算,模拟数据与中试实验数据吻合较好,表明尿素和甲醇在固体碱催化剂的催化作用下合成碳酸二甲酯,并通过常压精馏一加压精馏一常压精馏分离制取碳酸二甲酯的流程可行。关键词:碳酸二甲醅;尿素;甲醇;催化精馏塔;流程模拟;瞪杓
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学位论文作者签名:捣群马智学位论文作者签名:藿涵祥签字日期:御辏拢签字日期:年/月圹日独创性声明签字日期:Ⅵ刀辏露呷学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得鑫奎盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解丞鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权苤鲞盘堂可以将学位论吏的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。导师签名:
、环境友好化学第一章文献综述及选题计数据来看,环境恶化已成不争的事实,迫切需要人类采取措施保护环蝌。因展的关键问题,提出建立与环境友好的清洁生产一生态经济新模式【。和清洁化学化学工业的发展,在为人类提供丰富多彩的物质享受同时,也在严重的破坏人类赖以生存的环境。大气酸化、江河污染、温室效应加剧、臭氧层破坏等等,都在导致环境恶化,损害人类的健康,威胁着人类可持续发展的空间。从各种统此,在年联合国环境与发展大会上,有龉遥位签署了“关于环境与发展的里约热内卢宣言”。宣言正式提出可持续发展是全球可持续发展的基本战略,认为资源与环境是可持续发绿色化学又称环境无害化学,是用化学的原理和方法来减少或消除对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、,溶剂、试剂、产物、副产物等的新兴学科,是釉赐纷柚够肪澄廴镜幕аЭ啤】。国内外绿色化学的研究工作主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化展开的,如图所示【。经过近些年来不断的研究和开发,绿色化学已经取得了可喜的进展【俊虺艱墙昀雌氖苤厥拥囊恢钟途广泛的绿色基础化工原料,近十年来,全世界的产量增加了近倍年谂分薇坏锹嘉7嵌拘曰贰】,大大推进了挠τ媒獭S捎贒分子中具有羰基、甲基和羰基甲氧基等活性官能团,可以代替传统使用的剧毒光气、硫酸二甲酯、以及氯甲酸甲酯等进行羰基化反应、甲基化反应以及羰基甲氧图躺ɑУ难芯碳酸二甲酯
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【】、,因此被誉为是有机合成的“新基块”网。此外,由于哂薪虾玫南加剂【】、锂离子电池电解液康攘煊颉R虼耍妓岫柞ズ铣杉捌溆τ没У研究将对绿色化学的发展起到积极的推动作用。碳酸二甲酯常温常压下为一种无色透明液体,略带香味,能以任何比例与有机溶剂醇、酯、酮等混合,无腐蚀性。碳酸二甲酯的分子式为,其中含有甲基、甲氧基、羰基、甲酯基等活性基团,具有多种化学反应活性,可以用来代替目前工业上广泛应用的剧毒甲基化和羰基化试剂如硫酸二甲酯⒐馄吐贝淄取L