10KTa尿素间接醇解法制备DMC清洁生产工艺

10KT a 尿素间接醇解法制备 DMC 清洁生产工艺 市场分析市场分析 碳酸二甲酯是近年来受到国内外广泛关注的环保型绿色化工产品 由于起 分子结构中含有 CH3 CH3O CH3O CO CO 等多种官能团 因而具有较 好的化学反应活性 1992 年它在欧洲通过了非毒化学品 Non toxic substance 的注册登记 被称为绿色化学品 因此 一方面碳酸二甲酯有望在诸多领域全 面取代光气 硫酸二甲酯 氯甲烷及氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羰基化 甲基化 甲酯化及酯交换等反应生成多种重要的化工产品 另一方面 以碳酸 二甲酯为原料可以开发 制备多种高附加值的精细化学品 在医药 农药 合 成材料 染料 润滑油添加剂 食品增香剂 电子化学品等领域获得广泛应用 其三 其非反应性用途如溶剂 溶媒和汽油添加剂也正在或即将实用化 所以 碳酸二甲酯被誉为 21 世纪有机合成的一个 新基块 其发展对我国的煤化工 甲醇化工 C1化工起到巨大的推动作用 随着国民经济各行各业的发展和环保要求的日益严格 DMC 的消耗量将 急剧上升 2001 年世界上 DMC 的主要应用领域是聚碳酸酯的合成 消耗量约 为 5 万吨 约占总消耗量的 56 1 医药消耗量约为 2 0 万吨 约占 22 5 农 药消费量 0 7 万吨 约占 7 9 其他方面的消耗量约为 1 2 万吨 约占 13 5 2002 年的 DMC 消耗量增长至 10 1 万吨 其中医药行业的增长较快 预计全球 DMC 的市场需要量将以 11 左右的速度快速增长 预计到 2007 年 我国 DMC 的年需求量将达到 5 8 万吨 DMC 潜在市场十分巨大 据统计 世 界上每年仅取代光气和硫酸二甲酯就需要 200 万 t 以上的碳酸二甲酯 全部采 用碳酸二甲酯生产聚碳酸酯的话 则需要 30 万 t 如采用作为汽油添加剂潜在 用途市场打开后 则年需要 630 万 t 可见 碳酸二甲酯的应用前景十分广阔 碳酸二甲酯作为一种高附加值的产品 前几年纯度在 99 5 以上的产品售 价在 2 万元 吨以上 1998 年以来 我国的 DMC 呈现了快速发展的局面 产品 市场开始转向出口为主 促使国内 DMC 价格向更稳定且缓慢下降的方向发展 DMC 的价格也逐步回落到一个较为合理的价位 2003 年以来 市场价格在 7000 9000 元 吨之间波动 综合多方面的因素 从长远角度看 DMC 的价格稳 定在 7500 元 吨是一个比较合理的价位 可以为厂家和下游用户所接受 生产工艺及国内生产现状生产工艺及国内生产现状 碳酸二甲酯的生产工艺分为三大类 主要有传统的光气法 酯交换法和甲 醇氧化羰基法 光气法 光气甲醇法生产碳酸二甲酯 工艺成熟 收率高 但操作周期长 原料光 气剧毒 环境污染严重 生产安全性差 副产品氯化氢对设备 管道腐蚀严重 且产品含氯高 质量较差 虽然对该工艺进行了研究和改进 但由于工艺本身 固有的缺陷 尤其是在环保法日趋严厉的当今时代 限制了该工艺的发展 目 前正在被其它非光气工艺取代 酯交换法 酯交换法又称为酯基转移法 工艺分两步进行第一步是环氧丙烷与二氧化 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 烯酯为原料 在不同的条件下 制得碳酸二甲酯 酯交换工艺用于大规模装置有明显优势 尤其是靠近石油化工厂建厂 此 外 这一工艺的副产品也是重要的化工原料 此工艺主要受限于原料的来源 受地域限制 甲醇氧化羰基法 甲醇氧化羰基法是以一氧化碳 氧气和甲醇为原料 在催化剂的作用下直 接合成碳酸二甲酯 此法原料容易得到 毒性小 产品质量好 但生产成本高 系统腐蚀性强 设备材质要求高 目前国内技术尚不很成熟 我国目前主要的碳酸二甲酯的生产企业及使用的工艺路线 生产能力具体 见下表 国内目前总的生产能力约为 60Kt a 我国主要的碳酸二甲酯的生产企业 生产厂家工艺路线生产能力 唐山朝阳化工总厂酯交换法10000t a 湖北兴利华化工有限公司甲醇液相氧化羰基化4000t a 安徽铜陵金泰化工有限责酯交换法4000t a 任公司 山东东营海科化工酯交换法10000t a 山东东营石大胜华化工酯交换法10000t a 辽宁华锦集团锦西天然气 化工 酯交换法10000t a 中石油锦西炼油化工华亿 实业总公司 酯交换法10000t a 山东 合计 尿素直接醇解法2000t a 60Kt a 尿素醇解间接制备碳酸二甲酯生产工艺尿素醇解间接制备碳酸二甲酯生产工艺 尿素醇解间接制备碳酸二甲酯生产工艺有两步组成 第一步反应是在催化剂存在下 由尿素和丙二醇发生醇解反应生成碳酸丙 烯酯和氨气 第二步由甲醇和碳酸丙烯酯发生酯交换反应生成碳酸二甲酯和丙二醇 化学反应式如下 O O O O 2 CH3OH 2 CH3OH 1 2 3 CH3O OCH3 NH2H2N 2 NH3 CH2CH3 OHOH O O CH2CH CH3 CH O NH2H2N 2 NH3 O O CH2CHCH3 O CH3O OCH3 CH2CH3 OH OH CH 尿素醇解清洁生产碳酸二甲酯的生产工艺路线 以尿素 1 2 丙二醇为起始 原料进行醇解反应 醇解反应生成碳酸丙烯酯 同时有氨气生成 然后碳酸丙 烯酯与甲醇在催化剂作用下进行酯交换反应 得到碳酸二甲酯和 1 2 丙二醇 1 2 丙二醇循环作为原料 反应产生的氨气移出反应体系而进入专门的吸收装置 得到反应的副产品 整个生产工艺没有有害物质对外排放 生产反应原料主要 为现代化工的大宗产品 并且其中较贵的原料实现了循环利用 故此工艺是符 合现代化工发展方向的一种 零排放 且经济的清洁生产工艺 目前工作进展目前工作进展 在 2M3反应釜中 完成了规模 1000T aDMC 的中试 其中 PC 收率为 97 98 PC 浓度 45 wt 催化剂和反应液通过连续离心式过滤机进行分 离 滤液进入分离塔进行分离 催化剂循环使用 循环使用 10 次后催化剂催化 性能仍然保持很好 反应收率在 90 以上 PC 和 PG 进行真空分离后 塔顶得到丙二醇循环反应 塔釜得到 95 以上 的碳酸丙烯酯进入酯交换反应工段 对于碳酸丙烯酯与甲醇酯交换合成碳酸二甲酯国内已有成熟万吨级规模技 术可以转让借鉴 主要设备及投资主要设备及投资 10KT aDMC 反应器 10m3 的常压反应釜 2 台 塔器 6 座 分别为 PC 和 PG 分离塔 反应精馏塔 加压精馏塔 DMC 精制塔 丙二醇脱轻塔 丙二醇精馏塔 总的投资约为 1800 万元 流动资金 400 万元 财务分析财务分析 消耗定额 尿素醇解工艺的消耗定额 原料价格 元 吨 原料消耗 吨 原料成本 元 甲醇22000 731606 尿素15000 701050 催化剂300 1 2 丙二醇1000050kg500 氨气20000 37 740 能源能耗能耗价格 元 蒸汽42 元 t9 2t368 电 380V 0 31 元 kWh200 kWh62 循环水0 2400t80 合计3226 产品成本 产品成本包括原材料费 燃料动力费 工人工资及附加费 车间经费 副产品 收入 企业管理费 营业外损益 销售费 生产定员 34 人 其中生产人员 28 人 管理人员 6 人 生产人员实行四班三倒 人年均工资以 3 万元计 车间经费取原材料费 燃料动力费 工人工资及附加 费三者总和的 20 企业管理费取车间成本的 8 销售费取销售收入的 2 DMC 销售价格定位 7500 元 吨 故产品成本为 3226 102 685 6 321 150 4484 6 元 吨