甲酰胺和碳酸二甲酯耦合技術探讨.docVIP

甲酰胺和碳酸二甲酯耦合技术 Coupling Skill of Formamide and Dimethyl carbonate 王辉，于永波，鹿东丽，张启同，马慧玲 （ 山东肥城阿斯德化工有限公司，山东 肥城 271600） ［摘要］本文首先介绍了碳酸二甲酯和甲酰胺项目工艺原理及当前生产工艺存在的问题，然后分析了这两个项目互补耦合生产技术上的可行性，及实际生产需要注意的问题。 Abstract: Firstly, this article introduced technical theories for Dimethyl Carbonate and Formamide and probiems occurred for present producing technology. Then it discussed the feasibility of coupling skill for these two items and points need to be paid more attention for actual production. 关键词：甲酰胺、碳酸二甲酯、耦合技术 Keywords: Formamide 、 Dimethyl carbonate 、 coupling Skill 一：碳酸二甲酯项目： 1：碳酸二甲酯反应原理： 原料尿素和甲醇(ME)首先在催化剂的作用下生成中间产物：氨基甲酸甲酯（MC），随后氨基甲酸甲酯继续与甲醇反应生成碳酸二甲酯(DMC)，反应方程式如下： 总反应：2ME+CO(NH2)2 DMC+2NH3-Q 分步反应：ME+CO(NH2)2 MC+ NH3+Q MC+ME DMC+ NH3-Q 第一步反应（氨基甲酸甲酯MC合成反应）为微放热反应，且本步反应属于中慢速反应，其吉布斯自由能△G＜0，理论上可以自发进行。但是低温常压下，反应速度较慢，为加快反应，需在一定高的温度和压力下进行（从反应平衡上考虑，低温低压有利于氨基甲酸甲酯MC平衡组成，但是速度慢）反应温度可控制在130℃，压力控制≦1.0MPA,（甲醇130℃时的饱和蒸汽压）第二步为微吸热反应，需要一定条件（如高温高压，催化剂等）下才可反应。 2：碳酸二甲酯工艺中存在的问题 1):能耗较高：甲醇作为有机溶剂来溶解尿素并与尿素反应，反应后过量的甲醇还需要分离出来，再作为原料，有很大能量都消耗在大量的甲醇“溶解 分离”过程中。 2）：反应速率较慢，尿素转化率较低：用大量甲醇溶解尿素，尿素浓度较低10%--20%，虽然能有效防止尿素析出堵塞管路问题，但是也造成了合成反应速率减慢，尿素转化率低的弊端（尿素转化率在60%）。 3）：氨气NH3和甲醇混合难分离，不易冷却，造成放空，原料浪费损失：因为高压下甲醇溶解NH3的量相当大，氨基甲酸甲酯MC合成反应和碳酸二甲酯合成反应产生的NH3有很大部分被溶解在甲醇中。大量循环甲醇中含NH3量较大，（我们在生产中甲醇溶解NH3量大约8%--15%）在高压下溶解的NH3进入常压甲醇储槽后，由于压力变化较大，形成的NH3气被析出，自始至终进行着“高压甲醇溶解NH3 储槽解析 NH3气放空”这样的一个循环，就造成了NH3大量放空的同时还带出部分甲醇而损失掉。 4）：NH3无法分离影响反应进行：碳酸二甲酯合成反应中生成的氨大量溶解于甲醇中，含有氨8%--15%的甲醇又用作原料参与氨基甲酸甲酯MC和碳酸二甲酯的合成反应，由于氨也是反应产物之一，由于氨的大量存在，阻碍反应的正方向进行，严重影响了氨基甲酸甲酯MC和碳酸二甲酯合成反应的进行和效果。 5）：NH3容易形成碳酸氢铵结晶：反应控制温度高，尿素遇到高温时容易分解出二氧化碳CO2，二氧化碳CO2与循环甲醇中的氨在很多情况下都极易结合生成碳酸氢铵，碳酸氢铵凝固点比较低且性质不稳定，经常在温度低的冷却器及物料管道析出结晶造成堵塞。一旦碳酸氢铵结晶析出，造成生成装置不能长时间运作。 二：甲酰胺项目： 1：甲酰胺的反应原理 甲酸甲酯与氨反应合成甲酰胺，付产甲醇循环使用。反应方程式如下：HCOOCH3 + NH3 CH3OH + HCONH2 +Q 本反应属于慢速反应，为微放热反应，可在常压40℃-50℃条件下反应。 2：甲酰胺工段存在的问题是：“精醇再精馏” 甲酰胺反应过程中，需要气氨为原料，并副产甲醇，在合成甲酰胺反应中，甲醇起着双重作用，反应开始时，甲醇作为催化剂来使用，但是反应又副产大量的甲醇，这部分副产甲醇的成分组成如下表为： 组分 甲醇 氨 水 甲酰胺 甲酸甲酯 浓度 ≧99.7 ≦0.25 ≦0.05 微量 微量 副产的甲醇返送到别的