Producción del Dimetil Carbonato

AntecedentesEn la actualidad, el dimetil carbonato (DMC) es producido a partir de fosgeno y el metanol, con HCl producido como subproducto:

2CH3OH COCl2 CH3 OCOO CH3 2HCl Metanol Fosgeno DMCEl fosgeno es un químico extremadamente tóxico y peligroso. Una vía alternativa ecológica para la reacción sería eliminar el uso de fosgeno y reducir al mínimo la formación de productos secundarios.En presencia de un catalizador de cloruro de cobre con un aditivo al 5% KCl, DMC puede ser producido a partir de metanol, monóxido de carbono y oxígeno:

2CH3OH CO O2 CH3 OCOO CH3 H2O DMC

Formal, un producto para el cual existe un mercado, se produce por reacción secundaria lo siguiente:

2CH3OH COCH3 O CH2O CH31/2 O2

FormalDMC puede ser utilizado como reactivo en lugar de fosgeno en la fabricación de poliuretanos.Además, su alto contenido de oxígeno hace que sea un candidato para reemplazar al MTBE como aditivo oxigenado.Importancia del medio ambienteCamino de reacción alternativoProducción de un producto respetuoso del medio ambiente

Descripción del ProcesoNo es un BFD y adjunta dos chalecos salvavidas. En este caso, oxígeno, monóxido de carbono, metanol y se mezclan con el reciclaje (corriente 27) y se envía al precalentador (E-101) junto con la corriente de reciclaje de flash (corriente 13). E-101 se evapora todos los componentes y los envía al reactor (R-101) a 130 ° C y 2000 kPa. En R-101, las corrientes de alimentación reaccionan para formar DMC y formal. La corriente que sale del reactor se enfría inmediatamente a 50 ° C y luego se envían a la flash (V-101), donde todos los gases de la luz se sellan a la corriente de cabeza. Noventa y nueve por ciento de los gases de la luz se comprimen y se recicla de nuevo al E-101. El uno por ciento de los gases se depuran y se envía al gas de salida para evitar la acumulación de CO2 y N2. La parte inferior del flash se envía a la torre, T-101, donde el metanol se separa de la parte superior (corriente 16) y el agua se separa en el fondo (corriente 17).

La DMC, forma azeótropos con ambos componentes y, por tanto, dividida entre la parte superior y las corrientes de fondo. Corriente de 16 se envía a la torre T-102 en metanol puro se separa de la parte inferior y reciclado, y la corriente superior se envía a la torre, T-104. En esta torre, formal se purifica y se quitan como el producto final, y todos los alimentos que no ha reaccionado y productos impuros son reciclados de nuevo a la E-101. Corriente de 17 se mezcla con una corriente de reciclado de agua y DMC (Stream 34) y se envía a la torre, T-103, donde las aguas residuales se separa del proceso. El resto del agua y DMC son enviados a la torre T-105 donde el 70 kmol / h de DMC se produce. La parte inferior de esta torre se recicla y se mezcla con la alimentación a T-103.

La información necesaria y consejos de simulaciónEste reactor utiliza reacciones catalizadas en fase de vapor. Estas reacciones tienen lugar sobre un sustrato de carbón activo sólido que se impregna con el catalizador de cloruro de cobre. Un medio de transmisión de calor (Dowtherm A) fluye a través del lado de la carcasa del reactor con el fin de eliminar el calor exotérmico de las reacciones. El metanol, monóxido de carbono, y se alimenta de

oxígeno se mezcla la información necesaria y consejos de simulación. Este reactor utiliza reacciones catalizadas en fase de vapor. Estas reacciones tienen lugar sobre un sustrato de carbón activo sólido que se impregna con el catalizador de cloruro de cobre. Un medio de transmisión de calor (Dowtherm A) fluye a través del lado de la carcasa del reactor con el fin de eliminar el calor exotérmico de las reacciones. El metanol, monóxido de carbono, y se alimenta de oxígeno se mezcla con el gas circule a través del flash y la sección de separaciones y se introducen en el calentador encendido.

Esta corriente se vaporiza y sobrecalentado a 130 ° C antes de entrar al reactor. Para mantenerse dentro de los límites de la literatura de patentes, las relaciones de alimentar a entrar en el reactor para el monóxido de metanol / carbono / oxígeno debe ser 0.9/1.6/1.0, respectivamente1. La presión del reactor debe ser de 2000 kPa1, según lo dictado por las fuentes disponibles.

Con el fin de realizar el diseño detallado del reactor, la ley de velocidad para la formación de DMC se supone que es de primer orden en el monóxido de carbono. Esto parece razonable, ya que el paso limitante en la formación de DMC es la inserción de monóxido de carbono en el cobre intermediate1 methoxychloride. Un valor aproximado de la tasa específica constante, k, se calcula a partir de la literatura de patentes bajo el supuesto de la kinetics1 de primer orden. A continuación, una estimación de alto nivel para la energía de activación de 200 kJ / mol se utilizó para calcular el factor de frecuencia de 2,58 seg-1 '1022. Esta es una estimación conservadora para controlar los picos de temperatura. Debido a la desactivación del catalizador, es necesario para operar dos reactores de lecho empacado en paralelo para lograr un proceso continuo. Como catalizador en el reactor comienza a desactivar, sería aislado para la regeneración, mientras que el segundo reactor sería poner en línea.Debido a la naturaleza explosiva de la corriente de alimentación del reactor (alto porcentaje de los hidrocarburos en presencia de oxígeno), y la posibilidad inherente de variaciones de temperatura dentro del reactor de lecho empacado, es necesario inerte la corriente de alimentación del reactor con nitrógeno. A fin de mantener la concentración de oxígeno por debajo de la concentración mínima de oxígeno del 22% (por la corriente de alimentación del reactor), aproximadamente 3 kmol / h de nitrógeno son alimentados al proceso.Para la producción de DMC y formal, DMC se separa del agua y el metanol, y formal se separa a partir de metanol. Para llevar a cabo las separaciones necesarias para la producción de datos de equilibrio DMC y formal, vapor / líquido que se encuentra. DMC y el agua, DMC y metanol, y azeótropos manera formal y el metanol. Los datos de equilibrio para DMC y el metanol se encuentra en 38 kPa2. Estos datos experimentales se introdujeron en ChemcadTM, y CHEMCAD una regresión de los parámetros para producir una curva de equilibrio que mejor se ajuste con la información experimental. Los datos experimentales de equilibrio para la formal (también conocido como metilal o dimetoximetano) y metanol también found3. Estos datos fueron introducidos en CHEMCAD y los parámetros de regresión fueron para producir una curva de mejor ajuste con la información experimental. Desde CHEMCAD contenía los datos de equilibrio para el metanol y el agua, y los datos de equilibrio para el DMC y el metanol se encontraron, CHEMCAD fue capaz de predecir el azeótropo formado entre DMC y el agua.El punto azeotrópica se puede ajustar mediante la manipulación de la presión. Al cambiar la presión, el punto azeotrópico se moverá lo que permite la concentración de la alimentación a la columna que se va desviado hacia el lado deseado del azeótropo que permitan la adecuada separación.

Las descripciones de equipoP-101 A / B bomba metanol E-101 Reactor precalentadorR101 A / B Reactor E-102 Residuos de la caldera de calorP-102 A / B Dowtherm A bombaC-101 compresor de reciclajeE-103 Reactor aguas residuales frías

V-101 Flash de barco

T- 101 separador de agua y metanol E-104 Condensador para T-101E-105 rehervidor para T-101V-101 tambor de reflujo para el T-101P-104 A / B de la bomba de reflujo para el T-101P-105 A / B de agua / DMC bombasT-102 de metanol-formal de separaciónE-106 Condensador para T-102E-107 rehervidor para T-102V-103 tambor de reflujo para el T-102P-106 A / B de la bomba de reflujo para el T-102T-103-DMC separador de aguaE-108 Condensador para T-103E-109 rehervidor para T-103V-104 tambor de reflujo para el T-103P-107 A / B de la bomba de reflujo para el T-103P-108 A / B de la bomba formalT-104 torre de purificación formalE-110 Condensador para T-104E-111 rehervidor para T-104V-105 tambor de reflujo para el T-104P-109 A / B de la bomba de reflujo para el T-104T-105 de metanol-formal de separaciónE-112 Condensador para T-105E-113 rehervidor para T-105V-106 tambor de reflujo para el T-105P-110 A / B de la bomba de reflujo para el T-105P-111 A / B de metanol de reciclaje de la bomba

Tabla de corriente para la producción de DMC

Reacción DMC y las secciones preliminares de separación