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苯氨基甲酸甲酯(MPC)是非光气法合成二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的重要中间体。目前利用碳酸二甲酯(DMC)和苯胺合成MPC的工艺研究较多,该工艺原子利用率高,环境友好,具有很好的发展前景。1.利用苯胺和DMC为原料,无水醋酸锌为催化剂,在高压反应釜中,170℃、1000KPa条件下,反应4h,对MPC合成实验进行了验证。反应完成液先经简单蒸馏然后利用精馏分离,釜液冷却至室温得到白色晶体。对白色晶体利用熔点测定法,气质联用仪和气相色谱法进行定性、定量分析,确定白色晶体为MPC,其纯度为97.2%,收率为95.2%。用气相色谱法对反应完成液进行全物质分析,确定了其中各物质的质量百分含量为:CO20.1%、甲醇5.8%、DMC66.7%、苯胺(AN)0.3%、N-甲基苯胺(NMA)0.4%、MPC26.5%、二苯基脲(DPU)0.2%。2.依据实验数据利用通用流程模拟软件对10万吨/年MPC工艺流程进行了模拟。首先选择化学计量反应器建立了反应模块,然后确定了分离目标,根据各物质的性质利用探试合成法确定了分离方案:利用闪蒸罐分离出大部分的CO2,将含量最多的DMC分离循环回反应釜,苯胺和N-甲基苯胺先作为一种物质与MPC分离后再进一步分离,苯胺循环回反应釜,由此确定了分离工艺,建立了初步工艺流程。对MPC和二苯基脲进行物性估算,然后选择Wilson-RK方程,完成初步工艺流程的模拟。对CO2和甲醇的分离进行了两种方案的探讨,利用灵敏度分析确定了用精馏塔分离二者混合物的最终分离方案。利用塔底物流预热进料,确定了最终工艺流程,并将最终流程模拟结果与初步流程结果进行比较,结果表明最终流程所需热负荷减少1545.48kW,冷负荷增大953.44kW。MPC纯度和收率分别为99.99%和99.36%,甲醇纯度和收率分别为99.60%和99.30%,均达到了分离要求。3.对最终工艺流程的塔设备和换热器进行了设计。塔型选择板式塔,塔板类型选择F1型浮阀塔板,利用工程化学模拟系统(化工之星)进行了塔板的水力学设计,各塔塔径和塔板数为:DMC-AN分离塔塔径4.2m、塔板数20;甲醇-DMC分离塔塔径1.4m、塔板数35;NMA-MPC分离塔塔径2.0m、塔板数19;AN-NMA分离塔塔径0.6m、塔板数67;MPC-DPU分离塔塔径1.2m、塔板数30;CO2-甲醇分离塔塔径0.4m、塔板数8。换热器型式选择管壳式,利用换热器模拟软件对各换热器进行设计,各换热器换热面积为:换热器1换热面积5.1m2,换热器2换热面积18.1m2,换热器3换热面积10.7m2,换热器4换热面积11.0m2,换热器5换热面积14.2m2,换热器6换热面积3.3m2。