A 实验目的
碳酸二甲酯(Dimehtyl Carbonate)简称DMC是近年来颇受化工界重视的一种有机化工产品。作为一种新的高效低毒的甲基化和羰基化剂，它可以替代剧毒的硫酸二甲酯(DMS)和光气(Cl2CO)，广泛用于各类羰基化、甲基化、甲氧基化反应，制取各种高性能树脂、医药、农药、香料、染料中间体、表面活性剂和润滑油等系列化工产品，成为2l世纪化工产品有机合成的“新基块”。是一种很有发展前途的“绿化工产品”。 本实验以甲醇和碳酸丙烯酯为原料，研究酯交换法合成碳酸二甲酯的工艺过程，拟达到如下目的。 (])初步了解和掌握化工产品开发的研究思路和实验研究方法。
(2)学会收集和筛选有关的信息和基础数据，灵活运用已掌握的实验技术和设备，完成产品的反应、分离与精制。 (3)学会独立进行工艺实验全流程的设计、组织与实施，获取必要的工艺参数。
B 实验原理
碳酸二甲酯(DMC)的分子式为(CH3O)2CO，常温下是一种无透明的可燃性液体。沸点90．1℃．熔点4℃，闪点18℃，相对密度1．0718。不溶于水，与乙醇、乙醚混溶，略带香味，毒性轻微，对人体皮肤、眼睛和粘膜有刺激。
碳酸二甲酯的生产方法主要有光气甲醇法、醇钠法、酯交换法、甲醇氧化羰基化法四种方法。其中，酯交换法利用大宗石油化工产品环氧乙烷或环氧丙烷为原料来源，反应快速简单，生产过程无毒无污染，还可副产用途广泛的乙二醇或丙二醇，是一种比较有发展前途的方法。
酯交换法的生产原理是在碱性催化剂(甲醇钠，甲醇钾，有机胺等)的作用下，用碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)与甲醇进行酯交换反应，生成碳酸二甲酯和乙二醇或丙二醇产品。 以PC为原料时，反应式为：
该反应为可逆放热反应，从热力学角度分析，降低反应温度、提高原料浓度、及时移走反应产物对提高平衡转化率有利。从动力学角度分析，提高温度、选择高效的催化剂对反应速率有利。而系统的物性和汽液平衡数据则表明，虽然各物质的沸点相差颇大．甲醇64.5℃，DMC 90．1℃，1、2—丙二醇170℃，但产品DMC与甲醇在63．5℃有最低共沸物形成，共沸组成(摩尔分数)为：DMC l3．9％，甲醇 86．1％。根据上述分析，可以理出如下研究思路。
(1)由于温度受平衡转化率的限制，不宜过高，因此，提高反应速率的惟一途径就是选择高效的催化剂。
(2)采取甲醇过量的原料配比对过程有利，一方面可以有效地提高原料PC的平衡转化率．另一方而有助于产品DMC以共沸物的形式与副产物分离。从反应方程和共沸组成分析，过量摩尔比至少应在CH3OH/PC＝8：1。
(3)选择合理的反应器形式和操作方式至关重要，理想的反应器应该能够实现反应分离一体化。
(4)产品DMC分离精制的技术关键是解决共沸物的分离问题。
根据上述思路，查阅和收集有关文献，得到如下信息：
(1)可供选择的催化剂主要有甲醇钠、NaOH、KOH、Na2C03、三乙胺。
(2)反应精馏是一个理想的反应方法。
(3)分离CH3OH—DMC共沸物有四种方法供选择：
1)低温结晶法2)加压精馏法3)共沸精馏法4)萃取精馏法
共沸精馏法是在CH3OH—DMC共沸物中添加C5一C8的烷烃、环烷烃、或芳烃类物质(称为夹带剂)，使之与甲醇形成比原共沸物的共沸温度更低的新共沸物，利用共沸温度的差异，使甲醇共沸蒸出，从而在塔釜获得DMC产品。针对被分离对象的特点，新的共沸物其沸点应小于63℃，以40一55℃为宜。可供选择的夹带剂列于表2—2，这些夹带剂与甲醇所形成的共沸物在常温或低温下，通常会分为部分互溶的两相。其中，富含夹带剂的一相作为共沸精馏培的回流，富含甲醇的一相，进一步精馏以回收甲醇。
表2-1 夹带剂与共沸组成
综上所述，以PC和甲醇为原料，开发酯交换法生产碳酸二甲酯的生产工艺，研究工作的框图可用图2—1来表示。
图2-1 酯交换法碳酸二甲酯生产过程研究框图
D 实验装置及分析方法
(1)实验装置
500m L四口烧瓶，250m L三口烧瓶，电热锅，冷凝管，维氏分馏柱，搅拌器及配套部件一套。
(2)分析方法
E 主要符号说明
DMC——碳酸二甲酯； PC———碳酸丙烯酯； EC——碳酸乙烯酯；
F 赌王戒赌实验内容及步骤
(1)催化剂筛选实验（11-14组和21-24组做）
1.1催化剂种类筛选（11-14组做）
反应条件；甲醇与丙碳的投料摩尔比为：CH3OH/PC=9.0；反应时间为1小时；催化剂用
量为：0.3％(以反应物总质量计)。测定和比较采用不同催化剂时DMC收率。可供选择的催化剂为：甲醇钠、KOH、三乙胺、K2C03。（11-14组按表财税201215号2-2各组实验内容安排选择不同催化剂。）
1.1.1实验步骤
a.自行搭建一套间歇反应装置.
b.在反应釜内投入一定量的甲醇和PC（CH3OH/PC=9.0），冷凝管通冷却水。启动搅拌器，开启电加热器，待升温至60℃左右时，由取样口加入催化剂（按各组任务选择不同催化剂），用量为：0.3％。
c. 控制反应温度为65℃，反应一小时，收集塔顶馏分作为分离实验的原料.
d.自行搭建分离装置
e.将反应精馏塔顶馏出液300g和一定量的正己烷(原料/夹带剂=2:1)加入釜内，然后，打开冷凝水，培釜加热升温，操作稳定一小时后（原则上当釜液中DMC浓度达到90％），停止实验，收集培釜产品，称重，计算DMC产品收率。
注意事项：
1) 组装玻璃实验装置时组员配合好以防破碎.
2) 甲醇沸点低，易燃,注意用烧瓶加热时勿泄漏。
1.1.2数据处理
11-14组组员相应做好各自数据处理，组长汇总该组结论，选择最佳催化剂，结论交下组。
1.1.3 撰写实验报告
包括实验目的、实验原理、实验装置、分析方法、实验步骤、数据处理、实验总结。
1.2 沧州市朝阳小学催化剂用量筛选（21-24组做）
针对实验1.1优选出的催化剂，控制甲醇与丙碳的投料摩尔比为：CH3OH/PC=9.0；反应时间为1小时；分别测定催化剂用量为0．1，0．2，0.3，0.5(与反应物总质量的百分比)时，PC的转化率。据此确定催化剂的最佳用量。（21-24组按表2-2各组实验内容安排选择不同催化剂用量比。）
1.2.1实验步骤
a.自行搭建一套间歇反应装置.
b.在反应釜内投入一定量的甲醇和PC（CH3OH/PC=9.0），冷凝管通冷却水。启动搅拌器，开启电加热器，待升温至60℃左右时，由取样口加入上组优选出的催化剂，（催化剂用量按各组任务中确定的用量比）。
c. 控制反应温度为65℃，反应一小时，收集塔顶馏分作为分离实验的原料.
d.自行搭建分离装置
e.将反应精馏塔顶馏出液300g和一定量的正己烷(原料/夹带剂=2:1)加入釜内，然后，打开
冷凝水，培釜加热升温，操作稳定一小时后（原则上当釜液中DMC浓度达到90％），停止实验，收集培釜产品，称重，计算DMC产品收率。
注意事项：
1) 组装玻璃实验装置时组员配合好以防破碎.
2) 甲醇沸点低，易燃,注意用烧瓶加热时勿泄漏。
1.2.2数据处理
催化剂用量% | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 矢井田瞳
DMC收率% | | | | |
| | | | |
21-24组组员相应做好各自数据处理，组长汇总该组结论，选择最佳催化剂用量，结论交下组。
九鹿教学设计1.2.3 撰写实验报告
包括实验目的、实验原理、实验装置、分析方法、实验步骤、数据处理、实验总结。
(2) 反应精馏工艺条件实验（31-34组和41-44组做）
2.1 原料配比比较实验（31-34组做）
针对实验（1）优选出的催化剂和催化剂用量，控制甲醇与丙碳PC的投料摩尔比分别为8：1、9：1、9.5：1、10：1；反应时间为1小时；分别测定DMC产品收率。据此确定最佳原料配比。（31-34组按表2-2各组实验内容安排选择不同原料配比。）
2.1.1实验步骤
a.自行搭建一套间歇反应装置.
b.在反应釜内投入一定量的甲醇和PC（其用量配比按各组任务中确定的原料配比），冷凝管通冷却水。启动搅拌器，开启电加热器，待升温至60℃左右时，由取样口加入实验1.1优选出的催化剂，催化剂用量为实验1.2优选出的最佳催化剂用量比
c. 控制反应温度为65℃，反应一小时，收集塔顶馏分作为分离实验的原料.
d.自行搭建分离装置
e.将反应精馏塔顶馏出液300g和一定量的正己烷(原料/夹带剂=2:1)加入釜内，然后，打开冷凝水，培釜加热升温，操作稳定一小时后（原则上当釜液中DMC浓度达到90％），停止实验，收集培釜产品，称重，计算DMC产品收率。
注意事项：
1) 组装玻璃实验装置时组员配合好以防破碎.
2) 甲醇沸点低，易燃,注意用烧瓶加热时勿泄漏。
2.1.2数据处理
原料配比 | 8：1 | 9：1 | 9.5：1 | 10：1 |
DMC收率% | | | | |
| | | | |
31-34组组员相应做好各自数据处理，组长汇总该组结论，选择最佳原料配比，结论交下组。
2.1.3 撰写实验报告
包括实验目的、实验原理、实验装置、分析方法、实验步骤、数据处理、实验总结。
2.2 反应时间比较实验（41-44组做）
针对实验（1）优选出的催化剂和催化剂用量，及实验2.1优选的甲醇与丙碳PC的投料摩尔比；反应时间为1小时；反应温度按各组选择。分别测定DMC产品收率。据此确定最佳反应温度。（41-44组按表2-2各组实验内容安排选择不同反应温度。）
2.2.1实验步骤
a.自行搭建一套间歇反应装置.
b.在反应釜内投入一定量的甲醇和PC（其用量配比按上组优选的原料配比），冷凝管通冷却水。启动搅拌器，开启电加热器，待升温至60℃左右时，由取样口加入实验1.1优选出的催化剂，催化剂用量为实验1.2优选出的最佳催化剂用量比。
c.控制反应温度为各组安排的不同反应温度，反应一小时，收集塔顶馏分作为分离实验的
原料.
d.自行搭建分离装置
e.将反应精馏塔顶馏出液300g和一定量的正己烷(原料/夹带剂=2:1)加入釜内，然后，打开冷凝水，培釜加热升温，操作稳定一小时后（原则上当釜液中DMC浓度达到90粗盐中难溶性杂质的去除％），停止实验，收集培釜产品，称重，计算DMC产品收率。
注意事项：
1) 组装玻璃实验装置时组员配合好以防破碎.
2) 甲醇沸点低，易燃,注意用烧瓶加热时勿泄漏。
2.2.2数据处理
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