[发明专利]尿素醇解法生产有机碳酸酯工艺及固定床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机碳酸酯的工艺及其专用固定床反应器。具体地说涉及一种尿素甲醇醇解法生产有机碳酸酯的工艺及其专用固定床反应器。

技术背景

目前，工业上有机碳酸酯的生产方法主要有三种，即光气法、酯交换法和氧化羰化法。

光气法(如美国专利US2,379740)，是以光气为原料，与脂肪醇或芳香醇反应制备相应的有机碳酸酯的方法。该法由于原料剧毒，腐蚀严重，易造成人身伤害和环境污染，正逐步被淘汰。

酯交换法(如美国专利US4,734,518)，是以环状的碳酸酯为原料，与脂肪醇或芳香醇进行酯交换反应，制备相应的有机碳酸酯。该法原料价格高，产品的经济竞争能力较差。

甲氧基羰基化法是以脂肪醇或芳香醇，以及一氧化碳和氧为原料，在氯化亚铜等催化剂的作用下，经气相(如美国专利US5,210，269)或液相的氧化羰化反应方式制备有机碳酸酯。由于该法所用催化剂对设备腐蚀严重，催化剂的寿命短以及产品中的氯离子难以除去等问题，使得该法生产成本较高。

近些年，人们又研发出了尿素醇解法制备有机碳酸酯的技术，并进行了产业化尝试。由于该法所用原料尿素价廉易得，因此被视为一种具有较强经济竞争能力的新的制备有机碳酸酯的方法，但该法的生产工艺尚不成熟，试生产过程中存在着管路和设备堵塞等问题，为此人们对尿素醇解法生产有机碳酸酯的工艺进行了开发。

中国专利CN1903828A描述了尿素醇解生产碳酸二甲酯的工艺，该工艺中，尿素溶液和甲醇按摩尔比8-12∶1的比例进入反应精馏塔的反应段，进行接触反应，在催化剂作用下生成粗碳酸二甲酯溶液，粗碳酸二甲酯溶液经常压蒸馏、加压精馏后再经一次常压精馏，得到纯度为99.5％的碳酸二甲酯产品；在反应过程中有副产物氨气生成，经脱盐水吸收后成为17％的氨水，作为合成尿素的原料。该工艺流程虽然简洁，但实际生产过程中却存在以下问题：一、由于是采用加压反应精馏反应工艺，反应精馏过程中部分原料甲醇与生成的碳酸二甲酯以共沸的形式回到反应段内，不利于尿素转化；二、反应过程中生成的氨气和尿素分解产生的二氧化碳，以及原料中的水在温度低于40℃时能生成碳酸氢铵和(或)氨基甲酸铵晶体，这些晶体能导致反应精馏塔塔顶管路以及反应精馏塔塔顶冷凝器堵塞，使得反应系统的可连续操作性差；三、反应过程中生成的氨气经脱盐水吸收后成为17％的氨水中含有甲醇，使得该种氨水质量较差、应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种易连续操作，回收的氨气纯度高，尿素转化率高的醇解生产有机碳酸酯的工艺和为实现该工艺的专用固定床反应器。

本发明是由以下技术方案实现的，一种尿素醇解法生产有机碳酸酯工艺包括下列步骤：

(1)、反应工艺：

将固体催化剂装入到固定床反应器中的上、中、下三段反应段，浓度为5～40wt％尿素的脂肪醇溶液预热到70～140℃后从上段反应段的上部进入，脂肪醇蒸汽预热到170～230℃后从下段反应段的下部进入，脂肪醇蒸汽和尿素的脂肪醇溶液的质量比为1～5∶1，控制上段反应段的温度在140～170℃，中段反应段温度控制在170～200℃，下段反应段的温度在180～230℃，固定床的反应压力为0.6～2.0MPa，生成的有机碳酸酯气体、脂肪醇蒸汽、氨气以及副反应产生的二氧化碳气体混合物从固定床反应器的顶端采出，反应生成的中间产物氨基甲酸酯从固定床反应器的底部采出，并从中段反应段的上部循环回到中段与下段反应段内与脂肪醇蒸汽继续接触反应；

(2)、分离工艺：

从固定床反应器顶部采出的有脂肪醇蒸汽、机碳酸酯气体、氨气以及副反应产生的二氧化碳气体混合物进入到脱氨精馏塔中部，脱氨精馏塔塔釜温度控制在140～170℃，塔顶控制100～140℃，压力控制在0.4～0.8MPa，塔顶冷凝器的冷凝介质的入口温度控制在60～80℃，回流比控制在2～5∶1，气体从脱氨精馏塔塔顶回流罐的顶部采出，有机碳酸酯粗产品从脱氨精馏塔的塔釜采出；