[发明专利]一种生产碳酸二乙酯的工艺方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应精馏工艺方法及设备，具体是指一种利用反应精馏隔壁塔合成碳酸二乙酯的新型工艺方法及设备，可将碳酸二乙酯产品的合成、产物分离合并在一个塔内完成。

背景技术

碳酸二乙酯是一种性能优良的溶剂和重要的有机合成中间体，广泛应用于合成纤维、合成树脂、制药等行业，可作为锂电池的电解质溶剂，也是一种性能优良的汽油添加剂，具有很高的工业应用价值。

传统合成碳酸二乙酯的方法是光气法，先由光气与沸腾的乙醇反应生成氯甲酸甲酯，生成的氯甲酸甲酯再与无水乙醇反应制得碳酸二乙酯。日本专利JP6-41019(1994)对第二步反应设计了一个流程，使反应速率和收率都有了明显提高。但是光气法有十分明显的缺点，其工艺流程复杂，操作周期长，光气及中间体氯甲酸甲酯的毒性非常大，严重污染环境，副产物盐酸对设备腐蚀也较为严重。

为了克服光气法的缺点，美国专利US5534649(1996)公开了一种采用尿素、氨基甲酸甲酯或氨基甲酸乙酯与乙醇在催化剂作用下进行反应制造碳酸二乙酯的方法。但是该方法反应时间长，产物中有氨释放出来，碳酸二乙酯的收率低，因此经济性较差。

中国专利CN200710060355.X公开了一种用于乙醇气相氧化羰基合成碳酸二乙酯的催化剂及其制备方法。所述的催化剂活性组分是氯化铜或氯化亚铜，载体为介孔碳，负载量占载体的5～20％。但是该方法的反应温度和压力较高。

中国专利CN94112211.5公开了一种改进的碳酸二烷基酯的合成方法，主要包括反应精馏、萃取精馏、二酯分离三个过程，反应精馏主要在反应精馏塔的反应段进行，可将碳酸丙烯酯转化成碳酸二烷基酯。

中国专利CN1105822.6公开了一种能以稳定的方式连续生产碳酸二乙酯的方法，以碳酸二甲酯和乙醇为原料，在催化剂作用下，通过反应精馏制备碳酸二乙酯，塔釜中的乙醇、碳酸二乙酯及催化剂进行分离后，分离出的乙醇和催化剂可以循环使用，所获得的碳酸二乙酯的质量浓度可达到99.5％以上，塔顶的甲醇与乙醇分离后，乙醇可回到反应精馏塔循环使用。但是该方法乙醇循环量太大。

本发明的反应精馏隔壁塔是将反应精馏过程应用于隔壁塔中，是一种高度集成的化工生产工艺。在一个反应精馏隔壁塔内同时完成酯交换反应、碳酸二乙酯产品分离等任务。反应精馏隔壁塔流程与常规反应精馏流程比，省去了两个精馏塔、一个冷凝器与两个再沸器，因此可以有效地降低能耗和设备投资，提高经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用反应精馏隔壁塔实现碳酸二乙酯的合成与分离的工艺方法及设备。本发明可使酯交换反应、产物分离在同一个塔内实现，简化了常规反应精馏流程，有效地降低了能耗和设备投资。

本发明所采用的设备为反应精馏隔壁塔(11)，即在一普通精馏塔内部设置一垂直隔壁(8)，隔壁(8)从塔的上部延伸到塔的下部。隔壁(8)将反应精馏隔壁塔(11)分为四个区域：公共精馏段(4)，反应段(5)，侧线段(6)，公共提馏段(7)。隔壁(8)在反应精馏隔壁塔(11)内中心或偏心设置，反应段(5)与侧线段(6)横截面积之比为1:1～1:5。原料进入隔壁(8)左侧。液相混合物流在公共精馏段(4)底部按一定的比例被分成两股物流分别进入反应段(5)和侧线段(6)，汽相混合物流在公共提馏段(7)顶部按一定的比例被分成两股物流分别进入反应段(5)和精馏段(6)，从公共精馏段(4)底部进入反应段(5)和侧线段(6)的液相混合物流质量流率之比为1:1～1:5，从公共提馏段(7)顶部进入反应段(5)和侧线段(6)的汽相混合物流质量流率之比为1:1～1:7。

所说的反应精馏隔壁塔(11)为板式塔或填料塔或两者的任意组合。

本发明所述的方法为：催化剂从反应段(5)的顶部加入，碳酸二甲酯与乙醇进料从反应段(5)的中部加入，在催化剂的作用下，在反应段(5)发生酯交换反应生成碳酸二乙酯产品。塔内上升的汽相混合物流经过反应段(5)与公共精馏段(4)的作用除去碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯及乙醇后，在塔顶得到质量浓度大于95％的甲醇副产物。塔内下降的液相混合物流经过公共提馏段(7)的作用除去碳酸甲乙酯和乙醇后，在塔釜得碳酸二乙酯产品与催化剂的混合物，将此混合物送入蒸发器(15)进行分离，碳酸二乙酯蒸汽经蒸发器(15)顶部进入冷凝器(17)冷凝后，得到质量浓度大于99.5％的碳酸二乙酯产品，在蒸发器(15)底部得到催化剂，送入反应精馏隔壁塔(11)循环使用。从侧线抽出的物流(14)送入反应精馏隔壁塔(11)循环使用。