[发明专利]生产碳酸甲乙酯的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种生产碳酸甲乙酯的方法和装置。

背景技术

碳酸甲乙酯是一种用途广泛的不对称碳酸酯化合物，主要用作溶剂和有机合成中间体，特别是用作锂离子电池中非水溶性电解质的溶剂。与对称碳酸酯，如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯相比，具有不可比拟的优点。作为锂离子电池电解质溶剂，有良好的低温使用性，能提高电池的能量密度和放电容量，更能提高安全性能，延长使用寿命。

目前生产碳酸甲乙酯的常用方法有光气法、氧化羰化法和酯交换法。光气法由于原料采用毒性较强的光气COCl₂，对外界造成一定的有害污染，且反应产物中生成了对装置腐蚀性较强的盐酸，所以此合成方法早已不再使用。氧化羰化法现今一般用来合成对称型碳酸酯化合物，此过程副反应多且生成副产物水，一方面严重影响碳酸甲乙酯的产率，另一方面由于水在锂电池有机电解液中的含量需要控制在十分微小的范围内，所以加重了后续分离提纯的任务，使得工作量有所增加，因此也不是理想的合成方法。碳酸二甲酯和乙醇酯交换法合成碳酸甲乙酯过程简单，装置投资少，原料及产物毒性小，反应过程中无对环境造成污染的废弃物排出，碳酸甲乙酯产率相对较高，是目前工业上生产碳酸甲乙酯的主要方法。

中国专利CN103172519A采用碳酸二甲酯与碳酸二乙酯为原料，在金属氧化物催化剂的存在下，常压下反应制备碳酸甲乙酯。该路线的优点在于原料及产品都可用作钾离子电池的电解液溶剂，不需进行后续分离，只需控制水分含量就可以直接使用。缺点是反应难进行，报导的催化剂昂贵、活性较低且难以回收。

中国专利CN102850224A采用碳酸二乙酯和甲醇为原料，以咪唑类液体为催化剂，在一定的反应温度和反应时间下进行碳酸甲乙酯的合成反应。本反应中原料甲醇比产物的沸点低，而且反应生成的碳酸二甲酯会和甲醇或乙醇形成共沸物，造成产物和原料分离困难，也影响碳酸甲乙酯的产率。因此本反应虽在理论上可行，但在常压下很难实施，目前还未有工业化的报导。

中国专利CN1450048A利用氧气和一氧化碳，在复合催化剂的作用下，通过调节甲醇和乙醇的进料比直接氧化羰化一步合成碳酸甲乙酯。氧化羰化法虽然理论上可行，但在常压下很难实施且碳酸甲乙酯产率低，目前尚未实现工业化。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效生产碳酸甲乙酯的方法。

本发明的另一目的在于提出一种能够有效生产碳酸甲乙酯的装置。

根据本发明第一方面实施例的生产碳酸甲乙酯的方法，包括：使原料在催化剂的作用下发生反应，得到第一混合物，并用萃取剂对所述第一混合物进行萃取和分离，分别得到第二混合物和副产物，其中，所述原料为碳酸二甲酯和乙醇混合物，所述第一混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和所述副产物，所述第二混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和萃取剂，所述副产物含有甲醇；对所述第二混合物进行分离，得到第三混合物和萃取剂，所述第三混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯；对所述第三混合物进行分离，得到碳酸甲乙酯。

根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的方法，可以使反应精馏和共沸分离同步实现，简化了常规反应精馏的流程，同时可以使多组分一次性分离，分离纯度高。

另外，根据本发明上述实施例的生产碳酸甲乙酯的方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个示例，所述催化剂选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠或乙醇钠中的一种。

根据本发明的一个示例，所述萃取剂选自邻二甲苯、乙酸丁酯、乙二醇或碳酸乙烯酯中的一种。

根据本发明的一个示例，所述原料中的碳酸二甲酯和乙醇的质量比为(1～20):1。

根据本发明的一个示例，所述催化剂的用量为所述原料的总质量的0.1％～8％。

根据本发明的一个示例，在反应-萃取精馏塔内使原料在催化剂的作用下发生反应，得到第一混合物，并用萃取剂对所述第一混合物进行萃取和分离；在分离精馏塔内对所述第二混合物进行分离；在分隔壁精馏塔内对所述第三混合物进行分离。