[发明专利]一种酯交换催化剂可循环使用的碳酸二甲酯的生产方法及其系统

说明书

本发明提供了一种酯交换催化剂可循环使用的碳酸二甲酯的生产方法，以及实施该生产方法的系统。该方法主要包括以下步骤：向碳酸二甲酯合成单元中送入碳酸环亚烷基酯、甲醇，并加入酯交换催化剂的甲醇溶液，反应生成碳酸二甲酯；碳酸二甲酯合成单元输出的混合溶液被输送至蒸发器；蒸发器蒸发出的混合醇蒸汽被输送至醇分离塔，其釜液为酯交换催化剂的饱和二元醇溶液，被输送回碳酸二甲酯合成单元，以在线连续循环使用酯交换催化剂。本发明所提供的碳酸二甲酯的生产方法以及实施该生产方法的系统安全易控，能耗较低，产品质量和收率稳定，设备投资成本与物料成本显著降低，因此，具有广泛的应用价值和良好的市场前景。

技术领域

本发明属于化学工艺领域，具体涉及一种酯交换催化剂可循环使用的碳酸二甲酯的生产方法，以及实施该生产方法的系统。

背景技术

碳酸二甲酯(DMC)是一种符合现代“清洁工艺”要求的国际公认的绿色环保型化工原料，可代替剧毒的光气等大宗化工原料，代替苯等有毒溶剂，在制取高性能树酯、绿色溶剂、染料中间体、药物、增香剂、食品防腐剂、润滑油填加剂、清洁油品添加剂等领域越来越广泛，具有非常广阔的市场开发前景，被誉为当今有机合成的“新基石”。

传统DMC生产方法为光气法，但是，由于光气的高毒性和腐蚀性等环保问题而使得这一路线正逐渐被淘汰。非光气法DMC的生产方法能有效推动DMC的应用，对改善环境、促进化工生产和化工产品向绿色化、低碳化、生态化转型有着非常重要的意义。碳酸二甲酯的合成有多种方法，具有工业化意义的碳酸二甲酯生产方法主要有两种：酯交换法和甲醇氧化羰基化法，近年来甲醇尿素法也在逐渐开发。甲醇氧化羰基化法研究开发距离产业化还有一定的距离，同时引进国外先进技术难度很大。国内厂家大多采用碳酸乙(丙)烯酯与甲醇的酯交换法生产碳酸二甲酯，以解决其下游深加工产品的开发利用对市场需求的矛盾。

酯交换法一般采用液体碱催化剂，如专利US 3803201提到的NaOH、KOH、NaOCH₃、KOCH₃。目前已工业化的碳酸二甲酯生产技术中，由于催化剂的分离困难，一般不进行回收，通常经过中和除碱后进行压滤，滤渣排放，滤液进行进一步处理以获得乙/丙/丁二醇产品，并循环利用甲醇；然而，催化剂单程使用后即排放，且引入了水，这使得回收的甲醇精制困难，并且塔釜再沸器表面经常有盐析出，污垢热阻大，能耗物耗很大，因此不易连续化生产。

现有技术中，CN1212252A提出了一种对酯交换反应精馏塔釜液进行减压蒸发，经冷却、过滤后送回催化剂配制系统的方法，从而使得碳酸二甲酯合成过程中的催化剂循环使用。然而，该方法过滤操作困难，耗时较长，且会因过滤器容易堵塞而导致过滤效率较低，因此，该方法的连续生产可实施性差，不能实现催化剂的在线连续循环使用。

因此，研发出一种新的碳酸二甲酯的生产方法，以实现酯交换催化剂(例如，液体碱催化剂)的在线连续循环使用的工艺流程非常必要。

发明内容

为了克服现有技术中工业化生产碳酸二甲酯相关的技术缺陷，本发明旨在提供一种可实现酯交换催化剂循环利用的碳酸二甲酯生产工艺，且具有设备投资小，能耗低，操作简单，工业可实施性强，装置运行稳定的特点。

因此，本发明的第一方面提供了一种酯交换催化剂可循环使用的碳酸二甲酯的生产方法，包括以下步骤：

向碳酸二甲酯合成单元中送入碳酸环亚烷基酯、甲醇，并加入酯交换催化剂的甲醇溶液，使所述碳酸环亚烷基酯与甲醇发生酯交换反应，生成碳酸二甲酯产品；

其中，碳酸二甲酯合成单元输出的二元醇、甲醇以及酯交换催化剂的混合溶液被输送至蒸发器；所述蒸发器蒸发出的二元醇与甲醇组成的混合醇蒸汽被输送至醇分离塔，所述蒸发器的釜液为酯交换催化剂的饱和二元醇溶液，其被输送回碳酸二甲酯合成单元，以循环使用所述酯交换催化剂；

其中，所述醇分离塔的塔底输出二元醇粗品；所述醇分离塔的塔顶输出甲醇，其被输送回所述碳酸二甲酯合成单元，参与酯交换反应。