[发明专利]生产环碳酸酯的填料塔式反应器及生产方法

说明书

本公开提供一种生产环碳酸酯的填料塔式反应器及其生产方法，该填料塔式反应器包括多个反应塔节、二氧化碳入口、环氧烷烃入口、催化剂入口和至少一个出料口，其中，多个反应塔节自下而上依次连接；二氧化碳入口、环氧烷烃入口和催化剂入口分别布置于最下部的反应塔节；至少一个出料口设置于反应塔节的侧壁；每个反应塔节设有一组规整填料和换热器，换热器布置于规整填料的上方。通过采用多个反应塔节串联，并利用多组规整填料和换热器组合交替安装，充分提高了传质和换热效率，具有气液分布均匀、反应热移出快等优点，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本公开涉及化工领域，具体涉及一种生产环碳酸酯的填料塔式反应器及生产方法。

背景技术

环碳酸酯一般通过二氧化碳与环氧烷烃环加成反应制得，是目前为数不多的取得工业化应用的固定二氧化碳的方式之一。以碳酸乙烯酯为例，其是聚酰胺、聚丙烯腈等高聚物的优良溶剂，还可用作混凝土添加剂、脱碳剂、塑料发泡剂、也是医药和农药及有机合成的中间体。由于其有较高的介电常数，可以和碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯复配用作锂电池的电解液。

目前国内碳酸乙烯酯工业化生产基本采用的是单釜式间歇反应装置和连续双塔串联式反应器。单釜式间歇反应装置是在釜内先加入部分产品并将催化剂溶在产品中，然后通入环氧乙烷和二氧化碳，在搅拌下维持反应控制环氧乙烷的转化率，闪蒸后放料。该类反应器存在需要采用外循环换热的方式进行反应体系降温，会造成反应热移出不及时，影响反应速度，引起一定的安全隐患。并且该类反应器由于气液混合不充分，会造成生产效率低下。

双塔串联式反应器一般是原料和催化剂由第一台反应器上部加入，二氧化碳由中下部加入，两种原料逆相接触反应，第一台反应器底部含未反应完全的环氧乙烷和产品进入第二台反应器继续反应，由于该反应是强放热反应，为移除反应热，需在第一台反应器底部进行分流，一部分去第二台反应器，继续反应提高转化率，一部分移出反应器进行外部换热后再返回第一台反应器顶部，维持反应温度。该类反应器存在需要采用外循环换热的方式进行反应体系降温，会造成反应热移出不及时，影响反应速度，也会引起一定的安全隐患，且该类反应器也会产生气液混合不充分的问题，从而造成生产效率低下。

目前已有现有技术报道改进碳酸乙(丙)烯酯生产的系统和方法，例如中国专利申请CN103980246A公开了一种二氧化碳与环氧丙(乙)烷管式反应制取碳酸丙(乙)烯酯生产方法，CN108484565A公开了一种生产碳酸酯的系统及利用该系统生产碳酸酯的方法，CN106478583A公开了一种环氧乙烷和二氧化碳直接生成碳酸乙烯酯的合成方法，但该些生产系统和方法要么存在气液接触不良，导致反应停留时间长，增加能耗的问题；要么传质效果不好，导致反应效果不佳。

因此，亟需一种新的生产环碳酸酯的装置和方法，以解决现有技术中存在的种种问题。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种生产环碳酸酯的填料塔式反应器及生产方法，以解决现有生产系统存在的反应热移出不及时，影响反应速度，引起一定的安全隐患的问题以及气液混合不充分，造成生产效率低下等问题。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开提供一种生产环碳酸酯的填料塔式反应器，包括：多个反应塔节、二氧化碳入口、环氧烷烃入口、催化剂入口和至少一个出料口，其中，多个反应塔节自下而上依次连接；二氧化碳入口、环氧烷烃入口和催化剂入口分别布置于最下部的反应塔节；至少一个出料口设置于反应塔节的侧壁；每个反应塔节设有一组规整填料和换热器，换热器布置于规整填料的上方。

根据本公开的一个实施方式，最下部的反应塔节的底部设有气体分布器和液体分布器，液体分布器布置于气体分布器的上方，规整填料布置于液体分布器的上方。