[发明专利]一种生产电子级碳酸乙烯酯的装置及方法

说明书

本发明涉及一种生产电子级碳酸乙烯酯的装置及方法，解决了现有技术反应热移出不及时、环氧化合物转化率不高、产品纯度无法达到电子级产品要求等问题。合成工艺为环氧乙烷、二氧化碳和离子液体催化剂在反应器中进行均相酯化反应，经过闪蒸后的粗碳酸乙烯酯进入精制单元得到电子级碳酸乙烯酯。生产设备包括催化剂缓冲罐、反应器、闪蒸罐、闪蒸气接收罐、粗碳酸乙烯酯精制塔、催化剂回收塔和碳酸乙烯酯精制塔。本发明环氧乙烷的转化率不低于99.5%，碳酸乙烯酯收率最高为99.7%，得到纯度不低于99.99%的电子级碳酸乙烯酯，很好的解决了工业问题，可用于碳酸乙烯酯工业化生产，达到节能环保的目的。

技术领域

本发明涉及碳酸乙烯酯生产技术领域，具体涉及一种生产电子级碳酸乙烯酯的装置及方法。

背景技术

碳酸乙烯酯是一种性能优良的溶剂和表面活性剂的原料，尤其对许多聚合物和树脂的溶解效果更佳，碳酸乙烯酯也可作为有机合成中间体，用作合成呋喃唑酮的原料，用作水玻璃系浆料，纤维整理剂及其它纤维的加工剂，可用作纺织上的抽丝液，也可直接作为脱除酸性气体的溶剂及混凝土的添加剂，还可用作塑料发泡剂及合成润滑油的稳定剂。除此之外，碳酸乙烯酯也可以做高附加值的高能电池电解液。随着电解液需求的不断增长，高纯度的碳酸乙烯酯用量也会越来越高。

近年来，各国研究人员对碳酸酯的合成开展了众多的研究，许多新的合成方法和新的催化剂被发现，碳酸乙烯酯的主要生产方法有光气法、酯交换法、卤代醇法、环氧乙烷和二氧化碳合成法。光气法由于其存在工艺流程长、收率低、成本高等缺点，而且光气毒性大，污染严重，在发达国家基本上已经停止使用。酯交换法是由碳酸二乙酯（或碳酸二甲酯）和乙二醇的酯交换反应而制备碳酸乙烯酯的一种方法。该工艺生产碳酸乙烯酯的产物不易分离纯化，且催化剂的合成成本高。卤代醇法是卤代醇和二氧化碳在催化剂催化下有机溶剂中生成碳酸乙烯酯的方法。该工艺所需原料及催化剂价格较高，反应原料氯乙醇对环境有害，且反应条件苛刻，产率较低，不利于实际生产。以二氧化碳和环氧乙烷为原料直接酯化制备碳酸乙烯酯，是一种高效、绿色、环保的合成新型中间体酯的方法，而且提供了一条化学利用二氧化碳资源的新途径，可收到明显的经济效益和社会效益，受到各国普遍重视，适合大规模工业化生产。

为增加传质和传热效果，CN201410214132.4提出一种二氧化碳与环氧丙烷或环氧乙烷管式反应制取碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯生产方法，管式合成反应器传质效果好，气液接触充分，反应热换热及时，装置操作弹性大，可在较宽的产量范围内稳定操作。

CN201911393119.9提供一种循环喷射混合法制备碳酸乙烯酯的方法。以环氧乙烷和二氧化碳为原料在循环喷射混合反应器中进行，催化剂为双金属催化剂、后过渡金属催化剂、碱土金属催化剂、氨基酸、磷钨酸、硅钨酸、锗钨酸、砷钨酸中的一种或多种，环氧乙烷的转化率能够达到90％以上甚至达到99％以上，该工艺物料混合均匀、反应速度快、工艺安全性高。

CN200910080322.0涉及一种制备碳酸乙烯酯的方法，原料为乙烯氧化得到的气体混合物和碳酸乙烯酯溶液在催化剂作用下生成碳酸乙烯酯，采用催化剂为碳酸盐和烷基咪唑盐，环氧乙烷转化率为96-99％；选择性为97-99％，原料直接用乙烯氧化混合气中的环氧乙烷，无须将环氧乙烷分离再精馏得到产品环氧乙烷，节约了成本。

CN201910976767.0通过将环氧乙烷与二氧化碳在单级或多级的鼓泡塔中进行酯化反应，经过汽提、精制单元得到99.9w%的碳酸乙烯酯，该发明通过对鼓泡塔结构优化，有效改善了塔内气泡分布均匀程度，有效减少环氧乙烷溶解程度，减少副反应发生，增加环氧乙烷和二氧化碳利用率。

目前现有技术反应热移出不及时、环氧化合物转化率不高、产品纯度无法达到电子级产品要求，需要进一步提高产品纯度，提出一种得到高纯度、高转化率的碳酸乙烯酯装置及方法。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种生产电子级碳酸乙烯酯的装置及方法，以得到高纯度的碳酸乙烯酯，实现原料的高转化率，同时得到工业级碳酸乙烯酯。