[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)碳酸二甲酯的催化劑在線評(píng)價(jià)裝置、評(píng)價(jià)方法和生產(chǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410141257.9
• 申請(qǐng)日: 2014-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN103901130A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐忠寧;郭國聰;彭思艷;王志巧;呂冬梅;陳青松;王明盛;姚元根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): G01N30/02
• 分類號(hào): G01N30/02;C07C69/96;C07C68/00
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 周義剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑工程開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域和碳酸二甲酯生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種CO氣相羰基化生產(chǎn)碳酸二甲酯的催化劑在線評(píng)價(jià)裝置、評(píng)價(jià)方法和生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

碳酸二甲酯是全球公認(rèn)的綠色化學(xué)品，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、潤滑油等領(lǐng)域，特別是可替代甲基叔丁基醚作為汽油添加劑。全世界目前碳酸二甲酯產(chǎn)量約40萬噸，我國碳酸二甲酯年產(chǎn)量約為12萬噸。碳酸二甲酯以前采用光氣法生產(chǎn)，現(xiàn)在通常采用環(huán)氧丙(乙)烷的酯交換法生產(chǎn)，生產(chǎn)成本高，同樣受到石油產(chǎn)品的制約。目前全世界汽油消耗量超過2億噸／年，若20％的汽油采用碳酸二甲酯替代甲基叔丁基醚，則碳酸二甲酯的年需求量要增加120萬噸。聚碳酸酯作為碳酸二甲酯的下游產(chǎn)品，預(yù)計(jì)到2015年，世界聚碳酸酯需求量將達(dá)到515萬噸，國內(nèi)需求量將達(dá)到160萬噸。隨著碳酸二甲酯在非光氣法合成聚碳酸酯和異氰酸酯中的應(yīng)用以及在醫(yī)藥、溶劑、汽油添加劑等領(lǐng)域的推廣，其年需求量將以每年兩倍的速度增長。因此，碳酸二甲酯有著巨大的市場發(fā)展?jié)摿ΑO氣相羰基化生產(chǎn)碳酸二甲酯是一種有競爭力的合成方法，CO轉(zhuǎn)化率很高，碳酸二甲酯時(shí)空收率也很高。

CO氣相羰基化生產(chǎn)碳酸二甲酯的反應(yīng)原理如下：

CO+2CH₃ONO＝(CH₃O)₂CO+2NO

原料為氣態(tài)的CO和亞硝酸甲酯，主產(chǎn)物為有機(jī)物碳酸二甲酯，副產(chǎn)物為草酸二甲酯、二甲氧基甲烷、甲酸甲酯和甲醇。

碳酸二甲酯的沸點(diǎn)為90℃，熔點(diǎn)為2-4℃，室溫下為液體。

草酸二甲酯的沸點(diǎn)為174℃，熔點(diǎn)為54℃，室溫下為固體。

現(xiàn)有技術(shù)是通過冷凝將產(chǎn)物收集下來，然后再通過打針進(jìn)樣分析來計(jì)算產(chǎn)物的選擇性，未冷凝氣體直接進(jìn)氣相色譜分析來計(jì)算原料CO的轉(zhuǎn)化率。

現(xiàn)有技術(shù)主要存在以下三方面的問題：1、收集產(chǎn)物并打針進(jìn)樣分析效率低下，需要專人守候在裝置邊定時(shí)取樣分析；2、產(chǎn)物分析與原料氣體分析不同步，造成分析數(shù)據(jù)不嚴(yán)謹(jǐn)；3、需要配備兩臺(tái)氣相色譜，一臺(tái)配置氫火焰離子化檢測器和毛細(xì)管柱，用于分析有機(jī)產(chǎn)物，另一臺(tái)配置熱導(dǎo)檢測器和填充柱，用于分析未冷凝氣體，資金投入較大。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有CO氣相羰基化生產(chǎn)碳酸二甲酯的催化劑評(píng)價(jià)裝置和方法存在的問題，本發(fā)明提供了一種全組分實(shí)時(shí)同步分析的CO氣相羰基化生產(chǎn)碳酸二甲酯的催化劑在線評(píng)價(jià)裝置、評(píng)價(jià)方法和生產(chǎn)方法，解決了現(xiàn)有評(píng)價(jià)裝置和方法中存在的技術(shù)問題：1、分析效率低；2、分析不同步；3、設(shè)備資金投入較大。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明公開的CO氣相羰基化生產(chǎn)碳酸二甲酯的催化劑在線評(píng)價(jià)裝置包括氣體控制管道系統(tǒng)(1)、固定床反應(yīng)系統(tǒng)(2)、產(chǎn)物分離純化系統(tǒng)(3)、在線氣相色譜分析系統(tǒng)(4)；

其中：

氣體控制管道系統(tǒng)(1)包括三路氣體控制管道，其中每一路均包括依次連接的輸氣管道、穩(wěn)壓閥(5)、壓力表(6)、穩(wěn)流閥(7)、質(zhì)量流量控制器(8)和開關(guān)閥(9)；三路氣體管道通過等徑四通接頭合并成一路氣體管道，合并后的管道上設(shè)有氣體混合箱(10)；

固定床反應(yīng)系統(tǒng)(2)包括反應(yīng)器(11)、加熱爐(12)、催化劑(13)和針形閥(14)，反應(yīng)器(11)位于加熱爐(12)的中部，催化劑(13)位于反應(yīng)器(11)的中部；

產(chǎn)物分離純化系統(tǒng)(3)包括氣液分離器(15)、尾氣收集利用裝置(16)、第一精餾塔(17)、草酸二甲酯儲(chǔ)罐(18)、第二精餾塔(19)、碳酸二甲酯儲(chǔ)罐(20)和副產(chǎn)物儲(chǔ)罐(21)；

在線氣相色譜分析系統(tǒng)(4)包括氣動(dòng)十通閥(22)、氣動(dòng)六通閥(23)、定量管(24)、閥控制器(25)、第一填充柱(26)、第二填充柱(27)、毛細(xì)管柱(28)、熱導(dǎo)檢測器(29)、氫火焰離子化檢測器(30)和計(jì)算機(jī)(31)；

其中：

氣體混合箱(10)與反應(yīng)器(11)的上端相連，反應(yīng)器(11)的下端通過等徑三通接頭分為兩路，一路與氣液分離器(15)相連，另一路通過針型閥(14)與氣動(dòng)十通閥(22)相連；

氣液分離器(15)的上端出口管道與尾氣收集利用裝置(16)相連，下端出口管道連接第一精餾塔(17)；第一精餾塔(17)的上端出口管道與第二精餾塔(19)相連，下端出口管道與草酸二甲酯儲(chǔ)罐(18)相連；第二精餾塔(19)的上端出口管道與副產(chǎn)物儲(chǔ)罐(21)相連，下端出口管道與碳酸二甲酯儲(chǔ)罐(20)相連；