[發明專利]填充床酯交換-吸附脫甲醇合成碳酸酯裝置

在審

• 申請號: 201410443824.6
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104262086A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 丁斌;李祥;郝鳳嶺;關昶;王海東;劉群
• 申請（專利權）人: 吉林化工學院
• 主分類號: C07C27/00
• 分類號: C07C27/00;C07C68/06;C07C69/96;C07C29/128;C07C29/76;C07C31/04
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技術領域

本發明提出的是在固體催化劑催化碳酸二甲酯與醇反應時聯用固體吸附劑吸附產物甲醇生產碳酸酯技術裝置。

背景技術

隨著人們對環境保護的重視，化工生產中環境友好型的化工原料受到越來越多的青睞。近年來，綠色化工原料碳酸二甲酯(DMC)成為國內外化工領域廣泛關注的有機合成中間體，被譽為有機合成的“新基石”。當碳酸酯排放到環境中時，可以被緩慢地水解為二氧化碳和單分子醇兩種無害的產品。碳酸酯的分子結構中含有烷基、烷氧基、羰基和羰烷氧基等反應基團，化學性質非常活潑，可與醇、酚、胺、酯及氨基醇等化合物反應，是重要的有機合成中間體，具有很高的工業應用價值。

如碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯可作為鋰離子電池電解液，對鋰鹽的溶解性強、安全穩定，能提高電池的能量密度和放電容量，良好的低溫使用性能，已廣泛應用于手機、筆記本電腦等高檔電器中；碳酸二乙酯可用作作為油漆、纖維素以及樹脂等溶劑、用于真空管陰極固定漆中、用作表面活性劑和鋰電池液添加劑、替代甲基叔丁基醚(MTBE)作汽油和柴油機燃料的含氧添加劑等；碳酸二丁酯可用來合成碳酸二苯酯，進而合成聚碳酸酯，還可用作潤滑油的基質材料，用于金屬除油、皮革處理等行業；碳酸二異辛酯可作為照相機感光系統物質的分散劑，而且具有良好的潤滑性能，是一種優良的潤滑基材；碳酸高碳醇酯（C12-C18）碳酸二月桂醇酯是一種透明的液體或油狀物，具有較低的傾點和良好的潤滑性、自清潔性、耐磨性、耐腐蝕性，較高的熱氧化穩定性，與烴類油具有很好的可溶性，可生物降解，是一種很好的潤滑油基材。而在碳酸酯的酯交換法合成工藝中盡管有較高的選擇性，但存在酯收率低，減壓蒸餾后很難獲得比較純凈的碳酸酯等問題；如果在碳酸二甲酯和碳醇進行酯交換合成碳酸酯反應過程工藝中能夠實時的有效的脫除副生成物甲醇，就可以使平衡向反應物生成的方向移動，促進反應正方向進行，以增加酯化率和收率，獲得更多的產品；同時簡化了后續精制工藝，降低了精制產品過程中生產負荷，節約了能源。

因此發明了在碳酸酯的酯交換法合成反應過程中，利用DMC與甲醇外循環并用吸附脫甲醇裝置脫除甲醇的技術，這種酯交換吸附脫醇聯合工藝為采用填充床酯交換?吸附聯合工藝制備碳酸酯的開發研究工作提供了參考，同時也具有實用和經濟雙重意義。

發明內容

為了提高碳酸酯的收率，本發明提出在固體催化劑催化碳酸二甲酯與碳醇反應過程中時，利用在沸騰或微沸的狀態下，部分汽化的碳酸二甲酯和反應生成的甲醇經氣相冷凝器冷凝連續進入外循環并用吸附脫甲醇裝置的新技術。該方法在酯交換反應器外串聯填充床吸收塔，填充床吸收塔內填充工業級4A分子篩吸附甲醇，從而能夠在酯交換反應過程中能夠實時的有效的脫除副產物甲醇，破壞酯交換反應平衡，提高反應平衡轉化率，進而提高碳酸酯的收率。

本發明填充床酯交換-吸附脫甲醇聯合法合成碳酸酯裝置所采取的方案為：

1、填充床吸收塔（吸附甲醇裝置）的選用

選取適當形狀的填充床吸收塔，然后在塔身中裝填滿甲醇吸附劑，再與酯交換反應器進行安裝。

2、酯交換反應器-填充床安裝

將酯交換反應器外依次串聯連接換熱器、分水罐、填充床吸收塔來構成一個閉合的循環反應系統。

通過本發明的方法可以在固體催化劑催化碳酸二甲酯與醇反應過程中采用填充床酯交換?吸附脫甲醇聯合工藝通過設置外循環分子篩填充床，采用分子篩液相吸附脫甲醇技術分離反應生成的副產物甲醇，整個生產過程的能耗較低，同時脫甲醇后的DMC連續返回酯交換反應器，保證了酯交換反應在較高的酯/醇摩爾比的條件下進行，酯交換反應的化學平衡不斷地發生移動，使整個酯化體系反應更充分；整個反應過程具有過程能耗低、產品收率高、反應器的生產能力大和分離過程負荷小等特點。因此，采用填充床酯交換-吸附脫甲醇聯合法合成碳酸酯裝置的技術將為化學工業生產中酯交換酯化工藝生產提供了參考，同時也具有實用和經濟雙重意義。

附圖說明

圖1為本發明填充床酯交換-吸附脫甲醇聯合法合成碳酸酯裝置。

具體實施方式

根據圖1所示的填充床酯交換-吸附脫甲醇聯合法合成碳酸酯裝置來進行碳酸酯的酯交換法反應過程中來提高碳酸酯的收率。

1、填充床吸收塔（吸附甲醇裝置）的選用

選取適當形狀的如圖1所示填充床吸收塔T04，然后在塔身中裝填滿甲醇吸附劑4A分子篩，利用填充床吸收塔T04內4A分子篩吸附劑來吸附反應物系中產物甲醇，再與酯交換反應器R01進行安裝。

2、酯交換反應器-填充床安裝

按圖1所示裝置圖進行安裝，在酯交換反應器R01外依次串聯連接換熱器E02、中間儲罐V03、填充床吸收塔T04，再將填充床吸收塔T04連接回至酯交換反應器R01，在填充床吸收塔T04內填充滿甲醇吸附劑（4A分子篩），利用填充床吸收塔T04內4A分子篩來吸附反應物系中副產物甲醇，這樣就構成了閉合的循環反應系統，酯交換過程中生成的產物甲醇能夠有效的實時的不斷被吸附，移出反應體系，從而加速了酯交換反應的進行，加大酯化率，達到提高碳酸酯收率的目的。