[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)碳酸二甲酯和乙二醇的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510076304.0
• 申請(qǐng)日: 2015-02-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104761429B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成衛(wèi)國(guó);張梅香;張軍平;董坤;張鎖江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所
• 主分類號(hào): C07C27/00
• 分類號(hào): C07C27/00;C07C29/128;C07C31/20;C07C68/06;C07C69/96
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)碳酸二甲酯和乙二醇的方法，適用于離子液體復(fù)合催化劑催化生產(chǎn)碳酸二甲酯和乙二醇的新生產(chǎn)流程。

背景技術(shù)

碳酸二甲酯是一種重要的有機(jī)化工中間體，具有多種反應(yīng)性能，在許多化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)合可以代替劇毒的硫酸二甲酯、氯甲烷、氯甲酸甲酯和光氣等作為甲基化、甲氧基化、羰基化試劑進(jìn)行反應(yīng)，被廣泛應(yīng)用在聚碳酸酯、涂料、醫(yī)藥等領(lǐng)域，早在1992年就被歐洲列為無(wú)毒產(chǎn)品，是一種符合現(xiàn)代“清潔工藝”要求的環(huán)保型化工原料，被譽(yù)為21世紀(jì)有機(jī)合成的一個(gè)“新基石”和“綠色化工產(chǎn)品”。

乙二醇是一種重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚酯樹(shù)脂，可直接用作冷卻劑和防凍劑，同時(shí)也是生產(chǎn)醇酸樹(shù)脂、增塑劑、油漆、粘膠劑、表面活性劑及電容器電解液等產(chǎn)品必不可少的物質(zhì)。

乙二醇和碳酸二甲酯這兩種重要的化工產(chǎn)品，可以通過(guò)碳酸乙烯酯與甲醇的酯交換反應(yīng)同時(shí)制得，如：

(1)CN 101605752公開(kāi)了制備烷二醇和二烷基碳酸酯的方法，該方法包括：(a)使反應(yīng)區(qū)的亞烷基碳酸酯和烷醇進(jìn)料在酯交換條件下反應(yīng)，由此獲得二烷基碳酸酯、未轉(zhuǎn)化的烷醇、烷二醇和未轉(zhuǎn)化的亞烷基碳酸酯的產(chǎn)物混合物；(b)該產(chǎn)物混合物經(jīng)蒸餾塔在塔頂分離出二烷基碳酸酯和未轉(zhuǎn)化的烷醇，塔釜獲得烷二醇和未轉(zhuǎn)化的亞烷基碳酸酯；(c)回收二烷基酯；(d)將未轉(zhuǎn)化的亞烷基酯分割為至少兩部分，至少一部分循環(huán)至反應(yīng)區(qū)，另一部分進(jìn)行水解以獲得烷二醇和二氧化碳。該方法主要存在2個(gè)問(wèn)題，第1個(gè)問(wèn)題是將未轉(zhuǎn)化的亞烷基酯與烷二醇進(jìn)行分離，設(shè)備投資高，運(yùn)行成本高；第2個(gè)問(wèn)題是未轉(zhuǎn)化的亞烷基酯經(jīng)反應(yīng)器、活塞流管式反應(yīng)器和蒸餾塔進(jìn)行水解和分離，因?yàn)閬喭榛ニ夥磻?yīng)是壓力升高的反應(yīng)，所以亞烷基酯在反應(yīng)器和活塞流管式反應(yīng)器中進(jìn)行水解反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)速度慢，設(shè)備投資大。

(2)CN 1308046公開(kāi)了一種同時(shí)制備乙二醇和碳酸酯的方法，該方法包括環(huán)狀碳酸酯合成、環(huán)狀碳酸酯水解、二元醇提純、酯交換反應(yīng)、碳酸酯提純和環(huán)狀碳酸酯提純等步驟。該方法主要存在3個(gè)問(wèn)題，第1個(gè)問(wèn)題是碳酸乙烯酯形成和碳酸乙烯酯提純需要6臺(tái)設(shè)備，分別為：2臺(tái)串聯(lián)泡罩式反應(yīng)器、氣-液分離器、管式反應(yīng)器、第一蒸餾柱、第二蒸餾柱，設(shè)備投資大，能耗高；第2個(gè)問(wèn)題是：碳酸乙烯酯的合成是一個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱未得到很好利用；第3個(gè)問(wèn)題是酯交換反應(yīng)是平衡反應(yīng)，在反應(yīng)器中進(jìn)行，單程轉(zhuǎn)化率和收率受酯交換平衡轉(zhuǎn)化率的限制。

(3)CN 1733696公開(kāi)了一種反應(yīng)精餾酯交換聯(lián)產(chǎn)碳酸二甲酯和二元醇的方法，該方法以環(huán)氧烷烴、二氧化碳以及甲醇為原料，反應(yīng)精餾酯交換聯(lián)產(chǎn)碳酸二甲酯和二元醇。該方法主要存在2個(gè)問(wèn)題，第1個(gè)問(wèn)題是環(huán)狀碳酸酯催化劑與環(huán)狀碳酸酯的分離，設(shè)備投資高，運(yùn)行成本高；第2個(gè)問(wèn)題是脫輕組分塔塔頂餾分返回反應(yīng)精餾塔，脫輕組分塔塔頂餾分含有大量的碳酸二甲酯，酯交換反應(yīng)是平衡反應(yīng)，碳酸乙烯酯單程轉(zhuǎn)化率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述文獻(xiàn)中存在的設(shè)備投資大，工藝流程繁瑣，碳酸乙烯酯單程轉(zhuǎn)化率低、能耗高、生產(chǎn)成本偏高等缺陷，本發(fā)明適用于離子液體復(fù)合催化劑催化生產(chǎn)碳酸二甲酯和乙二醇的新生產(chǎn)流程，本發(fā)明的效果和益處是：(a)本發(fā)明所使用的催化劑是一種離子液體復(fù)合催化劑，該催化劑無(wú)需與碳酸乙烯酯的分離，減少了催化劑分離設(shè)備和運(yùn)行成本，同時(shí)也簡(jiǎn)化了工藝流程；(b)本發(fā)明所使用的離子液體復(fù)合催化劑可循環(huán)利用，減小了廢棄物排放；(c)未反應(yīng)的碳酸乙烯酯和水在離子液體復(fù)合催化劑作用下發(fā)生水解反應(yīng)，水解產(chǎn)物為二氧化碳原料和乙二醇產(chǎn)物，未反應(yīng)的碳酸乙烯酯無(wú)需與乙二醇的分離，減少了碳酸乙烯酯分離、循環(huán)設(shè)備；(d)生產(chǎn)流程優(yōu)化和能量集成，提高了碳酸乙烯酯單程轉(zhuǎn)化率，降低了能量消耗。該方法具有碳酸乙烯酯單程轉(zhuǎn)化率高、生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單、設(shè)備投資小、廢棄物排放少、能耗低等特點(diǎn)，可以使企業(yè)具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

新方法的方案如下：

(a)羰基化步驟：以環(huán)氧乙烷和二氧化碳為原料，在離子液體復(fù)合催化劑催化作用下生成碳酸乙烯酯，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)閃蒸罐進(jìn)行閃蒸、氣液分離，氣相為二氧化碳循環(huán)至碳酸乙烯酯合成反應(yīng)器入口，液相為含離子液體復(fù)合催化劑的碳酸乙烯酯和少量二氧化碳混合物，輸送至醇解步驟(b)的反應(yīng)精餾塔中。