[發(fā)明專利]一種尿素和甲醇聯(lián)產(chǎn)氨和碳酸二甲酯的裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510589895.1
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN105111078A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖文德;閻建民;羅漫
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C07C68/00
• 分類號: C07C68/00;C07C68/08;C07C69/96;C01C1/08
• 代理公司: 上?？剖⒅R產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳酸二甲酯制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種尿素和甲醇聯(lián)產(chǎn)氨和碳酸二甲酯的裝置和方法。

背景技術(shù)

碳酸二甲酯(DMC)是具有廣泛用途的“綠色”化工產(chǎn)品，市場的潛在需求量巨大。早期DMC主要采用光氣合成法，由于原料劇毒限制了其大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。1983年意大利Enichem公司開發(fā)了液相甲醇氧化羰基化合成DMC的技術(shù)路線，1992年日本宇部又開發(fā)了氣相甲醇氧化羰基化法，此外還有通過催化合成的碳酸乙烯酯與甲醇進(jìn)行酯交換生產(chǎn)DMC的技術(shù)路線。上述非光氣的方法使得DMC合成迅速商業(yè)化。但這些方法涉及的反應(yīng)體系復(fù)雜，由于甲醇與DMC形成共沸物，后續(xù)分離的難度也較大。

公開號為CN1421430A的中國專利公布了一種尿素醇解法合成碳酸二甲酯的方法，該專利提出尿素和甲醇作為原料，用反應(yīng)精餾技術(shù)聯(lián)產(chǎn)氨和碳酸二甲酯，在公開號為CN1597096A的中國專利中進(jìn)一步說明了反應(yīng)段的催化劑類型。上述兩篇專利中反應(yīng)產(chǎn)物DMC與甲醇形成共沸物從塔頂采出，后續(xù)分離難度大；此外，甲醇與尿素混合溶液一并進(jìn)料，為保證尿素的轉(zhuǎn)化率需要通入高比例的甲醇，增加了后續(xù)分離的能耗。

公開號為CN1919400A的中國專利公布了一種尿素醇解法生產(chǎn)碳酸二甲酯的反應(yīng)精餾塔，該專利在進(jìn)料方式上作出改進(jìn)，將甲醇與尿素分別進(jìn)料，但沒有設(shè)提餾段，反應(yīng)產(chǎn)物DMC仍從反應(yīng)區(qū)的上部側(cè)線采出，產(chǎn)品純度仍受到限制，另外反應(yīng)區(qū)下部需要采用列管結(jié)構(gòu)和循環(huán)冷卻介質(zhì)控制反應(yīng)溫度，嚴(yán)格意義上，這里所采用方法并非反應(yīng)與精餾分離偶聯(lián)的反應(yīng)精餾技術(shù)。

公開號為CN104892423A的中國專利公布了一種甲醇氧化羰基化制備碳酸二甲酯的工藝，以氧氣和CO為原料，由于氧化羰基化并非可逆反應(yīng)，其采用催化精餾塔不能起到反應(yīng)與精餾過程的耦聯(lián)作用，而且兩種主要反應(yīng)產(chǎn)物DMC和水都從塔底采出，反應(yīng)精餾的意義只是為了移除反應(yīng)熱量，控制反應(yīng)溫度，對反應(yīng)速度和效率沒有什么作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種尿素和甲醇聯(lián)產(chǎn)氨和碳酸二甲酯的裝置和方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種尿素和甲醇聯(lián)產(chǎn)氨和碳酸二甲酯的裝置，包括反應(yīng)精餾塔，所述反應(yīng)精餾塔包括精餾段，反應(yīng)段和提餾段，所述反應(yīng)段位于反應(yīng)精餾塔中部，精餾段位于反應(yīng)精餾塔上部，提餾段位于反應(yīng)精餾塔下部，所述反應(yīng)段裝填有反應(yīng)催化劑，所述精餾段和提餾段裝填有傳質(zhì)填料，在所述反應(yīng)段上方開設(shè)尿素進(jìn)料口，在所述反應(yīng)段下方開設(shè)甲醇進(jìn)料口，在所述精餾段的上方設(shè)置氨的采出口，在所述提餾段的下方設(shè)置碳酸二甲酯的采出口。

所述精餾段通過汽相管線與塔頂冷凝器相連，所述冷凝器通過冷凝液管線與回流罐相連，所述回流罐再通過回流管線與所述精餾段相連，所述氨的采出口設(shè)置在所述回流罐底部，或設(shè)置在所述冷凝器的頂部。塔頂產(chǎn)品為副產(chǎn)的氨和剩余甲醇。

所述提餾段下方為塔釜，所述塔釜通過排液管線與塔底再沸器相連，所述塔底再沸器通過再沸管線又與所述提餾段相連，所述碳酸二甲酯的采出口設(shè)置在所述塔釜的底部。

所述反應(yīng)段的催化劑為顆粒狀或蜂窩狀催化劑，所述精餾段和提餾段的填傳質(zhì)填料為規(guī)整填料。

采用上述裝置進(jìn)行尿素和甲醇聯(lián)產(chǎn)氨和碳酸二甲酯的方法，包括以下步驟：

(1)尿素和甲醇分別從各自的進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)精餾塔，在反應(yīng)精餾塔內(nèi)，尿素向下，甲醇向上流經(jīng)反應(yīng)段，并在反應(yīng)段發(fā)生催化反應(yīng)，生成碳酸二甲酯和氨；

(2)通過精餾的作用，氨以蒸汽形式向上穿過反應(yīng)段進(jìn)入精餾段，從精餾段頂部排出，碳酸二甲酯以液體形式向下穿過反應(yīng)段進(jìn)入提餾段，再進(jìn)入塔釜，從塔釜底部排出；

(3)排出的蒸汽形式的氨通過汽相管線進(jìn)入塔頂冷凝器，再經(jīng)過冷凝液管線進(jìn)入回流罐，從回流罐底部取出一部分冷凝液通過回流管線回到精餾段，另一部分冷凝液作為氨產(chǎn)品采出；

(4)從塔釜排出的液體分為兩部分，一部分通過排液管線進(jìn)入塔底再沸器，產(chǎn)生塔底蒸汽，再通過再沸管線回到提餾段，剩余部分作為碳酸二甲酯產(chǎn)品采出。

所述氨產(chǎn)品中的碳酸二甲酯含量小于100ppmw，所述碳酸二甲酯產(chǎn)品中的氨含量小于100ppmw。所述碳酸二甲酯產(chǎn)品中的甲醇含量小于1000ppmw。

所述精餾段頂部的溫度比所述提餾段底部或所述塔釜的溫度低80～160℃。所述精餾段的頂部操作溫度在30～100℃之間，所述提餾段底部或所述塔釜的操作溫度在150～250℃之間。

所述精餾段的頂部操作壓力在1.0～1.5Mpa之間。