[發(fā)明專利]一種聯(lián)產(chǎn)碳酸二甲酯和乙二醇的系統(tǒng)和工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710470046.3
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107417534B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 成衛(wèi)國;董麗;蘇倩;陳嵩嵩;張軍平;張鎖江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號: C07C69/96
• 分類號: C07C69/96;C07C68/06;C07C31/20;C07C29/128;C07D317/38
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種聯(lián)產(chǎn)碳酸二甲酯和乙二醇的系統(tǒng)和工藝。所述系統(tǒng)包括相互連接的碳酸乙烯酯制備單元和碳酸乙烯酯醇解單元；所述碳酸乙烯酯制備單元包括相互連接的固定床反應(yīng)器和脫輕罐；所述固定床反應(yīng)器內(nèi)填充有固載離子液體催化劑。所述工藝包括如下步驟：以二氧化碳和環(huán)氧乙烷為原料，在所述固定床反應(yīng)器中反應(yīng)，生成碳酸乙烯酯，純化后與醇解反應(yīng)催化劑混合，在反應(yīng)精餾塔中與甲醇反應(yīng)，生成碳酸二甲酯和乙二醇。本發(fā)明提供的工藝提高了環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化率，且避免了傳統(tǒng)均相催化劑與碳酸乙烯酯分離的工序，從而降低了工藝能耗，簡化了工藝流程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聯(lián)產(chǎn)碳酸二甲酯和乙二醇的系統(tǒng)和工藝。

背景技術(shù)

碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，DMC)，是一種無毒、環(huán)保性能優(yōu)異、用途廣泛的化工原料，是一種重要的有機合成中間體，分子結(jié)構(gòu)中含有羰基、甲基和甲氧基等官能團，具有多種反應(yīng)性能。

乙二醇(Ethylene Glycol，EG)，可用作溶劑、防凍劑。而且乙二醇的高聚物聚乙二醇具有良好的水溶性，并與許多有機物組分有良好的相溶性，在化妝品、制藥、化纖、橡膠、塑料、造紙、油漆、電鍍、農(nóng)藥、金屬加工及食品加工等行業(yè)中均有著極為廣泛的應(yīng)用。

通常，工業(yè)上采用環(huán)氧乙烷與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸乙烯酯，再與甲醇發(fā)生醇解反應(yīng)，來制備碳酸二甲酯和乙二醇。

環(huán)氧乙烷化學(xué)性質(zhì)非常活潑，能與許多化合物發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)。在與二氧化碳開環(huán)生成碳酸乙烯酯過程中，同樣會放出大量熱量，所以在反應(yīng)過程中需要及時移除反應(yīng)熱，以避免催化劑在高溫下失活。在傳統(tǒng)的由環(huán)氧乙烷為原料制備碳酸二甲酯和乙二醇的工藝方法中，常采用均相催化劑催化環(huán)氧乙烷與二氧化碳生產(chǎn)碳酸乙烯酯。催化劑在進入醇解反應(yīng)前必須分離后循環(huán)使用以降低生產(chǎn)成本。同時由于碳酸乙烯酯存在高沸點、低蒸汽壓等特性，在與催化劑分離時需要較高的真空度以及能耗。CN 1432557A公開了一種間歇反應(yīng)釜內(nèi)生產(chǎn)碳酸乙烯酯的方法，環(huán)氧乙烷反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較高，但后續(xù)需有碳酸乙烯酯與催化劑分離循環(huán)工序，工藝復(fù)雜，能耗較高。US 4233221公開了一種氣相固定床生產(chǎn)工藝，原料環(huán)氧乙烷與大量的二氧化碳組成的混合氣體在反應(yīng)器內(nèi)接觸反應(yīng)，碳酸乙烯酯收率僅87％，反應(yīng)放出熱量全部靠生成碳酸乙烯酯帶出，床層溫度不易控制，同時生成的碳酸乙烯酯需要脫除大量殘留的環(huán)氧乙烷后才能進行后續(xù)操作，工藝流程復(fù)雜。

分離純化后的碳酸乙烯酯進入醇解單元與甲醇反應(yīng)，生成碳酸二甲酯與乙二醇。由于該反應(yīng)是個平衡反應(yīng)，因此碳酸乙烯酯的轉(zhuǎn)化率易受化學(xué)平衡影響。為了提高原料利用率，工業(yè)上通常將產(chǎn)物碳酸二甲酯和/或乙二醇中混有的未反應(yīng)的甲醇提純后返回醇解單元與中。但是返回的甲醇也不可能是純凈物，其不可避免地含有產(chǎn)物碳酸二甲酯和乙二醇。如果返回的甲醇純度太低，就會影響碳酸二甲酯和乙二醇反應(yīng)化學(xué)平衡的移動，導(dǎo)致碳酸乙烯酯的轉(zhuǎn)化率(碳酸二甲酯和乙二醇的產(chǎn)率)下降。為了不影響碳酸乙烯酯的轉(zhuǎn)化率，通常要求返回的甲醇具有較高的純度，如CN 1102826A要求返回的甲醇的純度不低于99wt％，但這也意味著需要消耗較高的能量對甲醇進行提純。

因此，如何避免傳統(tǒng)均相催化劑與碳酸乙烯酯分離的工序，簡化工藝流程，并且在不影響碳酸乙烯酯轉(zhuǎn)化率的前提下，降低返回的甲醇的純度以降低能耗，是本領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種聯(lián)產(chǎn)碳酸二甲酯和乙二醇的系統(tǒng)和工藝。該工藝提高了環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化率，且避免了傳統(tǒng)均相催化劑與碳酸乙烯酯分離的工序，降低了工藝能耗，簡化了工藝流程。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種聯(lián)產(chǎn)碳酸二甲酯和乙二醇的系統(tǒng)，包括相互連接的碳酸乙烯酯制備單元和碳酸乙烯酯醇解單元；

所述碳酸乙烯酯制備單元包括相互連接的固定床反應(yīng)器和脫輕罐；

所述固定床反應(yīng)器內(nèi)填充有固載離子液體催化劑。