[發(fā)明專利]一種碳酸乙烯酯生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910976767.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN110627764B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李博;程牧曦;韓偉;鄭敏;周飛;王華;梁衡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): C07D317/38
• 分類號(hào): C07D317/38
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 劉小彬

1.一種碳酸乙烯酯的生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，包括氣體干燥器（1）、壓縮機(jī)（2）、緩沖罐（3）、第一冷凝器（4）、第一鼓泡塔（5）、預(yù)熱器（6）、汽提塔（9）、碳酸乙烯酯精制單元、碳酸乙烯酯回收塔（12）、混合液輸送管（13）和二氧化碳輸送管（14），所述混合液輸送管（13）與所述第一鼓泡塔（5）連接用于為所述第一鼓泡塔（5）輸送環(huán)氧乙烷、碳酸乙烯酯溶液、催化劑和助劑，所述第一冷凝器（4）與所述第一鼓泡塔（5）的頂部通過管道連接，所述第一冷凝器（4）、所述氣體干燥器（1）、所述壓縮機(jī)（2）、所述緩沖罐（3）、所述預(yù)熱器（6）、以及所述第一鼓泡塔（5）的底部順序管道連接，所述二氧化碳輸送管（14）與所述汽提塔（9）的底部通過管道連接用于為所述汽提塔（9）輸送二氧化碳，所述二氧化碳輸送管（14）與連接于所述壓縮機(jī)（2）和所述緩沖罐（3）之間的管道相連接用于為所述緩沖罐（3）內(nèi)充入二氧化碳，所述第一鼓泡塔（5）與所述汽提塔（9）管道連接，所述汽提塔（9）的頂部與所述氣體干燥器（1）管道連接，所述汽提塔（9）與所述碳酸乙烯酯精制單元連接，所述碳酸乙烯酯精制單元與所述碳酸乙烯酯回收塔（12）連接，所述碳酸乙烯酯精制單元與所述混合液輸送管（13）通過管道連接用于將回收的催化劑溶液輸送至所述混合液輸送管（13）內(nèi)；

所述生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)還包括相互連接的第二冷凝器（7）和第二鼓泡塔（8），所述第二冷凝器（7）與所述氣體干燥器（1）管道連接，所述第二鼓泡塔（8）連接在所述第一鼓泡塔（5）和所述汽提塔（9）相連接的管道上，并且所述預(yù)熱器（6）與所述第二鼓泡塔（8）的底部相連接；

所述碳酸乙烯酯精制單元包括閃蒸塔（10）和填料塔（11），所述汽提塔（9）與所述閃蒸塔（10）管道連接，所述閃蒸塔（10）的頂部與所述填料塔（11）管道連接，所述閃蒸塔（10）的底部分別與所述碳酸乙烯酯回收塔（12）和所述混合液輸送管（13）管道連接，所述閃蒸塔（10）的直徑為0.3-1m，高徑比為3-10:1，內(nèi)含規(guī)整填料，所述填料塔（11）的塔板數(shù)為8-30塊；

所述第一鼓泡塔（5）和所述第二鼓泡塔（8）的結(jié)構(gòu)相同，均包括從上至下依次分布的擴(kuò)大段（15）和反應(yīng)段（16），所述擴(kuò)大段（15）和所述反應(yīng)段（16）的直徑比為1.5-2.5:1、高度比為1:5-20，所述反應(yīng)段（16）的高度與直徑比為5-15:1，所述反應(yīng)段（16）包括從上至下依次分布的第一反應(yīng)段（17）、第二反應(yīng)段（18）和第三反應(yīng)段（19），所述第一反應(yīng)段（17）上設(shè)有混合液進(jìn)料口（21），所述混合液輸送管（13）與所述混合液進(jìn)料口（21）連接，所述第三反應(yīng)段（19）的底部設(shè)有進(jìn)氣管（22），所述預(yù)熱器（6）與所述進(jìn)氣管（22）連接，所述進(jìn)氣管（22）位于所述第三反應(yīng)段（19）內(nèi)的端口設(shè)有布?xì)忸^（23），所述第一鼓泡塔（5）的第三反應(yīng)段（19）與第二鼓泡塔（8）的第一反應(yīng)段（17）連接，所述第二鼓泡塔（8）的第三反應(yīng)段（19）與所述汽提塔（9）連接，所述第二反應(yīng)段（18）內(nèi)設(shè)有氣體再分布器（25）；

所述擴(kuò)大段（15）內(nèi)設(shè)有液體分布器（20）和位于所述液體分布器（20）正下方用于除沫的除沫器（24），所述擴(kuò)大段（15）的頂端設(shè)有與所述液體分布器（20）相連接的尾氣管，所述第一冷凝器（4）和所述第二冷凝器（7）的冷凝液體出口分別與相應(yīng)尾氣管通過管道連接，所述汽提塔（9）為板式塔，并且其塔板數(shù)為5-30塊。

2.一種碳酸乙烯酯的生產(chǎn)方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1所述的碳酸乙烯酯的生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)，具體包括以下步驟：

步驟1. 進(jìn)料：環(huán)氧乙烷、碳酸乙烯酯溶液、催化劑和助劑經(jīng)混合液輸送管（13）由混合液進(jìn)料口（21）進(jìn)入第一鼓泡塔（5），二氧化碳經(jīng)二氧化碳輸送管（14）充入緩沖罐（3）后，再經(jīng)預(yù)熱器（6）加熱后，由進(jìn)氣管（22）上端的布?xì)忸^（23）進(jìn)入第一鼓泡塔（5），與環(huán)氧乙烷的發(fā)生酯化反應(yīng)，生成碳酸乙酯粗品液；所述碳酸乙烯酯粗品液由第一鼓泡塔（5）的底部排出，經(jīng)管道進(jìn)入汽提塔（9）；由第一鼓泡塔（5）塔頂溶排出的氣體經(jīng)第一冷凝器（4）冷凝，冷凝液體經(jīng)第一鼓泡塔（5）的擴(kuò)大段（15）內(nèi)的液體分布器（20）進(jìn)入到第一鼓泡塔（5）中繼續(xù)反應(yīng)，不凝氣則通過所述尾氣管進(jìn)入到所述氣體干燥器（1）中除水，除水后再通過所述壓縮機(jī)（2）壓縮進(jìn)入所述緩沖罐（3）后，再次參與酯化反應(yīng)；

步驟2.汽提：二氧化碳經(jīng)二氧化碳輸送管（14）進(jìn)入汽提塔（9），對(duì)碳酸乙烯酯粗品液進(jìn)行汽提，使環(huán)氧乙烷從碳酸乙烯酯粗品液中分離出來，分離后的碳酸乙烯酯粗品液由汽提塔（9）的底部排出進(jìn)入閃蒸塔（10），汽提尾氣由汽提塔（9）的塔頂排出，依次經(jīng)氣體干燥器、壓縮機(jī)后匯入緩沖罐（3）中；

步驟3.精制：由汽提塔（9）排出的碳酸乙烯酯粗品液進(jìn)入精制單元的閃蒸塔（10）中閃蒸，實(shí)現(xiàn)碳酸乙烯酯粗品液中催化劑與碳酸乙烯酯的分離；閃蒸后的碳酸乙烯酯氣體經(jīng)閃蒸塔（10）的塔頂進(jìn)入填料塔（11）中精制，在填料塔（11）使將碳酸乙烯酯與輕組分雜質(zhì)分離，得到精制的碳酸乙烯酯；含有催化劑的碳酸乙烯酯液體經(jīng)管道由閃蒸塔（10）底排出，部分返回第一鼓泡塔（5）中參與酯化反應(yīng)，剩余部分進(jìn)入碳酸乙烯酯回收塔（12）對(duì)碳酸乙烯酯回收得到高純碳酸乙烯酯；

所述碳酸乙烯酯粗品液由第一鼓泡塔（5）的底部排出后進(jìn)入第一鼓泡塔（5），與經(jīng)緩沖罐（3）輸送入第一鼓泡塔（5）中的二氧化碳再次進(jìn)行酯化反應(yīng)，二次反應(yīng)生成的碳酸乙烯酯粗品液由第二鼓泡塔（8）底經(jīng)管道進(jìn)入汽提塔（9）；由第二鼓泡塔（8）塔頂溶排出的氣體經(jīng)第二冷凝器（7）冷凝，冷凝液體經(jīng)第二鼓泡塔（8）的液體分布器（20）進(jìn)入到第二鼓泡塔（8）中繼續(xù)反應(yīng)，不凝氣則通過所述尾氣管進(jìn)入到所述氣體干燥器（1）中除水，除水后再通過所述壓縮機(jī)（2）壓縮進(jìn)入所述緩沖罐（3）后再次參與酯化反應(yīng)；

所述酯化反應(yīng)的反應(yīng)壓力為1.5-5.0MPa、溫度為90-150℃，往所述第一鼓泡塔（5）或/和第二中鼓泡塔（8）輸送二氧化碳的氣速為1-4cm/s，二氧化碳和環(huán)氧乙烷的進(jìn)料摩爾比為1.2-2.4:1，二氧化碳和碳酸乙烯酯溶液的進(jìn)料摩爾比為1-6:1，催化劑和環(huán)氧乙烷的進(jìn)料摩爾比為0.05-0.1:1，助劑和環(huán)氧乙烷的進(jìn)料質(zhì)量比為0.03-0.05:1；

所述催化劑為季銨鹽，所述季銨鹽包括四乙基氯/溴/碘化銨、四丙基氯/溴/碘化銨、四丁基氯/溴/碘化銨中的一種或幾種組合；所述助劑為碳酸鉀、碳酸鈉、ZnX2中的一種或幾種組合，所述X為I、Cl或Br；

在汽提時(shí)，二氧化碳與碳酸乙烯酯粗品液的摩爾比為1:15-38，汽提時(shí)溫度為50-80℃、壓力1-100kPa。