[發明專利]一種碳酸乙烯酯生產設備系統及其生產方法

有效

• 申請號: 201910976767.0
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110627764B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 李博;程牧曦;韓偉;鄭敏;周飛;王華;梁衡
• 申請（專利權）人: 西南化工研究設計院有限公司
• 主分類號: C07D317/38
• 分類號: C07D317/38
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉小彬

本發明公開了一種碳酸乙烯酯生產設備系統及其生產方法，以實現原料的高轉化率，并且保證產物的選擇性和純度。生產設備系統包括氣體干燥器、壓縮機、緩沖罐、第一冷凝器、第一鼓泡塔、預熱器、汽提塔、碳酸乙烯酯精制單元、碳酸乙烯酯回收塔、混合液輸送管和二氧化碳輸送管。生產方法為將環氧乙烷與二氧化碳在單級或多級鼓泡塔中進行酯化反應，生成的碳酸乙烯酯粗產品經過二氧化碳汽提后進入碳酸乙烯酯精制單元進行精制得到高純碳酸乙烯酯。本發明環氧乙烷的綜合轉化率大于99.5％，碳酸乙烯酯的收率為98?99.6％，選擇性不小于99％。

技術領域

本發明涉及化工產品的合成工藝，具體涉及一種碳酸乙烯酯生產設備系統及其生產方法。

背景技術

碳酸乙烯酯(EC)是一種性能優良的有機化工原料，有非常廣泛的作用。①在化工行業，EC是酯交換法生產碳酸二甲酯的主要原料，是合成呋喃唑酮的原料、水玻璃系漿料、纖維整理劑，是生產潤滑油和潤滑脂的活性中間體，是聚丙烯腈、聚氯乙烯的良好溶劑；可用作紡織上的抽絲液，也可直接作為脫除酸性氣體的溶劑及混凝土的添加劑，還可用作塑料發泡劑及合成潤滑油的穩定劑。②在醫藥行業，EC可用作制藥的組分和原料。③在電池工業上，EC可作為鋰電池電解液的優良溶劑。

目前制備碳酸二甲酯的方法有光氣法、酯交換法，以及環氧乙烷與二氧化碳加成法。

(1)光氣法

光氣法是最早工業化制備碳酸乙烯酯的方法。該工藝采用乙二醇與光氣直接反應，由于光氣有劇毒且對環境產生嚴重的污染，該方法在發達國家已被禁止使用，但在一些不發達國家，仍有企業在使用此法生產。

(2)酯交換法

由碳酸二乙酯和乙二醇的酯交換反應而制備碳酸乙烯酯的方法就是酯交換法。該法從過程來看并不復雜，關鍵是能找到合適的催化劑。以二丁基二月桂酸錫和微量強堿作酯交換反應的催化劑，在二甲苯回流控制體系的反應溫度下，不斷分餾出副產物(乙醇)，以減少碳酸二乙酯在蒸出乙醇過程中的損失，提高體系反應溫度，加快反應速度。然后直接加入對甲苯磺酸中和并催化預聚合反應，生成的低聚物在高效裂解催化劑錫粉的催化下，經高溫解聚制得環狀碳酸酯，最終產物的收率≥75％。若能找到比較廉價的原料和高效的催化劑，該方法還是有實際應用價值的。

(3)環氧乙烷與二氧化碳加成法

環氧乙烷與二氧化碳加成反應制備碳酸乙烯酯為放熱、體積縮小的反應，從化學平衡方面看，低溫、高壓的條件有利于反應的進行，同時選擇合適的催化劑是反應能否順利進行的關鍵。該反應的體系主要有均相催化體系和多相催化體系。

加成法的反應方程式如下：

目前工業上多使用加成法進行碳酸乙烯酯的合成并配套下游酯交換法合成碳酸二甲酯的生產線，該工藝涉及幾個難點，①酯化反應為氣液反應，增強反應效果在于有效的催化劑和增強氣液傳質效果；②酯化反應液中會有微量的環氧乙烷的存在，不僅增加了生產的不安全性，同時在反應精餾中，會產生副反應生成單甲醚，影響產品質量，因此要及時除去；③催化劑的回收利用。

為增強氣液傳質效果，專利201510540800.7中利用兩個反應器串聯進行酯化反應，通過外部強制循環增強傳質，將第一個反應器中的95％循環，5％進入第二段反應器中，反應器為固定床、鼓泡池或流化床中的一種。專利US5508442采用鼓泡塔進行反應，鼓泡塔徑高比5-30，EC/PC作為溶劑從最底部進入反應器，再往上是CO₂和EO/PO的進料口，頂部是反應物出口，同樣采用外部強制循環的辦法增加混合效果，將90％循環，10％進入分離器，反應溫度110-180℃，壓力8-60bar。

碳酸乙烯酯常用作酯交換合成碳酸二甲酯。環氧乙烷性質活潑，如果殘留在碳酸乙烯酯中進入到酯交換合成碳酸二甲酯流程，會與該反應體系中的甲醇生成乙二醇單甲醚，乙二醇單甲醚發生連環反應與甲醇進一步反應生成多乙二醇甲醚，反應方程式如下：