以碳酸丙（乙）烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法
【专利摘要】以碳酸丙（乙）烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法，涉及一种制备碳酸二甲酯的方法，该方法采用管式反应器和反应精馏塔联合完成碳酸丙（乙）烯酯和甲醇酯交换反应并完成碳酸二甲酯和丙（乙）二醇的分离。所用的管式反应器为空管或在管内连续或间断设置对流体起扰动作用的动、静态混合元件或化工填料；甲醇和碳酸丙（乙）烯酯按比例连续进入管式反应器并流流动进行反应，达到或接近平衡转化率的反应物料出管式反应器进入反应精馏塔进一步反应并对碳酸二甲酯和副产物丙（乙）二醇进行分离。本发明提供的碳酸二甲酯生产装置和生产方法生产效率高，生产能力大，能量消耗低，产品质量好，生产过程稳定，操作弹性大，易于控制。
【专利说明】以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备碳酸二甲酯的方法，特别是涉及一种以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法。
【背景技术】
[0002]碳酸二甲酯(DMC)是一种基础有机化学原料，被称为面向21世纪的绿色有机化学品。生产碳酸二甲酯的方法较多，如甲醇光气法、甲醇钠光气法、甲醇氧化羟基化法、甲醇与一氧化碳电化学反应法、二氧化碳与甲醇超临界合成法、尿素醇解法、酯交换法。这些方法一些已形成工业化，一些正在开发和探索中。
[0003]采用环氧丙(乙)烷和二氧化碳为原料在催化剂作用下合成碳酸丙(乙)烯酯，再使碳酸丙(乙)烯酯与甲醇进行酯交换反应得到碳酸二甲酯并副产丙(乙)二醇是目前国内采用较多的碳酸二甲酯工业化生产方法。与其它生产方法相比，该生产法原料较便宜，毒性小，副产物丙(乙)二醇也有很好的应用。但这种方法在碳酸丙(乙)烯酯与甲醇酯交换反应的工业化生产中，为追求较高的碳酸丙(乙)烯酯转化率，采用甲醇大量过量操作，这些过量的甲醇回收导致生产工艺流程长，装置投资大，能量消耗高，严重影响生产成本。
[0004]开发以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制取碳酸二甲酯新的生产装置和生产方法，对新建装置减少设备投资、降低能量消耗进而降低生产成本并提高产品质量及对已有装置进行改进及强化具有重要意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法，该方法采用管式反应器`和反应精馏塔联合完成碳酸丙(乙)烯酯和甲醇反应并完成碳酸二甲酯和丙(乙)二醇的分离，其生产效率高、能力大、能量消耗低，并且操作弹性大且易于控制。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法，所述方法包括以下制备装置和制备过程:
A.所述制备装置包括:管式反应器、反应精馏塔、碳酸二甲酯分离塔、丙二醇分离塔及附属原料罐、产品罐、设备间连接管线、控制仪表及附件；管式反应器为空管或在管内连续或间断设置对流体起扰动作用的动、静态混合元件或化工填料；
B.所述制备过程包括:
a.甲醇、碳酸丙(乙)烯酯按比例连续进入管式反应器并流流动进行反应，进入管式反应器的甲醇与碳酸丙(乙)烯酯的进料摩尔比推荐值为2飞；
b.达到或接近平衡转化率的反应物料出管式反应器进入反应精馏塔进行分离和进一步反应，塔顶馏出物为碳酸二甲酯和甲醇混合物，其中碳酸二甲酯含量高于或等于碳酸二甲酯与甲醇共沸物中的碳酸二甲酯含量；塔釜液为丙(乙)二醇、未转化的碳酸丙烯酯和催化剂；
C.反应精馏塔塔顶馏出物去碳酸二甲酯分离塔；塔釜得碳酸二甲酯；塔顶为碳酸二甲酯与甲醇共沸物，此共沸物循环去管式反应器，或采用加压分离、萃取分离等特殊分离方法进一步分离得碳酸二甲酯，分离出的甲醇循环去管式反应器；
d.反应精馏塔塔釜液去丙(乙)二醇分离塔，塔顶得丙(乙)二醇，塔釜未转换的碳酸丙(乙)烯酯和催化剂返回管式反应器。
[0007]所述的以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法，反应过程所需催化剂先与原料碳酸丙(乙)烯酯预混或先与原料甲醇预混后进入管式反应器。
[0008]所述的以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法，丙二醇分离塔塔釜未转化的碳酸丙烯酯和催化剂返回管式反应器的方式为:直接返回进入管式反应器并调整新鲜催化剂用量，或使未转化的碳酸丙(乙)烯酯和催化剂分离后分别与原料碳酸丙(乙)烯酸及催化剂汇合后再进入管式反应器。 [0009]所述的以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法，装置中的管式反应器可用其它连续操作的反应器代替。
[0010]本发明的优点与效果是:
1.采用管式反应器与反应精馏塔联合操作，碳酸丙(乙)烯酯和甲醇在管式反应器内已达到或接近反应平衡，可显著降低反应精馏塔反应段长度；
2.同传统工艺相比，对于相同高度的反应精馏塔，由于反应段短，则增加了分离段(精馏段和提馏段)长度，分离效果好；
3.采用接近反应过程所需原料的理论摩尔比进料，显著降低了传统生产工艺中回收过量甲醇所需的能量；
4.装置生产效率高、生产能力大、产品质量好、生产过程稳定，易于控制，操作弹性大。【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是管式反应器与反应精馏塔联合使用，反应精馏塔塔顶馏出物采用普通精馏进行分离而得到碳酸二甲酯的工艺流程图；
图2是管式反应器与反应精馏塔联合使用，反应精馏塔塔顶馏出物采用先加压再常压进行分离而得到碳酸二甲酯的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。
[0013]本发明采用管式反应器和反应精馏塔联合完成碳酸丙(乙)烯酯和甲醇反应并完成碳酸二甲酯和丙(乙)二醇的分离。所用的管式反应器为空管或在管内连续或间断设置对流体起扰动作用的动、静态混合元件或化工填料；甲醇和碳酸丙(乙)烯酯按比例连续进入管式反应器并流流动进行反应，达到或接近平衡转化率的反应物料出管式反应器进入反应精馏塔进一步反应。反应精馏塔塔顶馏出碳酸二甲酯与甲醇混合物，进一步分离得碳酸二甲酯，甲醇返回管式反应器。反应精馏塔塔釜为丙(乙)二醇、催化剂及未转化的碳酸丙烯酯，进一步分离得丙(乙)二醇，未转化的碳酸丙(乙)烯酯和催化剂返回管式反应器。进入管式反应器的甲醇和碳酸丙(乙)烯酯的摩尔比推荐值为2~5。[0014]实施例一:
实施例一所用设备如图1所示，包括管式反应器1、反应精馏塔2、碳酸二甲酯分离塔3、丙二醇分离塔4及附属原料罐、产品罐、设备间连接管线、控制仪表及各种附件，见图1。其中管式反应器由内设化工填料的直管和连接弯管构成；生产碳酸二甲酯的原料为甲醇与碳酸丙烯酯，甲醇与碳酸丙烯酯进料摩尔比为2 (理论摩尔比)。
[0015]实施例二:
实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于所用的管式反应器为市售静态混合器和连接弯管构成。
[0016]实施例三:
实施例三与实施例一基本相同，不同处于在于生产碳酸二甲酯的原料为甲醇和碳酸乙烯酯。
[0017]实施例四:
实施例四与实施例一基本相同，不同之处在于原料甲醇与碳酸丙烯酯的进料摩尔比为5，碳酸二甲酯分离塔3塔顶的碳酸二甲酯与甲醇共沸物未直接循环去管式反应器1，而是经两台串联的碳酸二甲酯分离塔3-1，3-2先加压再常压分离得到更多的碳酸二甲酯后，分离出的甲醇返回管式反应器1`，见图2。
【权利要求】
1.以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法，其特征在于，所述方法包括以下制备装置和制备过程: A.所述制备装置包括:管式反应器(I)、反应精馏塔(2)、碳酸二甲酯分离塔(3)、丙二醇分离塔(4)及附属原料罐、产品罐、设备间连接管线、控制仪表及附件；管式反应器(I)为空管或在管内连续或间断设置对流体起扰动作用的动、静态混合元件或化工填料； B. 所述制备过程包括: a.甲醇、碳酸丙(乙)烯酯按比例连续进入管式反应器(I)并流流动进行反应，进入管式反应器的甲醇与碳酸丙(乙)烯酯的进料摩尔比推荐值为2飞； b.达到或接近平衡转化率的反应物料出管式反应器(I)进入反应精馏塔(2)进行分离和进一步反应，塔顶馏出物为碳酸二甲酯和甲醇混合物，其中碳酸二甲酯含量高于或等于碳酸二甲酯与甲醇共沸物中的碳酸二甲酯含量；塔釜液为丙(乙)二醇、未转化的碳酸丙烯酯和催化剂； c.反应精馏塔(2)塔顶馏出物去碳酸二甲酯分离塔(3);塔釜得碳酸二甲酯；塔顶为碳酸二甲酯与甲醇共沸物，此共沸物循环去管式反应器(I )，或采用加压分离、萃取分离等特殊分离方法进一步分离得碳酸二甲酯，分离出的甲醇循环去管式反应器(I)； d.反应精馏塔(2)塔釜液去丙(乙)二醇分离塔(4)，塔顶得丙(乙)二醇，塔釜未转换的碳酸丙(乙)烯酯和催化剂返回管式反应器(I )。
2.根据权利要求1所述的以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法，其特征在于，反应过程所需催化剂先与原料碳酸丙(乙)烯酯预混或先与原料甲醇预混后进入管式反应器(I)。
3.根据权利要求1所述的以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法，其特征在于，丙二醇分离塔(4)塔釜未转化的碳酸丙烯酯和催化剂返回管式反应器(I)的方式为:直接返回进入管式反应器(I)并调整新鲜催化剂用量，或使未转化的碳酸丙(乙)烯酯和催化剂分离后分别与原料碳酸丙(乙)烯酸及催化剂汇合后再进入管式反应器(I )。
4.根据权利 要求1所述的以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法，其特征在于，装置中的管式反应器(I)可用其它连续操作的反应器代替。
【文档编号】C07C68/06GK103613504SQ201310672707
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】吴剑华 申请人:沈阳化工大学, 吴剑华