[发明专利]一种联合生产碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯及丙二醇的工艺方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、丙二醇联合生产的工艺方法，特别是以环氧丙烷、二氧化碳和甲醇为原料生产上述物质的方法。

背景技术：

碳酸二甲酯是一种无毒的性能优异的化工产品，主要用于聚碳酸酯、聚氨酯、药品的生产原料及化学反应甲基化和羰基化的试剂，还可作汽油添加剂等，同时还是清洁安全的绿色溶剂，具有非常广泛的用途。

制备碳酸二甲酯的方法主要有：光气法、氧化羰基化法、碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯与甲醇的酯交换法、尿素甲醇解法等。由于光气有剧毒和对设备有腐蚀以及在生产过程中产生“三废”，光气法受到了环保法规的限制而被禁用。氧化羰基化法所用的催化剂腐蚀性强，对设备材质要求高，工艺需要使用纯氧和一氧化碳进行高温反应，安全性较差，且工艺为间歇操作，产量提高困难。上海化工，1998，23(13)，34～26，公开了碳酸丙烯酯与甲醇酯交换反应生产碳酸二甲酯(DMC)的工艺流程，该工艺流程包括六个工序：反应精馏工序、脱轻组分工序、共沸物分离工序、溶剂回收工序、甲醇回收工序和PG回收工序。反应精馏工序在反应精馏塔中完成，甲醇和碳酸丙烯酯按一定比例送入反应精馏塔，在催化剂作用下生成碳酸二甲酯DMC，同时得到1，2-丙二醇(PG)。甲醇与DMC形成的共沸物从塔顶蒸出。反应精馏塔分为三段，上段是精馏段，中段为反应段，下段是提馏段。该工艺必须先单独使用两段反应加塔釜蒸馏精制分离工艺生成碳酸丙烯酯，进入储罐后，再送至反应精馏塔与甲醇酯交换反应，需要单独建设两套装置和相应的操作室、DCS控制系统、框架等配套设施，各装置产生的过剩热量无法综合利用而造成浪费等。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和丙二醇联合生产的工艺方法。

本发明解决其技术问题的主要措施是以环氧丙烷、二氧化碳和甲醇为原料，用二步反应联合生产碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和丙二醇，主要步骤如下：

①反应1段，将环氧丙烷和碘化钾催化剂按质量2∶1～7∶1混合送入第一个反应器，作为一种优选方式，环氧丙烷和碘化钾催化剂按质量比3.5∶1～5.0∶1混合，再向反应器通入过量的二氧化碳气体，反应温度为180～205℃，优选185～200℃，压力为4.5～6.5MPa，优选5.5～6.0MPa，反应停留时间为1～2小时，反应得到的粗品碳酸丙烯酯送入薄膜蒸发器，在减压下使粗品碳酸丙烯酯浓缩蒸发，蒸发冷却液即为合格的碳酸丙烯酯精品，薄膜蒸发器下部的浓缩液即为回收的催化剂。

②反应2段，将反应1段获得的碳酸丙烯酯与甲醇及甲醇钾催化剂混合送入第二个反应器中，碳酸丙烯酯、甲醇、甲醇钾催化剂的体积比为(3.2～4.5)∶(8.8～11.5)∶(0.3～0.5)，优选(3.8～4.2)∶(9.5～10.5)∶(0.32～0.4)，最优选4∶10∶0.35，控制反应温度62～73℃，优选65～68℃，压力为0～0.015MPa，优选0～0.005MPa，回流比为3～4，反应停留时间为0.1～1小时，优选0.3～0.8小时。

③回收丙二醇，将第二个反应器的塔釜液送入丙二醇初蒸塔，初蒸塔的塔顶汽相冷凝液返回第二个反应器，初蒸塔的塔底液体送入丙二醇精馏塔进行减压精馏，减压精馏的前馏分返回丙二醇初蒸塔，产品送入丙二醇产品储罐。

④回收碳酸二甲酯，将第二个反应器的塔顶馏出物送入加压蒸馏塔，进行加压蒸馏，控制塔内温度为130～230℃，优选155～165℃，压力为0.2～1.6MPa，优选0.65～0.75MPa，加压蒸馏塔的塔釜液送入减压精馏塔进行减压精馏，减压精馏的前馏分返回加压蒸馏塔，产品送入碳酸二甲酯储罐。

⑤回收甲醇，将加压蒸馏塔的塔顶汽送入汽相甲醇塔，经降压后进入常压汽相甲醇塔精制，精制后的甲醇返回第二个反应器中。

由于本发明将碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和丙二醇的生产工艺用两步法整合，简化了生产工艺流程，节省了复杂的碳酸丙烯酯精制和催化剂回收工序及碳酸丙烯酯的中间储存设备。使用薄膜蒸发器进行粗品碳酸丙烯酯与催化剂的分离与精制，比现有塔釜蒸馏分离工艺既提高了分离精度和产量，又减少了催化剂的结块，消除了由于管路堵塞导致反应系统超压的安全隐患，同时比现有工艺节省了一个反应器。本发明仅需要一套平台框架和一个DCS控制室就能实现生产碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、丙二醇的目的，生产全流程连续操作，稳定可靠。比现有生产工艺节约了平台框架、控制系统、操作人员和中间储罐设备等。

具体实施方式：

下面结合实施例来详细描述本发明。