[发明专利]用于碳酸二甲酯生产中的余热利用装置

说明书

一、技术领域

本发明属于精细化工技术领域，涉及一种用于碳酸二甲酯生产中的余热利用装置，尤其是一种适用于大型碳酸二甲酯的生产线。

二、背景技术

碳酸二甲酯是一种绿色有机化合物，可替代剧毒的光气、硫酸二甲酯作为羰基化剂和甲基化剂，应用在农药、医药、聚碳酸酯和聚氨酯等的生产中；也可用作汽油添加剂以提高汽油的辛烷值，还可用作涂料溶剂，因此碳酸二甲酯在工业生产中具有愈来愈高的应用价值和重要的化工原料。

目前国内碳酸二甲酯合成方法主要为酯交换法，是通过二氧化碳与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯再与甲醇进行酯交换反应来制得，该合成反应同时联产丙二醇。该反应是个原子利用率100％，零排放无污染的绿色工艺，反应方程式如下：

在酯交换法合成碳酸二甲酯的生产过程中，由于甲醇与DMC是一个共沸组成，反应后需要进行多次的常压、加压及减压分离甲醇、碳酸二甲酯、丙二醇的混合组分，才能得到合格产品，特别是在反应精馏塔反应配料及塔釜补醇中加入的过量3～3.5倍(质量比)的甲醇，必须精馏纯度达到99.5％以上才能循环利用，这一精制甲醇的过程需要消耗大量的能量。图1表示现有酯交换法合成碳酸二甲酯工艺中分离混合组分，得到合格产品的分离过程简图。现有的酯交换法生产碳酸二甲酯的工艺中，碳酸丙烯酯与甲醇在反应精馏塔中一塔91酯交换合成后，在塔顶得到碳酸二甲酯与甲醇的共沸物，在塔底得到丙二醇与甲醇的混合物等两种混合组分。将一塔91顶共沸物组分经加压蒸馏塔即二塔92分离后，二塔92底得到的含量95wt％的粗碳酸二甲酯，送入碳酸二甲酯精馏塔即三塔93中进行常压精馏，在三塔93顶将汽相温度88～90℃的碳酸二甲酯蒸汽经过冷凝器冷凝后，得到合格的碳酸二甲酯产品。二塔92顶的甲醇与DMC共沸组成经过加压分离，由常压下质量比的72∶28变为82∶18，成为温度120～125℃的粗甲醇蒸汽，这一部分蒸汽先经过一塔91再沸器作为精馏反应的热源利用，再经过二塔92冷凝器冷凝后，送入甲醇常压精馏塔即四塔94中常压精馏，将蒸出的四塔94顶共沸物冷凝收集后，送回二塔92再次加压分离，在四塔94釜得到的合格甲醇回原料混合罐中配料使用。将一塔91底的丙二醇与甲醇混合物组分经初蒸后，送入丙二醇减压精馏塔中即五塔95进行减压精馏，在五塔95顶将汽相温度120～125℃的丙二醇蒸汽经过冷凝器冷凝后，得到合格的丙二醇产品，送入丙二醇产品罐。

在中国专利CN101157616A中，提出了将加压蒸馏塔即二塔92的塔顶镏出物作为反应精馏塔即一塔91和碳酸二甲酯常压精馏塔即三塔93的热源，不再需要新鲜蒸汽加热，以达到降低碳酸二甲酯合成和分离过程中能耗的目的。

在中国专利CN101092365中，现有二氧化碳与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的工艺，将环氧丙烷与催化剂按一定的比例混合送入反应器，再向反应器中通入过量的二氧化碳，保持一定的反应温度、压力及反应时间，反应得到的粗品碳酸丙烯酯送入薄膜蒸发器减压蒸发，上部蒸发冷却液即为合格的碳酸丙烯酯产品，下部浓缩液为催化剂循环利用。

从上述的现有酯交换法合成碳酸二甲酯工艺过程中可以总结到，要得到纯度合格的产品需要进行多次的蒸馏及冷凝操作，在每一个操作过程中均需要消耗大量的能量；特别分离过程中产生的二次蒸汽能量没有回收利用，消耗能量高。

三、发明内容

为了克服上述技术缺点，本发明的目的是提供一种用于碳酸二甲酯生产中的余热利用装置，因此节约了能源。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：包含有碳酸二甲酯装置本体、换热器Ⅲ、换热器Ⅴ、换热器Ⅷ和循环泵，碳酸二甲酯装置本体设置为包含有反应精馏塔、冷却器Ⅰ、加压蒸馏塔、冷却器Ⅱ、碳酸二甲酯常压精馏塔、冷却器Ⅲ、甲醇常压精馏塔、冷却器Ⅳ、再沸器Ⅳ、丙二醇减压精馏塔、冷却器Ⅴ、丙碳蒸发器和冷却器Ⅷ，丙碳蒸发器设置为分别与导热油管连通，冷却器Ⅱ、冷却器Ⅲ、冷却器Ⅳ、冷却器Ⅴ和冷却器Ⅷ的冷却介质管路设置为分别与循环水管连通，碳酸二甲酯常压精馏塔顶蒸发物料管道设置为与换热器Ⅲ物料被冷却管路和冷却器Ⅲ物料作为加热介质管路连通，丙二醇减压精馏塔顶蒸发物料管道设置为与换热器Ⅴ物料被冷却管路和冷却器Ⅴ物料作为加热介质管路连通，丙碳蒸发器顶蒸发物料管道设置为与换热器Ⅷ物料作为加热介质管路和冷却器Ⅷ物料被冷却管路连通，甲醇常压精馏塔底、循环泵与换热器Ⅷ的甲醇被加热管道、换热器Ⅲ的被加热甲醇管道和换热器Ⅴ的被加热甲醇管道设置为组成连通的闭合回路，再沸器Ⅳ的热媒管道、再沸器Ⅰ的热媒管道、冷却器Ⅱ的物料被冷却管道、加压蒸馏塔设置为组成连通的回路。