[发明专利]热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及混合物提纯工艺，尤其涉及一种热泵变压精馏分离碳酸二甲酯和甲醇的方法及装置，在上述方法及装置中采用了热泵压缩机技术，实现热能循环利用。

背景技术

碳酸二甲酯（Dimethyl Carbonate，简称DMC，化学式：），其分子中含有CH₃―、CH₃O―、CH₃O―CO―、―CO―等多种官能团，具有多种反应活性，常被用作聚碳酸酯、异氰酸酯、氨基甲酸酯、丙二酸酯、丙二尿烷等许多化工产品合成原料。而且DMC无毒、无害符合清洁生产和绿色化工的时代要求，逐渐取代剧毒的甲基化试剂和羰基化试剂（例如光气），广泛应用于高性能树脂、溶剂、染料中间体、药物增香剂、食品防腐剂、润滑油添加剂等有机合成工业。因而，DMC被誉为21世纪有机合成的“新基石”，成为近年来颇受国内外重视的新型绿色化学品。而DMC的制备工艺自然备受关注。

现有碳酸二甲酯合成的工艺路线主要包括光气法、甲醇氧化羰基化法（包括液相法和气相法）、酯交换法和尿素醇解法（包括间接尿素醇解法和直接尿素醇解法）。其中，光气法是传统的合成方法，由光气与甲醇反应生成氯甲酸甲酯，氯甲酸甲酯再与甲醇反应生成碳酸二甲酯产品。甲醇氧化羰基化法以甲醇、CO、O₂为原料，在催化剂作用下通过甲醇的氧化和羰基化来合成DMC，其根据生产条件不同又分为液相法和气相法。酯交换法是碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯与甲醇在催化剂作用下进行酯交换，得到DMC和丙二醇或乙二醇。尿素醇解法分为间接尿素醇解法和直接尿素醇解法，间接尿素醇解法是由尿素和烷基二醇(主要为乙二醇或丙二醇)反应合成碳酸亚烃酯(碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯)，随后碳酸亚烃酯和甲醇进行酯交换得到碳酸二甲酯和烷基二醇；直接尿素醇解法是由尿素先和甲醇生成氨基甲酸甲酯(Methyl Carbamate，简称MC)，随后氨基甲酸甲酯和甲醇进一步合成DMC，并释放出氨气，氨气可以循环作为合成尿素的原料。

从碳酸二甲酯合成的现有工艺路线可以看出，无论何种方法，原料中都要采用甲醇，因而工艺得到的粗产品均包含碳酸二甲酯-甲醇（简称DMC-MeOH）混合物。由于DMC-MeOH会形成二元共沸物，普通的分离方法难以达到分离/提纯产品的要求，而DMC产物的分离直接影响整个工艺的经济效益，因此对DMC-MeOH共沸物分离方法的研究尤为重要。