[发明专利]用于生产碳酸二芳基酯的方法和装置

说明书

背景技术

本公开总体上涉及整合有用于经由烷基醇的氧化羰基化反应生产碳酸二烷基酯的设备(装置，plant)的、用于生产碳酸二芳基酯的方法和装置(apparatus)，并且特别涉及整合有生产作为用于生产碳酸二苯酯的起始原料的碳酸二甲酯(DMC)的、用于生产所述碳酸二苯酯(也称为DPC)的方法和装置。

碳酸二芳基酯如DPC，是聚碳酸酯生产中的重要反应物。例如，可以通过使双酚A与DPC反应制造聚碳酸酯。聚碳酸酯是因其物理和光学性能而是具有价值的有用的材料。随着投放聚碳酸酯的应用的增加，碳酸二芳基酯的有效生产已经变得更有意义。用于生产碳酸二芳基酯的早期方法利用光气作为反应物。然而，光气的毒性推动基于中间产物碳酸二烷基酯的生产的非光气方法的开发。生产碳酸二芳基酯的非光气方法要求通过烷基醇(如在DMC生产情况下为甲醇)的氧化羰基化反应生产碳酸二烷基酯如碳酸二甲酯(图1)。接下来，碳酸二芳基酯的生产涉及在图2中描绘的两步方法。首先，在酯交换反应催化剂的存在下，碳酸二烷基酯如碳酸二甲酯与芳香醇如苯酚反应，以生产碳酸烷基芳基酯(例如，碳酸苯基甲酯)和烷基醇(烷醇，链烷醇，alkanol)如甲醇。然后，在第二步骤中，两分子的碳酸烷基芳基酯经历歧化反应以生产一分子的碳酸二芳基酯如DPC和一分子的碳酸二烷基酯如DMC。在图2中所示的反应是已知的期望的反应，但是也已知存在许多发生的、生产不希望的副产物的副反应。这些副产物可以干扰期望的产物的连续生产、降低整个方法的效率并且在一些情况下生产需要特殊处理用于处置的废物流。这是烷基芳基醚如苯甲醚的情况，其是由碳酸二烷基酯和芳香醇反应生产的副产物。其他副反应，如碳酸芳基烷基酯或碳酸芳基芳基酯的重排，可能生产其他高沸点的副产物。因此，挑战是开发可以将反应副产物的量和影响最小化、同时提供期望产物具体是DPC的良好产量的方法。美国专利US 6,294,684公开了使用一系列蒸馏塔用于生产碳酸二芳基酯如DPC的方法和装置。通过引用将美国专利US 6,294,684的内容结合于此。尽管有这些进展，然而，仍然需要通过具有更少的加工设备(具体地更少的蒸馏塔)表现出降低的能量消耗并且需要更少的设备成本、同时还能够生产具有最小化的反应副产物的纯化的碳酸二芳基酯(尤其是纯化的DPC)的方法和装置。

发明内容

在不同的实施方式中公开的是用于生产碳酸二芳基酯，特别是DPC的方法和装置。

在一种实施方式中，用于在酯交换反应催化剂的存在下通过碳酸二烷基酯与芳香醇的反应生产碳酸二芳基酯的方法包括：由第一反应性蒸馏塔(210)生产包含碳酸二烷基酯和烷基醇的第一顶部流(5)；将包含第一顶部流(5)的反应物流(5')引入第一分隔壁蒸馏塔(DWC1 200)并且通过使用第一分隔壁蒸馏塔(DWC1 200)分离混合物；从第一反应性蒸馏塔(210)回收包含碳酸烷基芳基酯的第一底部流(6)；以及将第一底部流(6)引入至第二反应性蒸馏塔(320)以生产包含碳酸二芳基酯的第二底部流(15)。

在一种实施方式中，用于在酯交换反应催化剂的存在下通过碳酸二烷基酯与芳香醇的反应连续生产碳酸二芳基酯的装置可以包括：第一反应性蒸馏塔(210)、第二反应性蒸馏塔(320)、第一精馏塔(810)、第一分隔壁蒸馏塔(DWC1 200)以及用于输送反应物流和产物流的多条管线。第一反应性蒸馏塔(210)可以连接至用于引入反应物的输入管线，并且连接至第一输送管线、第二输送管线和第三输送管线，第一输送管线从第一反应性蒸馏塔(210)的顶部延伸至第一分隔壁蒸馏塔(DWC1 200)的入口，第二输送管线从第一反应性蒸馏塔(210)的底部延伸至第二反应性蒸馏塔(320)的入口而不通过另一个反应性蒸馏塔，并且第三输送管线从第一反应性蒸馏塔(210)的侧部延伸至第一精馏塔(810)的入口。第二反应性蒸馏塔(320)可以连接至从第二反应性蒸馏塔(320)的顶部延伸至第一反应性蒸馏塔(210)的入口的第一再循环(回收，recycle)管线，以及从第二反应性蒸馏塔(320)的底部延伸用于提供碳酸二芳基酯的第一产物管线。第一精馏塔(810)可以连接至第四输送管线，第四输送管线从第一精馏塔(810)的顶部延伸至第一反应性蒸馏塔(210)的入口。第一分隔壁蒸馏塔(DWC1 200)可以连接至从第一分隔壁蒸馏塔(DWC1 200)的顶部通过粗产物分离塔(160)延伸至第一反应性蒸馏塔(210)入口的、用于提供碳酸二烷基酯/烷基醇共沸混合物(azeotrope)的第二产物管线，以及从第一分隔壁蒸馏塔(DWC1 200)的底部延伸至第一反应性蒸馏塔(210)的入口的第二再循环管线。