[发明专利]一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统和工艺

说明书

本发明提供了一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统和工艺。所述系统包括相互连接的碳酸乙烯酯制备单元和碳酸乙烯酯醇解单元；所述碳酸乙烯酯制备单元包括相互连接的固定床反应器和脱轻罐；所述固定床反应器内填充有固载离子液体催化剂。所述工艺包括如下步骤：以二氧化碳和环氧乙烷为原料，在所述固定床反应器中反应，生成碳酸乙烯酯，纯化后与醇解反应催化剂混合，在反应精馏塔中与甲醇反应，生成碳酸二甲酯和乙二醇。本发明提供的工艺提高了环氧乙烷的转化率，且避免了传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，从而降低了工艺能耗，简化了工艺流程。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统和工艺。

背景技术

碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，DMC)，是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料，是一种重要的有机合成中间体，分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团，具有多种反应性能。

乙二醇(Ethylene Glycol，EG)，可用作溶剂、防冻剂。而且乙二醇的高聚物聚乙二醇具有良好的水溶性，并与许多有机物组分有良好的相溶性，在化妆品、制药、化纤、橡胶、塑料、造纸、油漆、电镀、农药、金属加工及食品加工等行业中均有着极为广泛的应用。

通常，工业上采用环氧乙烷与二氧化碳反应生成碳酸乙烯酯，再与甲醇发生醇解反应，来制备碳酸二甲酯和乙二醇。

环氧乙烷化学性质非常活泼，能与许多化合物发生开环加成反应。在与二氧化碳开环生成碳酸乙烯酯过程中，同样会放出大量热量，所以在反应过程中需要及时移除反应热，以避免催化剂在高温下失活。在传统的由环氧乙烷为原料制备碳酸二甲酯和乙二醇的工艺方法中，常采用均相催化剂催化环氧乙烷与二氧化碳生产碳酸乙烯酯。催化剂在进入醇解反应前必须分离后循环使用以降低生产成本。同时由于碳酸乙烯酯存在高沸点、低蒸汽压等特性，在与催化剂分离时需要较高的真空度以及能耗。CN 1432557A公开了一种间歇反应釜内生产碳酸乙烯酯的方法，环氧乙烷反应转化率较高，但后续需有碳酸乙烯酯与催化剂分离循环工序，工艺复杂，能耗较高。US 4233221公开了一种气相固定床生产工艺，原料环氧乙烷与大量的二氧化碳组成的混合气体在反应器内接触反应，碳酸乙烯酯收率仅87％，反应放出热量全部靠生成碳酸乙烯酯带出，床层温度不易控制，同时生成的碳酸乙烯酯需要脱除大量残留的环氧乙烷后才能进行后续操作，工艺流程复杂。

分离纯化后的碳酸乙烯酯进入醇解单元与甲醇反应，生成碳酸二甲酯与乙二醇。由于该反应是个平衡反应，因此碳酸乙烯酯的转化率易受化学平衡影响。为了提高原料利用率，工业上通常将产物碳酸二甲酯和/或乙二醇中混有的未反应的甲醇提纯后返回醇解单元与中。但是返回的甲醇也不可能是纯净物，其不可避免地含有产物碳酸二甲酯和乙二醇。如果返回的甲醇纯度太低，就会影响碳酸二甲酯和乙二醇反应化学平衡的移动，导致碳酸乙烯酯的转化率(碳酸二甲酯和乙二醇的产率)下降。为了不影响碳酸乙烯酯的转化率，通常要求返回的甲醇具有较高的纯度，如CN 1102826A要求返回的甲醇的纯度不低于99wt％，但这也意味着需要消耗较高的能量对甲醇进行提纯。

因此，如何避免传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，简化工艺流程，并且在不影响碳酸乙烯酯转化率的前提下，降低返回的甲醇的纯度以降低能耗，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统和工艺。该工艺提高了环氧乙烷的转化率，且避免了传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，降低了工艺能耗，简化了工艺流程。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统，包括相互连接的碳酸乙烯酯制备单元和碳酸乙烯酯醇解单元；

所述碳酸乙烯酯制备单元包括相互连接的固定床反应器和脱轻罐；

所述固定床反应器内填充有固载离子液体催化剂。