[发明专利]一种隔壁式反应精馏塔制备高纯碳酸甲乙酯的方法

说明书

本发明公开了一种隔壁式反应精馏塔制备高纯碳酸甲乙酯的方法。碳酸二甲酯（DMC）与乙醇在一个由反应段、提馏段、公共提馏段及产品段组成的隔壁式反应精馏塔中制备高纯碳酸甲乙酯。DMC分两股进料，一股与乙醇混合从隔壁式反应精馏塔主塔T1的反应段底部进料，另一股从T1的反应段下部进料。催化剂填装在反应段内，DMC与乙醇在催化剂作用下在主塔T1内反应生成碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯；隔壁式反应精馏塔的副塔T2是只有冷凝器没有再沸器的产品精制塔，用于精制从主塔T1提馏段底部过来的流股，从T2塔顶得到高纯度碳酸甲乙酯产品；主塔T1塔釜的DEC循环打入到T1的反应段，用于抑制DEC的生产，进而提高反应的选择性。

技术领域

本发明属于制备高纯碳酸甲乙酯技术领域，尤其是涉及一种采用隔壁式反应精馏塔制备高纯碳酸甲乙酯的方法。

背景技术

碳酸甲乙酯（EMC）是一种对环境无害的绿色的不对称碳酸酯，同时具有碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的特性，可与醇、酯、酚以及胺等反应，适用于多种有机反应。而且碳酸甲乙酯作为锂离子电池的一种新型电解液，其粘度低、介电常数高及对锂盐有更好的溶解度，因此它具有更能提高电池的放电容量、能量密度的优点，并且更能提高锂离子电池的安全性能、延长使用寿命。除此之外，良好的低温使用性能也是其作为电解液的优势。

EMC的合成工艺有多种，主要有光气法、氧化羰化法、酯交换法三种，目前国内通常采用酯交换法来合成碳酸甲乙酯，而酯交换法合成碳酸甲乙酯分为以下两种：碳酸二乙酯与甲醇酯交换、碳酸二甲酯与乙醇酯交换、碳酸二甲酯与碳酸二乙酯酯交换。

目前，工业上普遍采用反应精馏技术通过酯交换法制备碳酸甲乙酯，但EMC的收率很低、副产的DEC量较大，尤其在如今DEC产能过剩的情况下，对企业带来了很大的冲击。而且现有工艺的设备成本与能耗都相当高。

隔壁式反应精馏是一种新型的催化精馏技术，其较好地结合了隔板塔和反应精馏技术，更好地发挥了两者的优势。在当前能源紧缺、节能减耗的大环境下，将隔板塔技术应用到反应精馏工艺中具有重要的现实意义，并且具有十分诱人的工业前景。

目前已有相关报道并实现工业化的制备碳酸甲乙酯的工艺，其流程示意图如图2所示：T3是全塔为反应段的反应精馏塔，一定摩尔比的DMC与乙醇混合从反应精馏塔中部进料，催化剂甲醇钠甲醇溶液从T3塔顶进料。原料在T3内充分反应后，反应生成的甲醇及少量未反应的DMC从T3塔顶采出，DMC、EMC及DEC三元混合物有T3塔釜进入T4脱轻塔；DMC从T4塔顶采出并回收再利用，EMC与DEC的二元混合物自T4塔釜进入到T5产品精制塔；T5塔顶得到高纯的碳酸甲乙酯产品，塔釜采出副产的DEC。该工艺的缺点在于：反应的选择性及EMC的收率很低，最终得到EMC与DEC的产品比例最高只有1:1；该工艺包含了3个完整的塔体，所以其设备成本以及过程能耗都非常高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种转化率高、选择性高且分离工艺简单、能耗低的高纯碳酸甲乙酯制备工艺。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种隔壁式反应精馏塔制备高纯碳酸甲乙酯的方法，其特征在于：该方法以碳酸二甲酯与乙醇为原料，利用隔壁式反应精馏塔制备高纯碳酸甲乙酯；所述的隔壁式反应精馏塔包括主塔T1与副塔T2，所述主塔T1由反应段、提馏段、公共提馏段、第一冷凝器和公共再沸器组成，所述副塔T2由产品段和第二冷凝器组成，所述反应段、提馏段与产品段之间由隔板隔开，所述反应段内装有碱性催化剂；具体包括以下步骤：为使乙醇尽可能完全转化，碳酸二甲酯的进料保持过量，原料碳酸二甲酯与乙醇在反应段充分接触并反应，生成的轻组分甲醇及少量未反应的碳酸二甲酯从主塔T1塔顶采出，生成的EMC、DEC为体系中的重组分，经提馏段的分离，使得在提馏段末端采出至副塔T2的汽相流股中含有极少甚至不含碳酸二甲酯；在T2塔中对产品进行精馏提纯并在T2塔顶得到高纯的碳酸甲乙酯，T2最后一块板的液相会回流至T1，构成物料的循环流股；大部分的DEC及少量的EMC则从T1塔釜采出并循环打入至反应段。