[发明专利]一种环状碳酸酯的制备系统及方法

说明书

本发明提供了一种环状碳酸酯的制备系统及方法，所述制备系统包括：羧化反应釜，所述羧化反应釜内装填有离子液体催化剂；所述羧化反应釜内设置有微界面机组，所述微界面机组由若干个微界面发生器构成，所述羧化反应釜的侧壁上设置有气相进料口、氧化剂进料口以及烯烃进料口，二氧化碳从所述气相进料口进入到所述羧化反应釜内部的微界面机组内部以用于破碎二氧化碳气体为微米级别的微气泡。本发明的制备系统增大羧化反应过程中二氧化碳与原位生成的环状碳酸酯之间的相界传质面积，并进行充分混合再进行羧化反应，从而解决了现有技术中由于二氧化碳和环状碳酸酯羧化反应在反应釜内部无法得到充分混合，导致系统反应效率降低的问题。

技术领域

本发明涉及环状碳酸酯制备领域，具体而言，涉及一种环状碳酸酯的制备系统及方法。

背景技术

环状碳酸酯是一种重要的化学产品，环状碳酸酯在有机合成中间体，极性非质子型溶剂，锂离子电池电解质，聚合物单体等领域有着广泛的应用。工业上合成环状碳酸酯是采用环氧化合物与二氧化碳羧化法。该工艺采用金属卤化物和铵盐为催化剂，在压力2.0-5.0MPa和温度100-150℃下实现了环氧化合物和二氧化碳合成环状碳酸酯。

然而大部分环氧化合物有毒性，可能会诱发癌症。相较于环氧化合物，烯烃来源更广泛，价格更便宜且毒性较小。烯烃通过环氧化反应可以制备化合物。以烯烃和二氧化碳为原料，以咪唑碳酸氢盐离子液体为双功能催化剂，将烯烃环氧化反应和环氧化合物与二氧化碳羧化反应串联，一步合成环状碳酸酯。烯烃与二氧化碳氧化羧化法生产环状碳酸酯可以降低原料成本，避免环氧化合物的分离及存储，简化生产流程。

同时，现有的二氧化碳羧化反应系统制备环状碳酸酯时，是通过将液体原料和二氧化碳气体直接通入反应釜中进行羧化反应，由于二氧化碳气体和液体原料在反应釜中无法得到充分混合，从而导致反应需要在较高的二氧化碳操作压力下进行，反应效率低下，反应能耗高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种环状碳酸酯的制备系统，该制备系统基于微界面反应强化技术，通过微界面发生器将二氧化碳高效破碎成微米级气泡，并分散到液体原料中形成微界面体系，以数十倍地提高羧化反应釜内的气液相界面积，大幅提高气相向反应液的传质速率及宏观加氢速率，以实现由烯烃与二氧化碳直接合成环状碳酸酯，并达到解决现有技术中由于二氧化碳和液体原料在反应釜内无法得到充分混合，导致反应系统效率低下的问题。

本发明的第二目的在于提供一种采用上述制备系统进行环状碳酸酯的制备方法，反应得到的环状碳酸酯纯度高，应用广泛，提高了环状碳酸酯本身的适用面，值得广泛推广应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种环状碳酸酯的制备系统，包括羧化反应釜，所述羧化反应釜内装填有离子液体催化剂；

所述羧化反应釜内设置有微界面机组，所述微界面机组由若干个微界面发生器构成，所述羧化反应釜的侧壁上设置有气相进料口、氧化剂进料口以及烯烃进料口，二氧化碳从所述气相进料口进入到所述羧化反应釜内部的微界面机组内部以用于破碎二氧化碳气体为微米级别的微气泡；

从所述羧化反应釜内反应后的氧化羧化反应液依次经过闪蒸罐、脱水塔、精馏塔提纯后，得到环状碳酸酯产品。

本发明的环状碳酸酯的制备系统，通过在羧化反应釜内部设置有微界面发生器，将进入的二氧化碳气体进行分散破碎成微气泡，从而提高传质效果，在微界面发生器内部通入的烯烃溶液、以及氧化剂水溶液是配合气体的分散破碎，相当于介质的作用。

优选地，所述羧化反应釜内的微界面发生器沿垂直方向由上至下依次设置，每个微界面发生器之间设置有液体互通通道。

优选地，所述微界面发生器的个数为3个，相邻所述微界面发生器之间的底面与顶面之间连接有所述液体互通通道。