[发明专利]一种联产二甲基碳酸酯和二元醇的系统及方法

说明书

本发明涉及一种联产二甲基碳酸酯和二元醇的系统及方法，反应精馏塔的塔顶采用甲醇和二甲基碳酸酯共沸物物料进入第一共沸精馏塔，反应精馏塔的反应精馏塔塔底采出物料进入甲醇、二元醇和催化剂分离单元，第一共沸精馏塔塔底物料进入第二共沸精馏塔，第一共沸精馏塔顶采出富含甲醇的第一股蒸汽物料、第二股蒸汽物料、第三股蒸汽物料，第一股蒸汽物料进入反应精馏塔塔内，第二股蒸汽物料进入反应精馏塔塔底再沸器内，第三股蒸汽物料进入第二共沸精馏塔塔底再沸器内；第二共沸精馏塔的塔底得到DMC产品。本发明通过这样的结构设计，充分利用第一共沸精馏塔塔顶的高压蒸汽的潜热，最大限度提高能量效率，降低设备投资。

技术领域

本发明属于化工、材料和环保技术领域，尤其是涉及一种联产二甲基碳酸酯和二元醇的系统及方法。

背景技术

二甲基碳酸酯(Dimethyl Carbonate,简称DMC，也称为碳酸二甲酯)是一种环境友好的有机化工产品，是重要的有机合成中间体。它的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；它也是一种绿色、无毒溶剂，可以替代芳烃和醋酸酯类溶剂，它还可以作为汽油的含氧添加剂，替代MTBE。目前，DMC主要用途是作为锂离子电池的电解质溶剂，年需求量超过100万吨。二元醇主要包括乙二醇和丙二醇，是重要的有机化工原料，主要用于生产润滑剂、增塑剂、防冻剂，特别是在聚酯纤维、不饱和聚酯树脂等聚酯行业有广泛的应用，年需求量超过2000万吨。

DMC生产有多种工艺，其中通过甲醇与碳酸乙(丙)烯酯反应生成DMC和副产物乙(丙)二醇的酯交换法是一种绿色化学工艺，具有原子和分子利用率100％的优点，是目前应用较为普遍的生产工艺。碳酸乙(丙)烯酯可以由二氧化碳和环氧乙(丙)烷在高压下制得。下面以甲醇与碳酸乙烯酯的酯交换反应过程生产DMC并联产乙二醇的过程说明目前所存在问题，以甲醇与碳酸丙烯酯的酯交换反应过程生产DMC与丙二醇的过程具有相同特点。

甲醇与碳酸乙烯酯反应生成DMC和副产物乙二醇的酯交换反应过程，采用反应精馏可以实现碳酸乙烯酯的完全转化。由于甲醇和DMC形成二元共沸物，反应精馏过程实践中通入过量甲醇(甲醇与碳酸乙烯酯的进料摩尔比9-11，远大于反应计量比2)，以共沸物形式将反应生成的DMC产物不断从塔顶蒸出，从而提高碳酸乙烯酯的转化率。同时，塔釜需要保留少量甲醇与乙二醇一并采出，以降低塔釜温度以防乙二醇出现脱水缩合反应。酯交换反应过程属于热力学控制，反应的平衡转化率随反应温度上升而下降。

目前，分离甲醇与DMC二元共沸物过程有萃取精馏法和加压精馏分离法。甲醇–DMC形成的二元共沸物的浓度随压力而改变，加压精馏法就是利用提高压力以打破常压下共沸物组成，如下表所示。与萃取精馏法相比，加压精馏法可以避免萃取剂的引入，同时加压塔顶温度较高，塔顶蒸汽潜热可以偶合利用。

表1：不同压力下的甲醇-DMC共沸组成与共沸温度