[发明专利]一种合成碳酸酯的反应器、合成碳酸酯的系统以及方法

说明书

本发明公开了一种合成碳酸酯的反应器、合成碳酸酯的系统以及方法，所述反应器包括N个反应段，N≥2，所述反应段自上而下依次为第1个反应段、第2个反应段、…、第N个反应段；其中，在第1～(N‑1)个反应段内设置有盘管，在第1～(N‑1)个反应段的下方各自独立地设置有冷却段；每个反应段各自独立地包括上部丝网、催化剂床层、气体分布器和下部丝网。一种合成碳酸酯的反应系统，包括物料混合器、所述反应器和撤热系统。所述反应器和反应系统主要解决现有碳酸酯生产装置中温度控制不灵敏、易飞温、液体循环量大、反应撤热滞后的问题，可应用于碳酸酯工业化生产中，有着很好的实用性。

技术领域

本发明属于碳酸酯合成领域，尤其涉及一种合成碳酸酯的反应器、合成碳酸酯的系统以及方法。

背景技术

工业上碳酸酯是一类非常重要的有机化合物，有着广阔的市场前景。工业上重要的碳酸酯类有碳酸二甲酯、碳酸二苯酯、碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯。这些碳酸酯广泛用于工程塑料-聚碳酸酯和聚氨酯的颜料、锂离子电池电解质溶剂、有机溶剂、燃料添加剂及烷基化剂和酰基化剂等。

目前。国内外已工业化合成碳酸酯的的方法主要为光气法、酯交换、卤代醇法、乙烯与二氧化碳合成法、环氧乙烷和二氧化碳合成法。光气法为最早制备碳酸酯的方法，该工艺流程长、产率低且含有微量的有机氯化物污染严重而被淘汰；卤代醇法需要较高的温度，高温下碳酸酯会分解，因此造成原材料耗量大、副产物多而未工业化；乙烯与二氧化碳合成法需要较高的压力，有爆炸危险而不易工业化。

在环氧乙烷与二氧化碳反应生成碳酸酯中，环氧乙烷与二氧化碳生成碳酸酯过程中放出大量的热量，如果不能及时将热量移出造成温度升高，则碳酸酯会分解，且催化剂也易失活造成产品的收率降低，因此严格、及时控制反应过程中的温升对反应有着至关重要的作用。

CN109647134A公开了一种多级串行鼓泡床-输运床叠置CO₂吸附反应器和方法。该反应器包括风室、中心风管、提升管、鼓泡床。鼓泡床包括布风板，其上防止CO₂吸附剂，最底层的布风板中部穿设有中心风管，其余的布风板共同穿设有提升管，且提升管处于每个鼓泡床内的密相区设置水冷盘管。根据其权利要求，含CO₂烟气从风室侧面进入，穿过最下方的第一级布风板进入第一级鼓泡床，流化第一级鼓泡床内CO₂吸附剂的同时与其发生脱碳反应；同时，第一级水冷盘运作，吸收第一级鼓泡床内的反应热，稳定第一级鼓泡床内碳酸化反应温度。由于该工艺为气固相反应，采用水冷盘管撤除气相物质中的热量，其效率较低，且不适用于撤除强放热的系统，不利于该工艺的广泛应用。

CN1371900A公开了一种制备碳酸丙烯酯或碳酸亚乙酯的方法及反应器。该方法将催化剂装入有移热装置且反应区与产物区分离的反应器中，在该反应器中，能够在反应的同时将热量移出，避免催化剂的高温失活，延长催化剂的使用寿命。但是该方法中，物料容易分布不均，靠近催化剂装填设备周围反应较为剧烈，原理催化剂装填设备反应缓慢或不发生反应，当移热不及时，反而更容易导致局部温升过高，造成催化剂的失活，影响反应的进行。

CN106478583A公开了碳酸乙烯酯的合成方法。该工艺主要包括一段合成反应器、二段合成反应器等，在该合成方法中，在一段合成反应器中，环氧乙烷与二段反应器中未反应完全的二氧化碳逆流接触反应；在二段合成反应器中，一反产物与新鲜二氧化碳逆流接触反应，在该合成过程中，主要采用外循环的方式进行撤热，该方式需要大量的液体循环，且反应器内温升的控制较为滞后，不利于反应的进行。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种合成碳酸酯的反应器、合成碳酸酯的系统以及方法，主要解决现有碳酸酯生产装置中温度控制不灵敏、易飞温、液体循环量大(现有装置液体循环量大，循环比大10-30)、反应撤热滞后的问题，可应用于碳酸酯工业化生产中，有着很好的实用性。