[发明专利]一种CO酯化制碳酸二甲酯的产品分离精制装置和方法

说明书

本发明公开了一种CO酯化制碳酸二甲酯的产品分离精制装置和方法。包括预分离塔、DMC分离塔、废水DMC回收塔、循环气分离塔、脱DMM塔、MF精馏塔、DMM精馏塔、加压DMC精馏塔和常压DMC精馏塔，所述碳酸二甲酯合成产物进料管线与预分离塔进口连接，预分离塔底出口与废水DMC回收塔进口连接，预分离塔侧线出口与DMC分离塔进口连接，预分离塔顶出口和DMC分离塔顶出口分别与循环气分离塔进口连接，循环气分离塔底连接脱DMM进口，脱DMM塔底连接加压DMC精馏塔进料口。本发明可用于碳酸二甲酯（DMC）产品物流的分离精制，具有流程合理、能耗低等特点。

技术领域

本发明属于化工技术领域。具体来讲，涉及CO（一氧化碳） 酯化制碳酸二甲酯的反应产品体系的分离精制装置和方法。

背景技术

碳酸二甲酯（DMC）是全球公认的绿色化学品，主要用途为生产聚碳酸酯(PC)、异氰酸酯、医药、农药，作为锂离子电池电解液和涂料的溶剂，潜在用途为替代甲基叔丁基醚(MTBE)作为汽油添加剂。

目前已有3种工业化的碳酸二甲酯合成技术路线，还有1个具有工业化前景的技术路线:

(1) 光气-甲醇法，原料光气为剧毒化学品，副产物HCl具有强腐蚀性，因此该路线已淘汰。

(2) 酯交换法。根据反应物，已工业化的工艺技术路线包括：

① 环氧丙烷+ CO2 + 甲醇 → DMC + 丙二醇

该方法反应条件温和，产率高。但生产原料（环氧丙烷）成本高、副产物丙二醇分离困难。另外，原料环氧丙烷生产过程（氯醇法）污染大，副产物丙二醇市场已大量过剩，销售困难。

② 尿素 + 1,2-丙二醇→碳酸丙烯酯+液氨

碳酸丙烯酯 + 甲醇 → DMC + 1,2-丙二醇

该方法产率低，设备投资大。

③ 环氧乙烷 + CO₂ + 甲醇→DMC + 乙二醇

中科院过程所发明了固载离子液体催化剂，具有环氧乙烷单程转化率高、原料适应性强、催化剂无需分离等优势，并实现量产工业化示范应用。

(3) 液相甲醇氧化羰化法

2CH₃OH + CO + 0.5O₂→DMC + H₂O

该技术路线存在缺陷：催化剂CuCl不稳定、寿命短、腐蚀性大，而且催化剂再生循环困难；产品中含氯，影响产品质量；副产物多；CO浓度在氧气中处于爆炸极限范围（12.5%～74%）容易爆炸。

 (4)CO酯化制碳酸二甲酯。该路线催化剂采用负载型金属纳米催化剂，时空收率和选择性均较好；反应条件温和，压力为低压（0.2~0.5MPag），温度范围100-150℃，是极具工业化前景的技术路线。

CO酯化制碳酸二甲酯的反应原理如下：

CO+2CH₃ONO → (CH₃O)₂CO+2NO

原料为气态的CO和亚硝酸甲酯（CH₃ONO，简称MN），主产物为有机物碳酸二甲酯，副产物为草酸二甲酯（DMO）、甲酸甲酯（MF）、二甲氧基甲烷（DMM）和甲醇等，副反应计量方程式如下：

2CO＋2MN → DMO＋2NO

4MN → MF＋2CH3OH＋4NO

2MN+MeOH → DMM＋H₂O

碳酸二甲酯的沸点为90℃，熔点为2~4℃，室温下为液体。草酸二甲酯的沸点为174℃，熔点为54℃，室温下为固体。