[实用新型]一种CO气相羰基化生产碳酸二甲酯的催化剂装置

说明书

技术领域

本实用新型属于催化剂工程开发技术领域和碳酸二甲酯生产技术领域，具体涉及一种CO气相羰基化生产碳酸二甲酯的催化剂装置。

背景技术

碳酸二甲酯是全球公认的绿色化学品，广泛应用于医药、农药、润滑油等领域，特别是可替代甲基叔丁基醚作为汽油添加剂。全世界目前碳酸二甲酯产量约40万吨，我国碳酸二甲酯年产量约为12万吨。碳酸二甲酯以前采用光气法生产，现在通常采用环氧丙(乙)烷的酯交换法生产，生产成本高，同样受到石油产品的制约。目前全世界汽油消耗量超过2亿吨／年，若20％的汽油采用碳酸二甲酯替代甲基叔丁基醚，则碳酸二甲酯的年需求量要增加120万吨。聚碳酸酯作为碳酸二甲酯的下游产品，预计到2015年，世界聚碳酸酯需求量将达到515万吨，国内需求量将达到160万吨。随着碳酸二甲酯在非光气法合成聚碳酸酯和异氰酸酯中的应用以及在医药、溶剂、汽油添加剂等领域的推广，其年需求量将以每年两倍的速度增长。因此，碳酸二甲酯有着巨大的市场发展潜力。CO气相羰基化生产碳酸二甲酯是一种有竞争力的合成方法，CO转化率很高，碳酸二甲酯时空收率也很高。

CO气相羰基化生产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，主产物为有机物碳酸二甲酯，副产物为草酸二甲酯、甲酸甲酯和甲醇。

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。

现有技术是通过冷凝将产物收集下来，未冷凝气体直接进气相色谱系统。

现有技术主要存在以下问题：1、需要专人守候在装置边定时取样；2、需要配备两台气相色谱，一台配置氢火焰离子化检测器和毛细管柱，用于针对有机产物，另一台配置热导检测器和填充柱，用于针对未冷凝气体，资金投入较大。

实用新型内容

为解决上述一个或多个技术问题，本实用新型提供了一种CO气相羰基化生产碳酸二甲酯的催化剂装置，该装置包括气体控制管道系统(1)、固定床反应系统(2)、产物分离纯化系统(3)，该装置用于连接气相色谱系统(4)；

其中：

气体控制管道系统(1)包括三路气体控制管道，其中每一路均包括依次连接的输气管道、稳压阀(5)、压力表(6)、稳流阀(7)、质量流量控制器(8)和开关阀(9)；三路气体管道通过等径四通接头合并成一路气体管道，合并后的管道上设有气体混合箱(10)；

固定床反应系统(2)包括反应器(11)、加热炉(12)、催化剂(13)和针形阀(14)，反应器(11)位于加热炉(12)的中部，催化剂(13)位于反应器(11)的中部；

产物分离纯化系统(3)包括气液分离器(15)、尾气收集利用装置(16)、第一精馏塔(17)、草酸二甲酯储罐(18)、第二精馏塔(19)、碳酸二甲酯储罐(20)和副产物储罐(21)；

气相色谱系统(4)包括气动十通阀(22)、气动六通阀(23)、定量管(24)、阀控制器(25)、第一填充柱(26)、第二填充柱(27)、毛细管柱(28)、热导检测器(29)、氢火焰离子化检测器(30)；

其中：

气体混合箱(10)与反应器(11)的上端相连，反应器(11)的下端通过等径三通接头分为两路，一路与气液分离器(15)相连，另一路通过针型阀(14)与气动十通阀(22)相连；

气液分离器(15)的上端出口管道与尾气收集利用装置(16)相连，下端出口管道连接第一精馏塔(17)；第一精馏塔(17)的上端出口管道与第二精馏塔(19)相连，下端出口管道与草酸二甲酯储罐(18)相连；第二精馏塔(19)的上端出口管道与副产物储罐(21)相连，下端出口管道与碳酸二甲酯储罐(20)相连；

气动十通阀(22)与气动六通阀(23)通过管道相连接，气动十通阀(22)和气动六通阀(23)上均设有定量管(24)，气动十通阀(22)和气动六通阀(23)与阀控制器(25)相连；气动十通阀(22)连接第一填充柱(26)和第二填充柱(27)，第一填充柱(26)与热导检测器(29)相连；气动六通阀(23)连接毛细管柱(28)；毛细管柱(28)与氢火焰离子化检测器(30)相连；气动六通阀(23)的出气管道与气液分离器(15)的进气管道相连。

优选的，所述的三路气体控制管道包括CO气体管道、亚硝酸甲酯气体管道和氮气氩气混合气气体管道。