[发明专利]用碳酸二甲酯和乙醇生产电池级碳酸甲乙酯的装置及方法

说明书

本发明涉及一种用碳酸二甲酯和乙醇生产电池级碳酸甲乙酯的装置及方法。其技术方案是：包括静态混合器、多级预热器、预反应器、反应精馏塔、反应精馏塔再沸器、碳酸二乙酯脱除塔、第一压缩机、碳酸二乙酯脱除塔再沸器、碳酸甲乙酯精馏塔、第二压缩机、碳酸甲乙酯精馏塔再沸器、第一水冷器和第二水冷器连接组成，有益效果是：本发明采用反应精馏塔塔顶物料蒸汽和碳酸甲乙酯精馏塔塔中产品热物料为反应进料提供热量，节约蒸汽消耗；只有碳酸二乙酯精馏塔塔釜再沸器使用低压蒸汽，其余各塔塔釜不需要消耗低压蒸汽；另外，本发明的产品满足电池级要求，质量稳定，且不产生含有有机物的危险固体废物；具有原料成本低、副产物少、节约能源等优点。

技术领域

本发明涉及一种生产电池级碳酸甲乙酯的装置及方法，特别涉及一种用碳酸二甲酯和乙醇生产电池级碳酸甲乙酯的装置及方法。

背景技术

碳酸甲乙酯（Ethyl Methyl Carbonate）别名碳酸乙基甲酯，为无色透明液体，不溶于水，可用于有机合成，是一种优良的锂离子电池电解液的溶剂。

酯交换合成碳酸甲乙酯的路线有以下几种：（1）碳酸二甲酯（DMC）和无水乙醇（EA）反应生成碳酸甲乙酯（EMC），副产甲醇，催化剂可以是碱性离子液体、醇碱或者固载化的离子液体和醇碱等碱性催化剂。（2）碳酸二乙酯（DEC）与甲醇反应生成碳酸甲乙酯副产乙醇，催化剂为均相或者非均相碱性物质。（3）碳酸二甲酯与碳酸二乙酯酯交换反应生成碳酸甲乙酯，不产生副产物，催化剂为碱性物质，此种路线理论上不产生甲醇、乙醇等低级醇，但碳酸二甲酯和碳酸二乙酯在碱性条件下仍然会有分解现象产生低级醇，影响产品含量。

现有技术使用甲醇钠、甲醇钾等均相催化剂，大量催化剂消耗，占用大量催化剂成本；现有技术每个精馏塔塔顶采用循环水对塔顶蒸汽取热冷凝，塔釜使用低压蒸汽供给热量产生精馏塔所需物料上升蒸汽，每个精馏塔的塔顶消耗冷量而塔釜消耗热量。为此特提出本发明方案，以降低能量消耗和原材料生产成本。

用于锂离子电池电解液的碳酸甲乙酯质量需要符合电池级的要求，其质量指标是：甲醇含量≤0.0020%、乙醇含量≤0.0020%、碳酸甲乙酯含量≥99.95%，水分含量≤0.0020%。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种用碳酸二甲酯和乙醇生产电池级碳酸甲乙酯的装置及方法，该方法使用固体碱催化剂替代甲醇钠、甲醇钾、碳酸钾、乙醇钠等均相催化剂，不产生含有有机物的危险固体废物。

本发明提到的一种用碳酸二甲酯和无水乙醇生产电池级碳酸甲乙酯的装置，其技术方案是：包括静态混合器（001）、多级预热器、预反应器（005）、反应精馏塔（100）、反应精馏塔再沸器（101）、碳酸二乙酯脱除塔（200）、第一压缩机（201）、碳酸二乙酯脱除塔再沸器（202）、碳酸甲乙酯精馏塔（300）、第二压缩机（301）、碳酸甲乙酯精馏塔再沸器（302）、第一水冷器（102）和第二水冷器（303），

所述静态混合器（001）的进口分别与原料DMC和原料EA进料管线连接，出口经过多级预热后连接到预反应器（005），预反应器（005）的出口与反应精馏塔（100）进料口连接；

所述反应精馏塔（100）的上部气相出口与多级预热器连接，下部塔釜出口分别与塔釜采出管线和反应精馏塔再沸器（101）管程入口连接，反应精馏塔再沸器（101）管程出口与塔釜连接；塔釜采出管线连接到碳酸二乙酯脱除塔（200）的中部；

碳酸二乙酯脱除塔（200）的塔釜下口分别与DEC采出管线和碳酸二乙酯脱除塔再沸器（202）管程入口连接，碳酸二乙酯脱除塔再沸器（202）的管程出口与塔釜连接碳酸二乙酯脱除塔（200）的塔顶气相口与第一压缩机（201）的进口连接，第一压缩机（201）的出口与反应精馏塔再沸器（101）的壳程入口连接，反应精馏塔再沸器（101）的壳程出口与第一水冷器（102）的进口连接，经过第一水冷器（102）冷却降温后，物料进入碳酸甲乙酯精馏塔（300）的中部；