[发明专利]一种酯交换法生产碳酸二甲酯的节能降耗方法

说明书

本发明涉及一种酯交换法生产碳酸二甲酯的节能降耗方法，将环氧丙烷（或环氧乙烷）与CO₂反应合成碳酸丙烯酯（或碳酸乙烯酯）过程的放热通过釜式蒸发器用甲醇气化来移走反应热，气化的甲醇进入酯交换反应精馏塔，降低了反应精馏塔的热负荷，起到了节能效果。本发明具有流程简单、投资低、优化了酯交换法碳酸二甲酯的生产过程，与同样规模的生产装置相比，可减少蒸汽用量10%以上。

技术领域

本发明属精细化工生产领域，具体涉及到一种酯交换法生产碳酸二甲酯的节能降耗方法。

背景技术

碳酸二甲酯（DMC）是一种很有用的有机化合物，于1992年被欧洲列为无毒化学品。由于其分子中含有羰基、甲基、甲氧基和羰基甲氧基，因此能够被用作有机合成的中间体，可替代硫酸二甲酯(剧毒物)作为甲基化剂和替代光气(剧毒物)作为羰基化剂，还可用作汽油添加剂以提高汽油的辛烷值和含氧量，也可用作涂料溶剂，DMC对锂盐具有优良的溶解性能以及较低的粘性，因此可作为锂电池的电解液,在电动汽车、5G基站方面获得了大量应用，因而具有很高的工业应用价值。

目前DMC生产工艺中，酯交换法还是主要的生产方法，已经获得了工业应用。该方法首先采用CO₂和环氧丙烷（PO）或环氧乙烷（EO）合成碳酸丙烯酯（PC）或碳酸乙烯酯（EC）、然后PC或EC再与甲醇进行酯交换反应得到DMC和1,2-丙二醇（PG）或乙二醇（EG）。但是酯交换法生产DMC工艺中的蒸汽消耗还非常高，目前生产上每生产1吨DMC需消耗蒸汽8.5吨左右，如何降低酯交换工艺的能耗是提高装置经济效益的关键。

CN103641721B公开了一种碳酸二甲酯生产和分离的节能工艺，将DMC和甲醇共沸物加压精馏塔塔顶的馏出物直接返回反应精馏塔的下部，作为甲醇的补充。众所周知，加压精馏塔分离DMC和甲醇共沸物，在塔顶并不能得到纯甲醇，而是新压力下的DMC和甲醇新的共沸物，根据塔顶压力的不同（0.8~1.5MPa），新共沸物中DMC的含量为13%~8%（wt），含如此多DMC的甲醇返回反应精馏塔后，会影响到PC或EC与甲醇酯交换反应的平衡，会降低PC或EC的转化率；同时，带入反应精馏塔的DMC会与甲醇重新共沸，消耗能量，并没有起到节能的效果。

奇怪的是，CN108440298A、CN206886993U公开了相同的一种用于碳酸二甲酯装置节能降耗的装置，里面的内容几乎是一样的（不同的申请人），将DMC/甲醇共沸物加压精馏塔塔顶的新甲醇/DMC共沸物蒸气引入到反应精馏塔塔釜再沸器作为热源，同时，将常压甲醇精馏塔塔顶的甲醇/DMC共沸物蒸气经过热泵加压升温后作为塔釜再沸器的热源，以期降低能耗。实际上，目前DMC工业生产中，早已将加压精馏塔塔顶的新甲醇/DMC共沸物蒸气分别引入到反应精馏塔塔釜再沸器和常压甲醇精馏塔塔釜再沸器作为热源，在这种已经采取了节能措施的情况下，酯交换法DMC的能耗才降到8.5吨蒸汽/吨DMC。

CN106608865 A公开了用于碳酸乙烯酯合成的节能方法，该公开专利意识到了环氧乙烷与二氧化碳的反应是放热反应，分别将三段合成反应器各配置一台蒸汽发生器，以供全厂其他加热装置的热源或者发电，以期降低全厂能耗。由于目前合成反应器的温度不高，一般在140-160℃，副产的蒸汽压力也不高，一般在0.1-0.3MPa，属于低压蒸汽，在DMC本身装置上用不上，用于发电效率也很低。因此，对DMC装置节能帮助不大。

因此，现有技术中，尚没有看到一种方法能使环氧丙烷或环氧乙烷与CO₂的反应热用于碳酸二甲酯装置的热源。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提出一种酯交换法生产碳酸二甲酯的节能降耗方法。

PO与CO₂合成PC的反应可用式（1）表示，EO与CO₂合成EC的反应可用式（2）表示：

ΔHr⁰=-23 kcal/mol (1)

ΔHr⁰=-57.22kcal/mol (2)