[发明专利]一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置及方法

说明书

本发明的一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置及方法，属于化工技术领域，所述装置包括超重力反应器、喷射反应器、中间罐、蒸馏釜、酯交换反应釜、超重力精馏机I和二；原料为环氧丙烷(PO)、甲醇、轻烧镁产生的CO₂，经加成反应、蒸馏、酯交换反应、分离得到碳酸二甲酯(DMC)；超重力反应器、喷射反应器、超重力精馏机，强化了传热、传质；加成反应热回收热量为蒸馏釜提供热源、精馏分离出的轻组分蒸汽为酯交换反应提供辅助热源，加成反应物流的压力能发电，超重力精馏机节能效果明显，装置综合节能50％；PO转化率大于99.5％，DMC、1,2‑丙二醇质量高于工业品国标。本发明工艺成熟，连续操作，自动化程度高，资源循环利用，环境友好，实现了CO₂减排。

技术领域

发明属于化工技术领域，具体涉及一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置及方法。

背景技术

碳酸二甲酯生产方法一般是光气法、甲醇氧化碳基化法和酯交换法。由于光气法是以剧毒的光气为主要原料，现已基本上淘汰，其余两种方法成为合成DMC的主要方法。联产1，2-丙二醇酯交换法合成DMC技术，近年来得到了很快的发展。本工艺进一步开发关键：一是认为酯交换为可逆反应，转化率较低；二是分离、精制塔构型和萃取剂的筛选，对提高产品纯度非常重要；三是加成反应放热没有很好的加以利用，分离、精制阶段能耗大，能耗的增加导致成本上升，不利于工业化生产。

本领域急于寻找一种低能耗的制备DMC工艺技术，其能克服上述技术问题。

发明内容

针对上述工程问题和市场需求，为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置及方法，本发明工艺流程简单，连续操作，自动化程度高，资源循环利用，环境友好，同时采用先进的超重力反应器、超重力精馏机、喷射搅拌反应器、MVR等装备，DMC采用超重力精馏机加压直接精馏取代了萃取精馏，用以实现合成DMC过程中资源的合理利用，回收加成反应热能和压力能，利用MVR技术回收分离、精制过程产生的热量，大幅度降低了能耗。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，包括依次连接的超重力反应器、喷射反应器、中间罐、蒸馏釜、酯交换反应釜、超重力精馏机I；超重力反应器用于原料PO(环氧丙烷)与CO₂的加成反应，喷射反应器用于反应液继续进行加成反应，加成反应液气液分离后液体PC(碳酸丙烯酯)进入中间罐，蒸馏釜用于蒸馏液体PC，蒸馏出的PC冷却后进入酯交换反应釜，酯交换反应釜用于进行酯交换反应，酯交换反应釜蒸馏出的轻组分进入超重力精馏机I内，精馏后即得精DMC(碳酸二甲酯)；其中，喷射反应器、酯交换反应釜内安装的搅拌器均为喷射搅拌器；

所述装置还包括蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机输入、输出端分别连接超重力精馏机I及酯交换反应釜，超重力精馏机I脱出的MA(甲醇)蒸汽、DMC蒸汽经蒸汽压缩机升压、升温后进入酯交换反应釜。

进一步地，所述超重力反应器反应液出液端连接蒸馏釜内加热管束的进口，内加热管束出口端连接喷射反应器；所述装置还包括催化剂I回收罐，催化剂I回收罐两端分别连接蒸馏釜、超重力反应器1，所述催化剂I回收罐用于收集蒸馏釜底采出的液体催化剂I，回收的催化剂I再进入超重力反应器1催化加成反应。

进一步地，所述装置还包括脱轻塔、超重力精馏机II、催化剂II回收罐；酯交换反应釜下部的重组分进入脱轻塔，脱氢塔顶部连接蒸汽压缩机输入端，脱出的轻组分进入蒸汽压缩机；下部的重组分进入超重力精馏机II7，重力精馏机II用于精馏1,2-PG(丙二醇)，超重力精馏机II下部采出催化剂II进入催化剂II回收罐，回收的催化剂II再输入酯交换反应釜催化酯交换反应。

本发明还提供了一种基于上述装置的碳酸二甲酯生产方法，具体包括如下步骤：

(1)原料PO、CO₂、催化剂I进入超重力反应器内，进行加成反应；