[发明专利]一种合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置及方法

说明书

本发明公开了一种合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置及方法，环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)与CO₂经物料混合器混合后进入列管反应器中，在催化剂的催化作用下进行反应生成碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)粗品，碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)粗品依次经过脱除轻组分、脱除重组分和精制后得到电子级产品碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)。本发明所采用的催化剂是树脂催化剂，不溶解于水，不溶解于有机溶剂或无机溶剂，不分解出金属离子，不与反应体系中的原料如二氧化碳或EO/PO发生化学反应，用于催化合成EO/PO与CO₂的化学反应，高效环保，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置及方法，属于化工合成技术领域。

背景技术

碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)是碳酸酯家族即电子化学品家族两个基础材料，主要用于新能源汽车电池中的化学溶剂，是目前所知的最具绿色环保概念的化学溶剂。目前合成这两种酯的主要方法包括光气法、尿素醇解法、卤代醇法：

光气法的成本高、毒性大，逐步被淘汰；尿素醇解法因为付出大量氨气，难以回收利用，也不受欢迎；卤代醇法同样副产卤化物，又非环保工艺，现已逐步被淘汰。

目前，直接合成单一产物—碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的优点比较多，就直接合成工艺而言，又有甲醇钾、甲醇钠法(包括乙醇钾、乙醇钠及其离子液法)、固体碱法。但是，用环氧类物质如EO/PO与二氧化碳直接合成EC/PC,其催化剂如使用甲醇钾或乙醇钾或其离子液，这些金属离子直接与二氧化碳生产碳酸盐而产生沉淀，在装置运行过程中会堵塞管道而发生安全事故，固体碱法同样遇水而分解出金属离子，而发生以上同样的问题。

本发明是用二氧化碳与环氧乙烷或环氧丙烷在树脂催化剂的作用下，采用列管固定床技术直接合成单一产物—碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯，物料分配均匀，产品单一且纯净，符合电子级产品要求，工艺环保，安全可靠；一举克服了以上技术路线的诸多缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯直接合成的装置及方法，本发明所采用的催化剂是树脂催化剂，不溶解于水，不溶解于有机溶剂或无机溶剂，不分解出金属离子，不与反应体系中的原料如二氧化碳或EO/PO发生化学反应，用于催化合成EO/PO与CO₂的化学反应，高效环保，安全可靠。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明首先提供一种合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的方法，包括以下步骤：

环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)与CO₂混合后在催化剂的催化作用下进行反应生成碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)粗品，碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)粗品依次经过脱除轻组分、脱除重组分和精制后得到电子级产品碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)。

上述技术方案中，所述的方法具体包括以下步骤：

(1)催化合成：

CO₂由进料口I-1进入到物料混合器中，环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)由进料口I-2进入到物料混合器中，混合后由进料口II进入到列管反应器中，在其内催化剂的催化作用下进行反应，产物由出料口II排出且由进料口III进入闪蒸罐中；

(2)闪蒸分离：

产物由进料口III进入到闪蒸罐中进行闪蒸，顶部得到CO₂、底部得到碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)反应物；CO₂由CO₂排放口排出后经压缩机压缩后回流至物料混合器进行循环利用；碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)反应物由出料口III排出且由进料口IV进入到脱轻塔中；

(3)脱除轻组分：