[发明专利]固体催化剂耦合反应精馏生产碳酸甲乙酯的装置和方法

说明书

本发明提供固体催化剂耦合反应精馏生产碳酸甲乙酯的装置和方法，涉及碳酸甲乙酯领域。该固体催化剂耦合反应精馏生产碳酸甲乙酯的装置和方法，包括碳酸二甲酯储罐、无水乙醇储罐、进料混合器、原料混合罐、原料输送泵和进料预热器。该工艺可将碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的比例提升到3:1以上，同时保留了均相催化剂甲醇钠的灵活切换能力，固体催化剂的使用，提高了原料碳酸二甲酯和乙醇的反应转化率，减少副反应，提升产品品质，同时减少固体废物产生，降低了排放造成的安全环保问题，易燃易爆物品清渣时需要处理的安全问题、开放清渣带来的物料异味的环保问题和人员职业健康问题，同时延长设备使用周期，保证装置安全平稳生产。

技术领域

本发明涉及碳酸甲乙酯生产技术领域，具体为固体催化剂耦合反应精馏生产碳酸甲乙酯的装置和方法。

背景技术

碳酸甲乙酯是一种有机化合物，有广泛的应用价值。分子中具有高活性反应基团，如羰基、甲基和甲氧基等官能团。在工业生产中可作为有机合成原料中间体。同时由于碳酸甲乙酯黏度小，介电常数大，对锂盐的溶解性强，能很好地提高电池的能量密度和充放电容量，提高电池的安全性能和使用寿命，近年来，被广泛应用于动力锂电池电解液行业。

目前工业上生产碳酸甲乙酯的方法是以碳酸二甲酯与乙醇发生酯交换反应制得，主反应是生产碳酸甲乙酯，反应副产碳酸二乙酯。目前反应常用的是均相催化剂，如甲醇钠等碱金属醇盐。均相催化剂具有切换灵活的优点，但存在的问题是：均相催化剂对于碳酸甲乙酯选择性差，副产碳酸二乙酯较多；甲醇钠遇水发生水解产生氢氧化钠，与原料中微量的二氧化碳反应生成碳酸钠或碳酸氢钠，长时间运行易造成反应精馏塔的塔盘和再沸器堵塞，引起反应精馏塔压差波动，影响装置的正常平稳生产。催化剂不能与产物及时分离造成深度反应，副反应增多；均相催化剂反应完成后需要经过分离，产生固体废物和粉尘，在分离过程中存在安全环保问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了固体催化剂耦合反应精馏生产碳酸甲乙酯的装置和方法，解决上述存在的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：固体催化剂耦合反应精馏生产碳酸甲乙酯的装置，包括碳酸二甲酯储罐、无水乙醇储罐、进料混合器、原料混合罐、原料输送泵、进料预热器、固定床预反应器、反应精馏塔、循环水冷器、回流罐、塔釜再沸器、板框压滤机、滤液罐、粗碳酸二乙酯分离塔和粗碳酸甲乙酯分离塔，所述碳酸二甲酯储罐和无水乙醇储罐均通过泵与进料混合器相连，所述进料混合器的输出端通过管道与原料混合罐相连，所述原料混合罐的输出端通过原料输送泵与进料预热器相连，所述进料预热器通过管线与固定床预反应器相连，所述固定床预反应器的输出端通过管线与反应精馏塔的顶部相连，所述反应精馏塔的塔顶气相通过管线与循环水冷器相连，所述反应精馏塔的塔釜通过管线与板框压滤机相连，所述板框压滤机的输出端通过管线与滤液罐相连，所述反应精馏塔通过管线与塔釜再沸器相连，所述塔釜再沸器的输出端通过管线与反应精馏塔的底部相连，所述滤液罐通过管线与粗碳酸二乙酯分离塔相连，所述粗碳酸二乙酯分离塔的输出端通过管线与粗碳酸甲乙酯分离塔相连，所述粗碳酸甲乙酯分离塔的塔顶通过管线与进料混合器相连。

优选的，所述进料混合器有三个进口，三个进口分别与碳酸二甲酯储罐、无水乙醇储罐和粗碳酸甲乙酯分离塔相连。

优选的，所述进料预热器为逆流接触的管壳式换热器，所述固定床预反应器的内部设置有夹套保温器。

优选的，所述反应精馏塔由两段CY700丝网波纹填料和25层塔盘组成。

优选的，所述循环水冷器的输出端与回流罐相连，所述回流罐的输出端与反应精馏塔的顶部相连。

优选的，固体催化剂耦合反应精馏生产碳酸甲乙酯的方法，其特征在于：包括以下步骤：