[发明专利]一种碳酸二甲酯的合成工艺及装置

说明书

一种碳酸二甲酯的合成工艺采用两塔串联连续反应，原料液甲醇从I号反应器的气液分布器上方进料，从气液分布器流出后进入反应器的反应段，原料气体CO从反应器的反应段底部通入I号反应器，O₂在分为2‑5路，布在反应器的反应段间，在反催化剂作用下生成碳酸二甲酯，形成混合液A流入I号反应器的水分离段，混合液A中甲醇和碳酸二甲酯通过底部疏水膜继续向下流入塔釜形成混合液B，水透过周围亲水膜后收集排出，I号反应器塔釜中混合液B进入II号反应器，最后粗产品从II号反应器塔釜采出，I、II号反应器反应后不凝性气体CO、O₂和CO₂等从反应器顶部排出。本发明具有工艺简单、高甲醇转化率和能耗低的优点。

技术领域

本发明属于一种碳酸二甲酯的合成工艺及装置

背景技术

碳酸二甲酯(DMC)是环境友好的化学品。常温下为无色透明液体，可与醇、酮、酯和醚等大部分有机溶剂互溶，难溶于水，具有含氧量高、蒸汽压低、易挥发和低毒性等特性。碳酸二甲酯分子中含有羰基和甲基等基团，可代替光气作为羰基化试剂，代替卤代甲烷、硫酸二甲酯作为甲基化试剂，替代氟里昂、三氯甲烷等作为溶剂，代替甲基叔丁基醚(MTBE)用作油品添加剂，应用前景广阔。

自从Enichem公司在1983年成功开发甲醇液相氧化羰化法制备DMC工艺以来，氧化羰基化法合成DMC成为研究热点。氧化羰基化合成碳酸二甲酯分为气相法和液相法。气相法是将气相甲醇、CO和O₂的混合气体通过装填催化剂的固定床反应器后生成DMC，该工艺无催化剂分离问题，但甲醇单程转换率低于10％，且DMC选择性低于70％，如杨兵等人(CHEMCATCHEM，2014；2671-2679)使用Cu₂O/AC催化剂，在固定床反应器中合成DMC，甲醇单程转化率约为9.2％，DMC选择性约为61％，反应工艺效率较低。

液相法是将甲醇作为反应物和溶剂通入反应釜中，然后通入CO和O₂合成DMC。任军等人(现代化工，2007：228-234)采用固态离子交换法制备SiO₂-TiO₂复合氧化物负载铜催化剂，在高压间歇反应装置中进行氧化羰基化合成DMC，各因素对反应结果影响的顺序为压力温度进料比转速，优化后甲醇转化率为6.8％，DMC选择性≥70％。

王公应等人(CN105080610A，2015)使用干粉催化剂，在温度90－130℃、压力2.0－3.0Mpa的间歇高压釜中进行甲醇液相氧化羰基化反应，甲醇的单程转化率≥30％，DMC选择性≥99.9％。

李光兴等人(CN1204644A，1999)采用多管循环反应器，通过提高反应物接触面积来促进甲醇转化率，但粗产品中DMC含量只有19.2％。液相连续氧化羰基化合成DMC工艺中甲醇转化率低于40％，DMC选择性大于95％，如泉州恒河化工有限公司开发的两级串联联产工艺(CN104418749A，2015)，产品气液混合物出料进入下个反应器，通过两个反应器串联来提高甲醇转化率到30％。该工艺存在以下缺点：1)气液混合出料耗能大；2)反应生成的水停留在反应釜中，导致DMC水解反应严重；3)粗产品中DMC含量低于40％，后期萃取、共沸或变压精馏精制DMC工艺的能耗很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、高甲醇转化率和能耗低的甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯的工艺及装置。

本发明的碳酸二甲酯合成工艺，包括如下步骤：