一种制备链状碳酸酯并联产二元醇的方法和工艺系统技术方案

本发明专利技术提供了一种制备链状碳酸酯并联产二元醇的方法，由环氧化物为起始原料，包括：S1：将稀释与预热后的环氧化物与CO2反应生成环状碳酸酯粗品；S2：将步骤S1得到的部分环状碳酸酯粗品返回步骤S1以稀释和预热步骤S1中待反应的环氧化物，剩余的环状碳酸酯粗品进行精制提纯；S3：将精制提纯后的环状碳酸酯与脂肪醇进行酯交换反应得到链状碳酸酯并联产二元醇，分别进行精制提纯即得。本发明专利技术还提供了一种制备链状碳酸酯并联产二元醇的工艺系统。本发明专利技术提供的方法以及工艺系统合成连续性强，生产稳定可靠，反应时间短，安全性好，产品收率高、纯度好，经济效益明显，可进一步扩大链状碳酸酯的工业化生产规模。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工产品生产领域，具体涉及一种以环氧化物制备链状碳酸酯并联产二元醇的方法和工艺系统。
技术介绍
链状碳酸酯是一种非常好的极性溶剂，在医药、电池和精细化工中间体的合成当中有着越来越广泛的应用，特别是碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等在电池电解液溶剂方面的经济价值和工业需求量日益增大。目前国内合成链状碳酸酯的方法主要是酯交换法，分两步进行，首先合成环状碳酸酯，第二步利用环状碳酸酯和醇类发生酯交换反应合成链状碳酸酯，该工艺已经很成熟，催化剂也比较固定，关键在于能量的集成优化，降低单位能耗来增加经济效益。现在的研究热点主要集中在第一步反应，特别是在合成环状碳酸酯的新催化剂开发和工艺创新方面。目前国内生产环状碳酸酯的方法主要有光气法、酯交换法，大多采用环氧化物与CO2反应合成，因为二氧化碳是一种温室气体，同时又是取之不竭的碳资源，其有效的固定与转化已经成为本世纪最具挑战性和吸引性的课题之一。环氧化物与CO2在催化剂的作用下反应生产环状碳酸酯，但是，此类反应是放热反应，反应放出大量反应热，以碳酸乙烯酯为例，合成放热104KJ/mol，热量及时安全撤出才能保证设备的安全、产品的质量以及催化剂的寿命，因此反应对工艺流程和生产设备要求非常高。此外，现有环状碳酸酯生产工艺全部采用均相催化剂，反应之后催化剂的脱除以及产品的提纯耗时耗能，经济效益不高。工艺装置也多采用间歇的釜式反应器，随着环状碳酸酯生产规模的扩大，间歇的釜式反应器已经无法满足大规模的工业生产，大规模生产存在着产物装置放热慢，产品收率低，效率低，成本高等问题。
技术实现思路
为克服现有现有的工艺和生产装置在实际工业化生产中、尤其是大规模生产时存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种制备链状碳酸酯并联产二元醇的方法。本专利技术的另一目的是提供一种制备链状碳酸酯并联产二元醇的工艺系统。本专利技术提供的制备链状碳酸酯并联产二元醇的方法，由环氧化物为起始原料，包括以下步骤：S1：将稀释与预热后的环氧化物与CO2反应生成环状碳酸酯粗品；S2：将步骤S1得到的部分环状碳酸酯粗品返回步骤S1以稀释和预热步骤S1中待反应的环氧化物，剩余的环状碳酸酯粗品进行精制提纯；S3：将精制提纯后的环状碳酸酯与脂肪醇进行酯交换反应得到链状碳酸酯并联产二元醇，分别进行精制提纯即得。上述方法的反应式为：其中，环氧化物(Ⅰ)中，R1、R2分别独立地表示一个或两个以下基团：氢、取代或未取代的C1-C5烷基、取代或未取代的C1-C5烯基、取代或未取代的C6-C12芳基，或R1与R2形成C3-C8的环烷基；取代基为一个或多个卤原子；脂肪醇(Ⅱ)中，R’表示C1-C5的烷基。上述方法中，所述环氧化物选自以下化合物中的一种：所述脂肪醇选自甲醇或乙醇。上述方法的步骤S1中，所述环氧化物预热后的温度为60-130℃；优选预热后的温度为80-120℃。上述方法的步骤S1中，所述环氧化物与所述CO2于管式反应器内反应，所述管式反应器内的压力为1-10MPa，温度为60-180℃，所述CO2与所述环氧化物的进料摩尔比为1-10:1，反应空速为0.1-10h-1；优选地，所述管式反应器内的压力为1-5MPa，温度为100-150℃，所述CO2与所述环氧化物的进料摩尔比为1-4:1，反应空速为0.1-2h-1。其中，所述管式反应器内装填有非均相固体催化剂，装填形式为固定床或鼓泡床。上述方法的步骤S2中，用于稀释步骤S1的环氧化物的所述环状碳酸酯粗品与所述环氧化物的摩尔比为0.5-9:1；优选地，用于稀释步骤S1的环氧化物的所述环状碳酸酯粗品与所述环氧化物的摩尔比为1-5:1。上述方法的步骤S2中，精制提纯所述环状碳酸酯粗品的温度为60-250℃，压力为0.03-0.1MPa。上述方法的步骤S3中，所述酯交换反应的温度为50-150℃，压力为0.1-3MPa。本专利技术提供的制备链状碳酸酯并联产二元醇的工艺系统，包括以下装置：环氧化物原料储罐，用以存放原料环氧化物；管式反应器，其与所述环氧化物原料储罐相连，用以使环氧化物与CO2于其中反应生成环状碳酸酯粗品；粗品缓冲罐，其分别与所述管式反应器以及所述环氧化物原料储罐相连，用以分离所述管式反应器排出的环状碳酸酯粗品并将部分所述环状碳酸酯粗品送回所述环氧化物原料储罐；环状碳酸酯精制塔，其与所述粗品缓冲罐相连，用以精制所述粗品缓冲罐分离出的环状碳酸酯粗品；反应精馏塔，其与所述环状碳酸酯精制塔相连，用以使环状碳酸酯与脂肪醇发生酯交换反应生成链状碳酸酯与二元醇；链状碳酸酯精制塔，其与所述反应精馏塔相连，用以精制提纯所生成的链状碳酸酯得到链状碳酸酯成品；以及二元醇精制提纯装置，其与所述反应精馏塔相连，用以精制提纯所生成的二元醇得到二元醇成品。其中，所述二元醇精制提纯装置包括依次相连的二元醇脱轻塔以及二元醇精制塔，所述二元醇脱轻塔与所述反应精馏塔相连，用以脱除二元醇中的脂肪醇，并将脱除的脂肪醇返回所述反应精馏塔。本专利技术提供的方法以及工艺系统具有以下优点：第一，将环氧化物用相应的环状碳酸酯粗品稀释后再进行反应，有效解决了大规模工业化生产过程中的反应放热问题，减缓了放热量能，有效避免了高浓度的环氧化物反应瞬间大量放热而造成的飞温现象，可以使反应进行地更加温和，平稳可控，提高了设备的安全性。同时，用环状碳酸酯预热反应原料在反应器内与催化剂接触引燃反应，正常的反应温度靠反应自身放热即可维持，节省了反应器撤热系统。第二，采用非均相固体催化剂装入管式反应器内用于环状碳酸酯的合成，避免了常规技术中均相催化剂的分离再生，节省了能耗，降低了成本，同时避免了催化剂残留在产品中，使产品中的杂质更少、更易提纯。管式反应器可以及时将反应放热撤出反应装置，从而可提供一个恒温的反应环境。第三，采用反应精馏合成技术和能量集成优化手段生产链状碳酸酯，并有效对产物进行精制提纯，使最终链状碳酸酯可达到电池级标准。本专利技术提供的方法以及工艺系统合成连续性强，生产稳定可靠，反应时间短，安全性好，产品收率高、纯度好，经济效益明显，可进一步扩大链状碳酸酯的工业化生产规模。附图说明图1为本专利技术的制备链状碳酸酯并联产二元醇的工艺系统示意图。其中，附图标记说明如下：1、环氧化物原料储罐；2、管式反应器；3、粗品缓冲罐；4、环状碳酸酯精制塔；5、反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备链状碳酸酯并联产二元醇的方法，由环氧化物为起始原料，包括以下步骤：S1：将稀释与预热后的环氧化物与CO2反应生成环状碳酸酯粗品；S2：将步骤S1得到的部分环状碳酸酯粗品返回步骤S1以稀释和预热步骤S1中待反应的环氧化物，剩余的环状碳酸酯粗品进行精制提纯；S3：将精制提纯后的环状碳酸酯与脂肪醇进行酯交换反应得到链状碳酸酯并联产二元醇，分别进行精制提纯即得。

【技术特征摘要】
1.一种制备链状碳酸酯并联产二元醇的方法，由环氧化物为起始原
料，包括以下步骤：
S1：将稀释与预热后的环氧化物与CO2反应生成环状碳酸酯粗品；
S2：将步骤S1得到的部分环状碳酸酯粗品返回步骤S1以稀释和预热
步骤S1中待反应的环氧化物，剩余的环状碳酸酯粗品进行精制提纯；
S3：将精制提纯后的环状碳酸酯与脂肪醇进行酯交换反应得到链状碳
酸酯并联产二元醇，分别进行精制提纯即得。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述环氧化物选自以下化合物
中的一种：
所述脂肪醇选自甲醇或乙醇。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S1中，所述环氧化物预
热后的温度为60-130℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S1中，所述环氧化物与
所述CO2于管式反应器内反应，所述管式反应器内的压力为1-10MPa，温
度为60-180℃，所述CO2与所述环氧化物的进料摩尔比为1-10:1，反应
空速为0.1-10h-1。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述管式反应器内装填有非均
相固体催化剂，装填形式为固定床或鼓泡床。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S2中，用于稀释步骤S1
的环氧化物的所述环状碳酸酯粗品与所述环氧化物的摩尔比为0.5-9:1。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S2中，精制提纯所述环
状碳酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建民，刘兆滨，董振鹏，顾晓华，杨子锋，
申请(专利权)人：奥克化学扬州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32