本发明专利技术涉及一种蒸汽渗透法回收碳酸二甲酯的工艺及装置，其具体的工艺过程为：反应液经过初次蒸馏后去除部分副产物，甲醇‑碳酸二甲酯共沸物则从萃取蒸馏塔的中部进入并与塔顶的喷淋水接触进行萃取分离。萃取塔底部的液体经蒸汽渗透膜分离器分离出甲醇，水和微量碳酸二甲酯经换热后返回到萃取塔顶部；萃取塔顶部的馏出物经分离器分离后，分离器底部的水层返回萃取塔，分离器上部的有机物层进一步加热进入蒸汽渗透膜分离器分离出高浓度的碳酸二甲酯，碳酸二甲酯经冷凝器冷凝后进入碳酸二甲酯储罐，而渗透水经换热后返回萃取塔顶。本发明专利技术的优点在于，工艺过程简单，安全系数高，设备投资少，能量利用率高，回收率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种回收碳酸二甲酯的工艺及装置，尤其涉及一种蒸汽渗透法回收碳酸二甲酯的工艺及装置，属蒸汽渗透膜应用领域。
技术介绍
碳酸二甲酯简称DMC，常温下是一种无色透明、略有气味、微甜的液体，能与水形成共沸物，是一种重要的有机合成中间体。DMC可代替剧毒的光气作羰基化剂，同时也是一种新型的燃油添加剂和绿色溶剂。由于其特殊的物理和化学性质，在生产和应用过程中极少对环境产生污染，被誉为“绿色”有机化工产品、有机合成的“新基石”，在国内外引起重视。碳酸二甲酯的生产方法主要有光气法和非光气法两大类。光气法以剧毒的光气为原料，一般只有生产光气的企业就近生产DMC，而且必须采用周密的安全措施。同时，因光气中含有氯，成品中氯的含量较高，限制了DMC的应用和发展。非光气法又分为酯交换法和甲醇氧化羰基化法，具有收率高、无腐蚀、无毒等优点，被一些发展中国家普遍采用。由于热力学的限制，碳酸二甲酯的生产过程中通过一般精馏得到的是甲醇和碳酸二甲酯的共沸物，普通的精馏方法根本不能将碳酸二甲酯完全分离出来，无法得到较高纯度的DMC。通常需要在普通精馏的基础之上再进行萃取精馏或变压精馏等，分离过程非常复杂，设备投资比较高，能耗比较大，严重不符合“绿色生产”的要求。针对传统分离方法难以分离或不能分离的近沸点、恒沸点有机混合物溶液的分离，渗透汽化膜法作为新兴的膜分离技术，是较理想的选择。其原理是以有机混合物中各组分蒸汽压差为推动力，利用各组分在膜中的溶解度和扩散速度的差异所导致的扩散通过膜的速度不同实现分离的过程，其突出的优点是能够高效率、低能耗实现蒸馏、萃取和吸收等传统方法难以完成的分离任务。
技术实现思路
本专利技术提出了一种蒸汽渗透法回收碳酸二甲酯的工艺及装置，其目的在于安全、高效、节能的回收碳酸二甲酯。蒸汽渗透技术利用被分离液体(或蒸汽)混合物中各组分在膜中溶解（吸附）与扩散速率不同的性质达到分离的目的，分离过程不受组分汽液平衡限制，能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸附等传统的方法难于完成的分离任务，替代传统碳酸二甲酯回收技术具有广阔的应用前景。该方法具有工艺过程简单，安全系数高，设备投资少，能量利用率高，回收率高的特点。根据本专利技术的第一个方面：一种蒸汽渗透法回收碳酸二甲酯的工艺，包括如下步骤：a)、对通过酯交换法或者甲醇氧化羰基化法制备得到的碳酸二甲酯反应料液采用水作为萃取液进行萃取蒸馏，对未反应甲醇和碳酸二甲酯实现分离；b)、对萃取蒸馏后得到的重组分送入第一蒸汽渗透膜中进行分离，渗透侧得到甲醇，截留侧得到水；c)、对萃取蒸馏后得到的轻组分送入第二蒸汽渗透膜中进行分离，渗透侧得到水，截留侧得到碳酸二甲酯。在一个实施例中，对反应料液进行萃取蒸馏之前，通过蒸馏的方式去除重组分杂质。在一个实施例中，对于步骤c中得到的轻组分，需要将其先通过冷凝、分层之后，将上层有机层送入第二蒸汽渗透膜中进行分离；分层得到的下层水层返回萃取蒸馏的进料。在一个实施例中，萃取蒸馏过程中，反应料液是在萃取蒸馏塔的中部进料。在一个实施例中，步骤b中，重组分在进入第一蒸汽渗透膜之前需要加热汽化，温度优选100～150℃。在一个实施例中，步骤c中，轻组分送入第二蒸汽渗透膜中进行分离之前需要进一步加热，温度优选100～150℃。在一个实施例中，步骤b中截留侧得到的水和/或步骤c中渗透侧得到的水返回至萃取蒸馏过程中作为萃取液进行喷淋。在一个实施例中，送入第一蒸汽渗透膜的重组分的液体组成为水85～96%、甲醇4～15%、碳酸二甲酯<5%。在一个实施例中，送入第二蒸汽渗透膜的轻组分的液体组成为碳酸二甲酯85～97%、水0.1～10%、甲醇<5%。在一个实施例中，第一蒸汽渗透膜是优先透有机物膜；第二蒸汽渗透膜是优先透水膜；膜材料为分子筛膜、无定形二氧化硅膜或有机聚合物膜中的一种或多种的组合。在一个实施例中，步骤b和/或步骤c中，蒸汽渗透膜的截留侧表压范围可以是0～1 MPa，渗透侧的绝压可以为0～10000 Pa。根据本专利技术的第二个方面：一种蒸汽渗透法回收碳酸二甲酯的装置，包括有萃取蒸馏塔，所述的萃取蒸馏塔的顶部设置加水口，萃取蒸馏塔的中部是反应料液入口；萃取蒸馏塔的底部与第一蒸汽渗透膜分离器的料液入口连接；萃取蒸馏塔的顶部与第二蒸汽渗透膜分离器的料液入口连接。在一个实施例中，还包括有初馏塔，初馏塔的出口与萃取蒸馏塔的反应料液入口连接。还包括有分层罐，萃取蒸馏塔的顶部与分层罐的料液入口连接，分层罐的上部再与第二蒸汽渗透膜分离器的料液入口连接，分层罐的下部连接至萃取蒸馏塔的进料口。在一个实施例中，第一蒸汽渗透膜分离器的渗透侧与甲醇储罐连接；第二蒸汽渗透膜分离器的截留侧与碳酸二甲酯储罐连接。在一个实施例中，第一蒸汽渗透膜分离器的截留侧和/或第二蒸汽渗透膜分离器的渗透侧与萃取蒸馏塔的顶部连接。在一个实施例中，第一蒸汽渗透膜分离器所采用的膜是优先透有机物膜；第二蒸汽渗透膜分离器所采用的膜是优先透水膜；第一蒸汽渗透膜分离器和/或第二蒸汽渗透膜分离器的膜材料为分子筛膜、无定形二氧化硅膜或有机聚合物膜中的一种或多种的组合。在一个实施例中，第一蒸汽渗透膜分离器及第二蒸汽渗透膜分离器可以是均由1～100个蒸汽渗透膜组件串联、并联或混联方式组合而成。在一个实施例中，萃取蒸馏塔的底部是通过第一蒸发器与第一蒸汽渗透膜分离器的料液入口连接；还包括有第二蒸发器，其用于对进入第二蒸汽渗透膜分离器的料液进行加热。有益效果与传统的分离工艺相比，本专利技术通过蒸汽渗透膜分离器回收碳酸二甲酯，不受共沸限制，能够获得更高纯度的碳酸二甲酯产品，操作简单，回收率高。通过加入水，进行简单的萃取蒸馏可以达到碳酸二甲酯和甲醇较大程度的分离，使后续蒸汽渗透处理压力减小。进入第二蒸汽渗透膜分离器的料液中含有少量的甲醇更加有利于膜对碳酸二甲酯和水的分离及膜的稳定运行。进入第一蒸汽渗透膜分离器中的料液仅含有少量的甲醇，进入第二蒸汽渗透膜分离器中的料液仅含有少量的水，使得蒸汽渗透膜的处理负荷较小，膜面积较小。附图说明图1为实施例中回收碳酸二甲酯的工艺流程图；其中，1、初馏塔；2、萃取精馏塔；3、第一泵；4、第一蒸发器；5、第一蒸汽渗透膜分离器；6、第一冷凝器；7、甲醇储罐；8、第一真空泵；9、第二冷凝器、10、分层罐、11、第二泵、12、第二蒸发器、13、第二蒸汽渗透膜分离器；14、第三冷凝器；15、第二真空泵；16、缓冲罐；17、第四冷凝器；18、碳酸二甲酯储罐。具体实施方式本专利技术中所述的百分比在无特别说明的情况下，都是指质量百分比。本专利技术所提供的回收碳酸二甲酯的工艺的主要是针对通过酯交换法和甲醇氧化羰基化法制备碳酸二甲酯中得到的反应料液，料液中主要会含有生成的碳酸二甲酯、未反应完成的甲醇、水、反应副产物杂质等，通过一般精馏得到的是甲醇和碳酸二甲酯的共沸物，普通的精馏方法根本不能将碳酸二甲酯完全分离出来，无法得到较高纯度的DMC。采用如图1所示的装置，本专利技术的方法，主要是首先通过在反应料液中加水进行萃取精馏，通过水与甲醇的较高的互溶性，打破原体系直接蒸馏中形成的甲醇和碳酸二甲酯的共沸物，水、甲醇和微量的碳酸二甲酯进入萃取蒸馏的底部馏出，而碳酸二甲酯与少量水从分离器上部分离出，通过萃取蒸馏的方式实现了甲醇和碳酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蒸汽渗透法回收碳酸二甲酯的工艺，其特征在于，包括如下步骤：a)、对通过酯交换法或者甲醇氧化羰基化法制备得到的碳酸二甲酯反应料液采用水作为萃取液进行萃取蒸馏，对未反应甲醇和碳酸二甲酯实现分离；b)、对萃取蒸馏后得到的重组分送入第一蒸汽渗透膜中进行分离，渗透侧得到甲醇，截留侧得到水；c)、对萃取蒸馏后得到的轻组分送入第二蒸汽渗透膜中进行分离，渗透侧得到水，截留侧得到碳酸二甲酯。
【技术特征摘要】
1.一种蒸汽渗透法回收碳酸二甲酯的工艺，其特征在于，包括如下步骤：a)、对通过酯交换法或者甲醇氧化羰基化法制备得到的碳酸二甲酯反应料液采用水作为萃取液进行萃取蒸馏，对未反应甲醇和碳酸二甲酯实现分离；b)、对萃取蒸馏后得到的重组分送入第一蒸汽渗透膜中进行分离，渗透侧得到甲醇，截留侧得到水；c)、对萃取蒸馏后得到的轻组分送入第二蒸汽渗透膜中进行分离，渗透侧得到水，截留侧得到碳酸二甲酯。2.根据权利要求1所述的蒸汽渗透法回收碳酸二甲酯的工艺，其特征在于，对反应料液进行萃取蒸馏之前，通过蒸馏的方式去除重组分杂质；对于步骤c中得到的轻组分，需要将其先通过冷凝、分层之后，将上层有机层送入第二蒸汽渗透膜中进行分离；分层得到的下层水层返回萃取蒸馏的进料；萃取蒸馏过程中，反应料液是在萃取蒸馏塔的中部进料。3.根据权利要求1所述的蒸汽渗透法回收碳酸二甲酯的工艺，其特征在于，步骤b中，重组分在进入第一蒸汽渗透膜之前需要加热汽化，温度优选100～150℃；步骤c中，轻组分送入第二蒸汽渗透膜中进行分离之前需要进一步加热，温度优选100～150℃。4.根据权利要求1所述的蒸汽渗透法回收碳酸二甲酯的工艺，其特征在于，步骤b中截留侧得到的水和/或步骤c中渗透侧得到的水返回至萃取蒸馏过程中作为萃取液进行喷淋；送入第一蒸汽渗透膜的重组分的组成为水85～96%、甲醇4～15%、碳酸二甲酯<5%；送入第二蒸汽渗透膜的轻组分的组成为碳酸二甲酯85～97%、水0.1～10%、甲醇<5%。5.根据权利要求1所述的蒸汽渗透法回收碳酸二甲酯的工艺，其特征在于，第一蒸汽渗透膜是优先透有机物膜；第二蒸汽渗透膜是优先透水膜；膜材料为分子筛膜、无定形二氧化硅膜或有机聚合物膜中的一种或多种的组合；步骤b和/或步骤c中，蒸汽渗透膜的截留侧表压范围可以是0～1 MPa，渗透侧的绝压可...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾学红，曲凡玉，仲超，宋瑛，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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