一种碳酸二乙酯热泵精馏装置及工艺，该装置包括反应精馏塔、重组份精馏塔、轻组份精馏塔、碳酸二甲酯分离塔和碳酸二乙酯精馏塔，将上述五个塔塔顶蒸汽物料引入压缩机加压、冷凝温度升高后，通入塔底再沸器加热来自塔底的液体物料，其中碳酸二乙酯精馏塔塔顶产品分别与反应精馏塔塔底进料碳酸二甲酯及中部进料乙醇换热，满足反应精馏塔对进料温度的需要；经此换热后的碳酸二乙酯及碳酸二甲酯分离塔塔顶甲醇蒸汽采用冷却水冷却，或采用其他工艺段中物料溶液进行冷却；整个物流系统全封闭操作，除维持压缩机运行所需少量电能外，工艺可实现热量自平衡，单位碳酸二乙酯生产能耗大大降低，无需锅炉供热、同时减少冷却水耗量，达到节能、节水和环保的多重效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碳酸二乙酯反应精馏与分离装置及工艺，特别涉 及一种采用热泵技术的碳酸二乙酯合成、精馏装置及工艺，属于化工 分离过程和节能
技术介绍
碳酸二乙酯(Diethyl Carbonate,简称DEC)是近年来受到国内 外广泛关注的环保型绿色化工产品。碳酸二乙酯分子结构中含有乙 基、乙氧基、羰基和羰基乙氧基，可以进行乙基化反应、乙氧基化反 应、羰基化反应和羰基乙氧基化反应，还可以和多种有机化合物进行 缩合反应、縮合环化反应等。碳酸二乙酯和水会发生水解反应，但水 解反应速度缓慢，在碱性条件下水解速度将加快。碳酸二乙酯由于其 分子中含有CH3-、 CH30-、 CH3-CO-、 -CO-等用于有机合成的多种官 能团，因而具有良好的反应活性，可与醇、酚、胺酯等化合物反应， 是重要的有机合成中间体。以碳酸二乙酯为原料可以合成聚碳酸酯等 多种高附加值的精细化学品，在高性树脂、医药、农药、合成材料、 染料、润滑油添加剂、食品添加剂、电子化学品等领域获得广泛应用。 碳酸二乙酯具有优良的溶解性能，不但与其他溶剂的相溶性好，还具 有较高的蒸发温度及蒸发速度快等特点，可用于许多有机合成，特别 是用于合成医药和医药中间体，如可用于合成农药除虫菊酯和药物苯巴比妥的中间体。碳酸二乙酯用作溶剂如合成树脂、天然树脂、硝化 纤维素、纤维素醚的溶剂和用于真空管阴极固定漆中。电子级纯碳酸 二乙酯可用于彩电显像管作为清洁剂。碳酸二乙酯还可用作表面活性 剂和电池液添加剂等等。碳酸二乙酯排放到环境中时，可以被水缓慢 地水解为二氧化碳和乙醇两种无害产品。美国环保局的化学品参考指出碳酸二乙酯(CAS# 105-58-8)在现有的情报资源中还没有发现 环境问题。因此，碳酸二乙酯被誉为21世纪有机合成的一个"新基 石"和"绿色化工产品"，将具有广泛的应用前景。目前工业化大规模生产碳酸二乙酯的方法主要有光气法；碳酸丙 烯酯和乙醇，硫酸二乙酯和碳酸盐等的酯交换法；乙醇氧化羰基合成法； 一氧化碳气相催化偶联合成法等。这些生产工艺中由于有毒，易 腐蚀，易结垢，反应时间长，温度高，转化率低，选择性差等缺点， 导致生产工艺设备投资较高，对环境污染严重，能耗高，回收率低， 现在生产上一般不采纳。随着碳酸二甲酯(简称DMC)的大规模生产，碳酸二甲酯和乙醇 的酯交换法生产碳酸二乙酯(简称DEC)工艺成为成本低，转化率高， 能耗较低，操作方便，对环境友好的生产工艺，被最近上马的碳酸二 乙酯厂家全部采用。酯交换法合成碳酸二乙酯(化学分子式C2H50C00C2H5)是以碳酸 二甲酯(化学分子式CH30C00CH3)与乙醇(化学分子式G貼H)为原 料，在一定温度和压力下催化反应制得碳酸二乙酯，同时副产甲醇(化学分子式CH30H)，其化学反应方程式表示为CH30C00CH3+2C2H50H—C2H50C00C2H5+2CH30H (1)该反应实际上分两步进行CH:!OCOOCH3+CAOH—CH30C00C2H5+CH30H (2 )CH:!0C00C2H5+C2H50H—C2H5OCOOC2H5+CH3OH ( 3)即在催化剂作用下，乙醇首先与碳酸二甲酯反应生成中间体碳酸 甲乙酯(化学分子式CH30C00C2Hs)和甲醇，然后碳酸甲乙酯与乙醇继 续反应生成碳酸二乙酯和甲醇。方程式(2)反应为快反应，方程式 (3)反应为慢反应，整个反应的速率由方程式(3)决定。由于是可逆 反应，为打破反应平衡，使反应向有利于生成产物的方向进行，在反 应进行中，将反应物即时除去，从而实现碳酸二乙酯的连续化生产。 通过以上对碳酸二乙酯的生产技术分析与比较不难看出，碳酸二 甲酯和乙醇的酯交换法生产碳酸二乙酯技术，无论从社会效益还是经 济效益上看，都具有十分明显的优势。目前，我国碳酸二乙酯新生产 线均采用该技术生产，采用酯交换生产碳酸二乙酯时，碳酸二甲酯与 乙醇合成的碳酸二乙酯，经过精馏分离，可获得纯度达99.5%以上的 碳酸二乙酯产品。由于精馏生产过程能耗较大，可见如何降低此生产工艺中的能量 消耗成为产品生产的关键问题。虽然通过工艺流程的优化可节省部分 热量，但仍然存在能耗大的致命缺点，随着我国能源结构的调整，煤 炭、石油等能源价格逐年上涨，加之环保政策的加强，该工艺的竞争 力下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决传统酯交换法生产碳酸二乙酯工艺中耗 能高，冷却工程量大的缺点，将热泵技术有机地融入传统工艺中，从 而提供一种节能、节水和环保的碳酸二乙酯反应精馏装置及工艺。本专利技术采用的技术方案为碳酸二乙酯热泵精馏装置，包括反应精馏塔3、重组份精馏塔 4、轻组份精馏塔2、碳酸二甲酯分离塔1和碳酸二乙酯精馏塔5，上述五个塔的塔顶物料蒸汽出口分别通过管道与压縮机8、压縮机9、 压縮机7、压縮机6和压縮机10的吸气侧连通；压縮机8、 9、 7、 6、 10的排气侧通过管道分别与各自精馏塔塔底再沸器15、 17、 14、 13、 18的热侧入口端连通；再沸器15、 17、 14、 13、 18热侧出口端 通过管道分别与各自精馏塔3、 4、 2、 1、 5的上部回流端连通；而且 压縮机6排气侧通过管道与再沸器13入口端连通，再沸器13出口端 与冷却器20入口端连通，冷却器20出口端物料即为系统副产品甲醇； 压縮机7排气侧通过管道与再沸器14入口端连通，再沸器14出口端 与碳酸二甲酯分离塔1的进料入口端连通；压縮机8排气侧通过管道 与再沸器15入口端连通，再沸器15出口端与轻组份精馏塔2的进料 入口端连通；压縮机9排气侧通过管道与经再沸器17入口端连通， 再沸器17出口端通过管道与加料罐22入口端连通；压縮机10排气 侧通过管道与换热器12、 16入口端连通，同时还与再沸器18入口端 连通，再沸器18出口端通过管道与换热器12、 16入口端连通，换热 器12、 16出口端通过管道与冷却器21入口端连通，冷却器21出口 端液体即为本装置及工艺的产品碳酸二乙酯。本专利技术中的压縮机均为热泵蒸汽压缩机。碳酸二乙酯热泵精馏工艺，将碳酸二甲酯分离塔1的塔底物料碳酸二甲酯、重组份精馏塔4的塔顶物料和经压縮机9、再沸器17 后的碳酸二甲酯一起送加料罐22，与原料碳酸二甲酯混合后经换热 器16作为反应精馏塔3的塔底进料；轻组份精馏塔2的塔底物料乙 醇送入加料罐11，与原料乙醇及催化剂混合后经换热器12送入反应 精馏塔3的中部；反应精馏塔3的塔底物料即为重组份精馏塔4的进 料；重组份精馏塔4的塔底物料为碳酸二乙酯精馏塔5的进料；碳酸 二乙酯精馏塔5的塔底出料催化剂经催化剂处理装置19加工后作为 原料催化剂送加料罐11;轻组份精馏塔2的塔顶蒸汽经压縮机7加 压，冷凝温度升高，进入再沸器14放热后变为冷凝液，通过管道与 碳酸二甲酯分离塔1的进料入口端相连，作为碳酸二甲酯分离塔1的 进料；反应精馏塔3的塔顶蒸汽经压縮机8加压，冷凝温度升高，进 入再沸器15换热后变为冷凝液，通过管道与轻组份精馏塔2的进料 入口端相连，作为轻组份精馏塔2的进料；碳酸二乙酯精馏塔5的塔 顶蒸汽经压縮机10加压，冷凝温度升高，进入再沸器18换热后变为 冷凝液，通过管道与碳酸二乙酯精馏塔5本身的塔顶回流管道入口端 相连，同时，此冷凝液通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
碳酸二乙酯热泵精馏装置，包括反应精馏塔［３］、重组份精馏塔［４］、轻组份精馏塔［２］、碳酸二甲酯分离塔［１］和碳酸二乙酯精馏塔［５］，其特征在于：上述五个塔的塔顶物料蒸汽出口分别通过管道与压缩机［８］、压缩机［９］、压缩机［７］、压缩机［６］和压缩机［１０］的吸气侧连通；压缩机［８、９、７、６、１０］的排气侧通过管道分别与各自精馏塔塔底再沸器［１５、１７、１４、１３、１８］的热侧入口端连通；再沸器［１５、１７、１４、１３、１８］热侧出口端通过管道分别与各自精馏塔［３、４、２、１、５］的上部回流端连通；而且压缩机［６］排气侧通过管道与再沸器［１３］入口端连通，再沸器［１３］出口端与冷却器［２０］入口端连通，冷却器［２０］出口端物料即为系统副产品甲醇；压缩机［７］排气侧通过管道与再沸器［１４］入口端连通，再沸器［１４］出口端与碳酸二甲酯分离塔［１］的进料入口端连通；压缩机［８］排气侧通过管道与再沸器［１５］入口端连通，再沸器［１５］出口端与轻组份精馏塔［２］的进料入口端连通；压缩机［９］排气侧通过管道与经再沸器［１７］入口端连通，再沸器［１７］出口端通过管道与加料罐［２２］入口端连通；压缩机［１０］排气侧通过管道与换热器［１２、１６］入口端连通，同时还与再沸器［１８］入口端连通，再沸器［１８］出口端通过管道与换热器［１２、１６］入口端连通，换热器［１２、１６］出口端通过管道与冷却器［２１］入口端连通，冷却器［２１］出口端液体即为本装置及工艺的产品碳酸二乙酯。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：顾兆林，刘宗宽，侯雄坡，冯诗愚，李云，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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