使用渗透蒸发纯化碳酸二甲酯的方法和设备技术

使用渗透蒸发分离碳酸二甲酯的设备包括：常压蒸馏塔和高压蒸馏塔，其蒸馏包含碳酸二甲酯和甲醇的混合物并从所述混合物中分离碳酸二甲酯；以及渗透蒸发膜组件，其设置在所述常压蒸馏塔与所述高压蒸馏塔之间并允许甲醇渗透以从所述混合物中分离甲醇，从而相比于仅使用现有变压蒸馏法的情况，降低了热消耗和工艺成本。

Method and apparatus for purifying carbonate two methyl by pervaporation

The use of pervaporation separation of dimethyl carbonate two equipment including: distillation tower and high-pressure distillation column, the distillation of a mixture containing two methyl carbonate and methanol and dimethyl carbonate two separated from the mixture; and the pervaporation membrane component, which is arranged between the distillation tower and the high-pressure distillation column and methanol allowed to penetrate the separation of methanol from the mixture, and compared to using only the existing transformer distillation method, reduce the heat consumption and the cost of the process.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用渗透蒸发纯化碳酸二甲酯的方法和设备
本公开涉及用于使用渗透蒸发纯化碳酸二甲酯的方法和设备。
技术介绍
碳酸二甲酯有利地用作塑料工程材料聚碳酸酯的合成中的起始材料，并且还有利地在生产多种化学产品(例如二次电池电解质和涂料)时用作溶剂和用作反应材料。已通过多种方法生产碳酸二甲酯，并且在这些方法中，已积极地对其中使用相对便宜原材料的通过尿素与甲醇之间的反应生产碳酸二甲酯的方法进行了研究。相对低浓度例如小于约25重量％的碳酸二甲酯可经常与甲醇一起存在于混合物中。特别地，可以使用生产碳酸二甲酯的多种方法从其与甲醇的混合物中获得碳酸二甲酯。碳酸二甲酯和甲醇在常压下形成碳酸二甲酯与甲醇的重量比为约30:70的共沸组合物。因此，高纯度(例如完全超过99重量％)的碳酸二甲酯需要从包含碳酸二甲酯和甲醇的混合物中分离。由于碳酸二甲酯和甲醇形成共沸物，因此通过一般的分离方法可能得不到其有效的分离，因此，对其应用特殊的分离方法。在此，例如，可以使用变压蒸馏法、高压蒸馏法和萃取蒸馏法。萃取蒸馏法是用于分离表现出共沸行为的混合物组分的方法。在萃取蒸馏工艺中，萃取蒸馏剂改变混合物组分的相对挥发度以形成足够的挥发度差异，使得通过蒸馏可以获得有效的分离。然而，问题是需要将萃取蒸馏剂和碳酸二甲酯彼此重新分离的额外蒸馏过程，并且这种方法可导致相对低的碳酸二甲酯回收率，以及由于应用多个塔而产生的高能量消耗和高投资成本。同时，在变压蒸馏法的情况下，基于高压操作和大的再循环流导致了增加的设备尺寸，操作成本可增加并且是不经济的。
技术实现思路
技术问题本公开的一个方面可以提供使用渗透蒸发对碳酸二甲酯进行纯化的方法和设备以解决现有的使用碳酸二甲酯和甲醇共沸物的共沸物分离方法中产生的问题。技术方案根据本公开的一方面，使用渗透蒸发纯化碳酸二甲酯的设备可以包括：常压蒸馏塔和高压蒸馏塔，其对包含碳酸二甲酯和甲醇的混合物进行蒸馏并从所述混合物中分离碳酸二甲酯；以及渗透蒸发膜组件，其设置在所述常压蒸馏塔与所述高压蒸馏塔之间并允许甲醇渗透以从混合物中分离甲醇。常压蒸馏塔可以将回收自常压蒸馏塔的上部的一定量的混合物供给至渗透蒸发膜组件。渗透蒸发膜组件可以将回收的混合物供给至高压蒸馏塔。渗透蒸发膜组件可以将渗透材料供给至常压蒸馏塔。高压蒸馏塔可以将回收自高压蒸馏塔的上部的一定量的混合物供给至常压蒸馏塔。渗透蒸发膜组件可以包含输送甲醇优先于DMC的膜。所述膜可以选自二氧化硅膜；有机-无机杂化二氧化硅膜；沸石膜以及包含聚乙烯醇、聚酰亚胺、壳聚糖或其混合物的聚合物膜。渗透蒸发膜组件的渗透物侧将在10毫巴至1013毫巴的真空下工作。渗透蒸发膜组件可以保持在65℃至200℃范围内的温度。渗透蒸发膜组件的进料和渗余物侧可以保持在等于1巴至20巴的水平。常压蒸馏塔可以保持在等于0.5巴至5巴的水平。高压蒸馏塔可以保持在等于5巴至20巴的水平。根据本公开的一方面，使用渗透蒸发从包含碳酸二甲酯和甲醇的混合物中分离碳酸二甲酯的方法可以包括：供给所述混合物，将包含碳酸二甲酯和甲醇的混合物供给至常压蒸馏塔并蒸馏所述混合物；20重量％至40重量％；从所述常压蒸馏塔的上部回收包含20重量％至40重量％碳酸二甲酯的混合物；将包含20重量％至40重量％碳酸二甲酯的混合物供给至渗透蒸发膜组件并允许甲醇渗透以从混合物中分离甲醇；从渗透蒸发膜组件中回收包含40重量％至80重量％碳酸二甲酯的混合物；回收所述混合物，将包含40重量％至80重量％碳酸二甲酯的混合物供给至高压蒸馏塔并蒸馏所述混合物；以及从高压蒸馏塔的下部回收包含80重量％至99.9重量％碳酸二甲酯的混合物。分离碳酸二甲酯的方法还可以包括：从高压蒸馏塔的上部回收包含碳酸二甲酯的混合物并在再循环操作中将回收的混合物供给至常压蒸馏塔。分离碳酸二甲酯的方法还可以包括：从渗透蒸发膜组件中排出包含甲醇的渗透材料并在再循环操作中将所述渗透材料供给至常压蒸馏塔。有益效果根据本公开中的一个示例性实施方案，可以提供使用渗透蒸发分离碳酸二甲酯的方法和设备，从而相比于仅使用现有变压蒸馏法的情况，降低了热消耗和工艺成本。附图说明图1是根据本公开中一个示例性实施方案的分离碳酸二甲酯的设备的示意性框图。图2是相对于本公开的比较例1和2中使用的分离碳酸二甲酯的设备的示意性框图。具体实施方式在下文中，将参考附图具体地描述本公开的实施方案。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为受限于本文提出的实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开将是彻底并完整的，并且将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。图1是根据本公开中一个示例性实施方案的分离碳酸二甲酯的设备的示意性框图。参考图1，分离碳酸二甲酯的设备可以包括常压蒸馏塔1、渗透蒸发膜组件2和高压蒸馏塔3。具体地，分离碳酸二甲酯的设备可以包括常压蒸馏塔1和高压蒸馏塔3，其蒸馏包含碳酸二甲酯和甲醇的混合物以将碳酸二甲酯和甲醇彼此分离；以及渗透蒸发膜组件2，其设置在常压蒸馏塔1与高压蒸馏塔3之间以允许甲醇渗透以从混合物中分离甲醇。可以使用现有的变压蒸馏法从碳酸二甲酯-甲醇共沸物中分离出高纯度的碳酸二甲酯，但需要高的热容量，并且在进行再循环过程时可能需要增加设备容量，从而导致高的初始投资成本。因此，根据本公开中一个示例性实施方案，可以通过将渗透蒸发方法与现有的变压蒸馏法组合来进行碳酸二甲酯的分离过程，使得相比于仅使用变压蒸馏法的情况，可以降低热消耗和工艺成本。更具体地，根据本公开中一个示例性实施方案，提供了使用渗透蒸发从包含碳酸二甲酯和甲醇的混合物中分离碳酸二甲酯的方法。所述方法可以包括：供给所述混合物，将包含碳酸二甲酯和甲醇的混合物供给至常压蒸馏塔并蒸馏油混合物；20重量％至40重量％；从常压蒸馏塔的上部回收包含20重量％至40重量％碳酸二甲酯的混合物；将包含20重量％至40重量％碳酸二甲酯的混合物供给至渗透蒸发膜组件并允许甲醇渗透以从混合物中分离甲醇；从渗透蒸发膜组件中回收包含40重量％至80重量％碳酸二甲酯的混合物；回收所述混合物，将包含40重量％至80重量％碳酸二甲酯的混合物供给至高压蒸馏塔并蒸馏混合物；以及从高压蒸馏塔的下部回收包含80重量％至99.9重量％碳酸二甲酯的混合物。可以通过常压蒸馏塔的供给管11将碳酸二甲酯生产过程中包含甲醇和碳酸二甲酯的混合物供给至常压蒸馏塔1，并且在此，混合物的分离可以通过蒸馏来进行。此外，在通过常压蒸馏塔1进行混合物分离的情况下，可以除去包含于混合物中的杂质。例如，在以使用尿素作为原材料的方法生产碳酸二甲酯的情况下，甲基氨基甲酸酯(一种未反应的材料)可以额外地包含并存在于混合物中。在这种混合物的分离在常压蒸馏塔1中进行的情况下，可以分离并除去未反应的材料，甲基氨基甲酸酯。常压蒸馏塔1可以蒸馏包含碳酸二甲酯、甲醇和甲基氨基甲酸酯的混合物以进行其分离，从而可以回收具有增加的碳酸二甲酯含量的混合物。在常压蒸馏塔1的上部，可以回收包含20重量％至40重量％碳酸二甲酯的混合物。另一方面，在常压蒸馏塔1的下部，可以通过常压蒸馏塔的下部排出管13排出浓缩的甲醇。具体地，常压蒸馏塔1可以保持在等于0.5巴至5巴的水平，优选为0.8巴至2巴，并且最优选为0.9巴至1.1巴。在压力低于0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用渗透蒸发纯化碳酸二甲酯的设备，包括：常压蒸馏塔和高压蒸馏塔，其对包含碳酸二甲酯和甲醇的混合物进行蒸馏并从所述混合物中分离碳酸二甲酯；以及渗透蒸发膜组件，其设置在所述常压蒸馏塔与所述高压蒸馏塔之间并允许甲醇渗透以从所述混合物中分离甲醇。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.24 KR 10-2014-01891031.一种使用渗透蒸发纯化碳酸二甲酯的设备，包括：常压蒸馏塔和高压蒸馏塔，其对包含碳酸二甲酯和甲醇的混合物进行蒸馏并从所述混合物中分离碳酸二甲酯；以及渗透蒸发膜组件，其设置在所述常压蒸馏塔与所述高压蒸馏塔之间并允许甲醇渗透以从所述混合物中分离甲醇。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述常压蒸馏塔将回收自所述常压蒸馏塔的上部的一定量的所述混合物供给至所述渗透蒸发膜组件。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述渗透蒸发膜组件将回收量的所述混合物供给至所述高压蒸馏塔。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述渗透蒸发膜组件将渗透材料供给至所述常压蒸馏塔。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述高压蒸馏塔将回收自所述高压蒸馏塔的上部的一定量的所述混合物供给至所述常压蒸馏塔。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述渗透蒸发膜组件包括选自以下的甲醇选择性膜：二氧化硅膜；有机-无机杂化二氧化硅膜；沸石膜；以及包含聚乙烯醇、聚酰亚胺、壳聚糖、或其混合物的聚合物膜。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述渗透蒸发膜组件的渗透物侧在10毫巴至1013毫巴的真空下工作。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述渗透蒸发膜组件保持在65℃至200℃范...

【专利技术属性】
技术研发人员：白俊铉，亚普·费迪南·文泰，阿纳托列·莫泰利卡，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，荷兰能源研究中心，浦项产业科学研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR