一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术的一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置及方法，属于化工技术领域，所述装置包括超重力反应器、喷射反应器、中间罐、蒸馏釜、酯交换反应釜、超重力精馏机I和二；原料为环氧丙烷(PO)、甲醇、轻烧镁产生的CO2，经加成反应、蒸馏、酯交换反应、分离得到碳酸二甲酯(DMC)；超重力反应器、喷射反应器、超重力精馏机，强化了传热、传质；加成反应热回收热量为蒸馏釜提供热源、精馏分离出的轻组分蒸汽为酯交换反应提供辅助热源，加成反应物流的压力能发电，超重力精馏机节能效果明显，装置综合节能50％；PO转化率大于99.5％，DMC、1,2

【技术实现步骤摘要】
一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置及方法


[0001]专利技术属于化工
，具体涉及一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置及方法。

技术介绍

[0002]碳酸二甲酯生产方法一般是光气法、甲醇氧化碳基化法和酯交换法。由于光气法是以剧毒的光气为主要原料，现已基本上淘汰，其余两种方法成为合成DMC的主要方法。联产1，2
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丙二醇酯交换法合成DMC技术，近年来得到了很快的发展。本工艺进一步开发关键：一是认为酯交换为可逆反应，转化率较低；二是分离、精制塔构型和萃取剂的筛选，对提高产品纯度非常重要；三是加成反应放热没有很好的加以利用，分离、精制阶段能耗大，能耗的增加导致成本上升，不利于工业化生产。
[0003]本领域急于寻找一种低能耗的制备DMC工艺技术，其能克服上述技术问题。

技术实现思路

[0004]针对上述工程问题和市场需求，为了克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置及方法，本专利技术工艺流程简单，连续操作，自动化程度高，资源循环利用，环境友好，同时采用先进的超重力反应器、超重力精馏机、喷射搅拌反应器、MVR等装备，DMC采用超重力精馏机加压直接精馏取代了萃取精馏，用以实现合成DMC过程中资源的合理利用，回收加成反应热能和压力能，利用MVR技术回收分离、精制过程产生的热量，大幅度降低了能耗。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，包括依次连接的超重力反应器、喷射反应器、中间罐、蒸馏釜、酯交换反应釜、超重力精馏机I；超重力反应器用于原料PO(环氧丙烷)与CO2的加成反应，喷射反应器用于反应液继续进行加成反应，加成反应液气液分离后液体PC(碳酸丙烯酯)进入中间罐，蒸馏釜用于蒸馏液体PC，蒸馏出的PC冷却后进入酯交换反应釜，酯交换反应釜用于进行酯交换反应，酯交换反应釜蒸馏出的轻组分进入超重力精馏机I内，精馏后即得精DMC(碳酸二甲酯)；其中，喷射反应器、酯交换反应釜内安装的搅拌器均为喷射搅拌器；
[0007]所述装置还包括蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机输入、输出端分别连接超重力精馏机I及酯交换反应釜，超重力精馏机I脱出的MA(甲醇)蒸汽、DMC蒸汽经蒸汽压缩机升压、升温后进入酯交换反应釜。
[0008]进一步地，所述超重力反应器反应液出液端连接蒸馏釜内加热管束的进口，内加热管束出口端连接喷射反应器；所述装置还包括催化剂I回收罐，催化剂I回收罐两端分别连接蒸馏釜、超重力反应器1，所述催化剂I回收罐用于收集蒸馏釜底采出的液体催化剂I，回收的催化剂I再进入超重力反应器1催化加成反应。
[0009]进一步地，所述装置还包括脱轻塔、超重力精馏机II、催化剂II回收罐；酯交换反
应釜下部的重组分进入脱轻塔，脱氢塔顶部连接蒸汽压缩机输入端，脱出的轻组分进入蒸汽压缩机；下部的重组分进入超重力精馏机II7，重力精馏机II用于精馏1,2
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PG(丙二醇)，超重力精馏机II下部采出催化剂II进入催化剂II回收罐，回收的催化剂II再输入酯交换反应釜催化酯交换反应。
[0010]本专利技术还提供了一种基于上述装置的碳酸二甲酯生产方法，具体包括如下步骤：
[0011](1)原料PO、CO2、催化剂I进入超重力反应器内，进行加成反应；
[0012](2)超重力反应器内排出的反应液进入到喷射反应器内，同时吸入超重力反应器排出的气体继续进行加成反应；
[0013](3)喷射反应器的加成反应液经气液分离后分离出的液体PC进入中间罐；
[0014](4)中间罐液体PC进入蒸馏釜，蒸馏出的PC冷却后进入酯交换反应釜；
[0015](5)PC罐的液体PC、催化剂II、进入酯交换反应釜的喷射搅拌器的耦合分配器液体进口，蒸汽压缩机的MA蒸汽、DMC蒸汽，新鲜的汽化MA进入耦合分配器的气体进口，于酯交换反应釜进行酯交换反应；酯交换反应釜蒸馏出的轻组分(MA、DMC)冷却后进入粗DMC罐；
[0016](6)粗DMC罐的粗DMC进入酯交换反应釜的分馏柱(作为回流)和超重力精馏机I，超重力精馏机I顶部蒸馏出的MA蒸汽、DMC蒸汽进入蒸汽压缩机；超重力精馏机I再沸器下部采出精DMC。
[0017]进一步地，所述方法还包括步骤(7)，酯交换反应釜下部的重组分(MA、DMC、丙二醇、PC、催化剂II)连续进入粗1,2
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PG罐，粗1,2
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PG罐的粗1,2
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PG经粗1,2
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PG泵连续进入脱轻塔，脱出的轻组分MA蒸汽、DMC蒸汽进入蒸汽压缩机，脱轻塔再沸器下部的重组分连续进入超重力精馏机II顶部，超重力精馏机II顶部采出精1,2
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PG经冷凝器冷却进入精1,2
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PG罐，精1,2
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PG经精1,2
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PG泵部分作为超重力精馏机II顶部回流，部分采出；超重力精馏机II再沸器下部采出PC、1,2
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PG和催化剂II进入催化剂II回收罐，经催化剂II回收泵返回酯交换反应釜进行酯交换反应。
[0018]进一步地，原料CO2为轻烧氧化镁回收的，CO2体积的含量为99.9％，PO为工业品PO，MA为工业品MA，催化剂I、II均为离子液体催化剂；所述超重力反应器、喷射反应器、酯交换反应釜、超重力精馏机I、超重力精馏机Ⅱ，均采用夹套换热，换热采用的公用工程蒸汽为自备电厂0.4MPa，230℃的背压蒸汽；公用工程蒸汽主要为超重力精馏机I、超重力精馏机II、脱轻塔提供热源，同时也为超重力反应器、喷射反应器、蒸馏釜4提供开车辅助热源，为酯交换反应釜5提供辅助热源；超重力反应器热物流可为蒸馏釜4提供主要热源；MA、DMC蒸汽进入蒸汽压缩机，经机械蒸汽再压缩(MVR)，即压缩机升压、升温成为二次蒸汽，二次蒸汽温度为170℃，压力为0.15MPa的过热蒸汽，二次蒸汽可为酯交换反应釜提供辅助热源。
[0019]进一步地，所述步骤(1)中超重力反应器的加成反应温度为190℃～195℃，压力为6.5MPa～7.0MPa，反应时间为0.1h～0.2h，PO与CO2的摩尔比1:1.3～1:1.5，催化剂I的用量1％～2％(按原料总质量计)。
[0020]进一步地，所述步骤(2)中喷射反应器的反应温度为195℃～200℃，压力为6.0MPa～6.5MPa，加成反应时间为0.9h～1h；超重力反应器内排出的反应液经出料泵加热蒸馏釜，降温后连续进入到喷射反应器，同时吸入超重力反应器排出的气体PO及CO2继续进行加成反应。
[0021]进一步地，所述步骤(3)中间罐的温度为140℃～145℃，压力为0.20MPa～
0.25MPa，停留时间为2h～2.5h；喷射反应器的反应液连续进入透平机，带动发电机发电，回收压力能；从透平机出来的加成反应液经气液分离罐，分离出气体PO和CO2进入废气处理系统；气液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，其特征在于：一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，包括依次连接的超重力反应器、喷射反应器、中间罐、蒸馏釜、酯交换反应釜、超重力精馏机I；超重力反应器用于原料PO与CO2的加成反应，喷射反应器用于反应液继续进行加成反应，加成反应液气液分离后液体PC进入中间罐，蒸馏釜用于蒸馏液体PC，蒸馏出的PC冷却后进入酯交换反应釜，酯交换反应釜用于进行酯交换反应，酯交换反应釜蒸馏出的轻组分进入超重力精馏机I内，精馏后即得精DMC；其中，喷射反应器、酯交换反应釜内安装的搅拌器均为喷射搅拌器；所述装置还包括蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机输入、输出端分别连接超重力精馏机I及酯交换反应釜，超重力精馏机I脱出的MA蒸汽、DMC蒸汽经蒸汽压缩机升压、升温后进入酯交换反应釜。2.根据权利要求1所述的一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，其特征在于：超重力反应器反应液出液端连接蒸馏釜内加热管束的进口，内加热管束出口端连接喷射反应器；所述装置还包括催化剂I回收罐，催化剂I回收罐两端分别连接蒸馏釜、超重力反应器1，所述催化剂I回收罐用于收集蒸馏釜底采出的液体催化剂I，回收的催化剂I再进入超重力反应器1催化加成反应。3.根据权利要求1所述的一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，其特征在于：所述装置还包括脱轻塔、超重力精馏机II、催化剂II回收罐；酯交换反应釜下部的重组分进入脱轻塔，脱氢塔顶部连接蒸汽压缩机输入端，脱出的轻组分进入蒸汽压缩机；下部的重组分进入超重力精馏机II7，重力精馏机II用于精馏1,2
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PG，超重力精馏机II下部采出催化剂II进入催化剂II回收罐，回收的催化剂II再输入酯交换反应釜催化酯交换反应。4.一种基于权利要求1～3任意一项所述装置的碳酸二甲酯生产方法，其特征在于：具体包括如下步骤：(1)原料PO、CO2、催化剂I进入超重力反应器内，进行加成反应；(2)超重力反应器内排出的反应液进入到喷射反应器内，同时吸入超重力反应器排出的气体继续进行加成反应；(3)喷射反应器的加成反应液经气液分离后分离出的液体PC进入中间罐；(4)中间罐液体PC进入蒸馏釜，蒸馏出的PC冷却后进入酯交换反应釜；(5)PC罐的液体PC、催化剂II、进入酯交换反应釜的喷射搅拌器的耦合分配器液体进口，蒸汽压缩机的MA蒸汽、DMC蒸汽，新鲜的汽化MA进入耦合分配器的气体进口，于酯交换反应釜进行酯交换反应；酯交换反应釜蒸馏出的轻组分冷却后进入粗DMC罐；(6)粗DMC罐的粗DMC进入酯交换反应釜的分馏柱和超重力精馏机I，超重力精馏机I顶部蒸馏出的MA蒸汽、DMC蒸汽进入蒸汽压缩机；超重力精馏机I再沸器下部采出精DMC。5.根据权利要求4所述碳酸二甲酯生产方法，其特征在于：所述方法还包括步骤(7)，酯交换反应釜下部的重组分连续进入粗1,2
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PG罐，粗1,2
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PG罐的粗1,2
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PG经粗1,2
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PG泵连续进入脱轻塔，脱出的轻组分MA蒸汽、DMC蒸汽进入蒸汽压缩机，脱轻塔再沸器下部的重组分连续进入超重力精馏机II顶部，超重力精馏机II顶部采出精1,2
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PG经冷凝器冷却进入精1,2
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PG罐，精1,2
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PG经精1,2
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PG泵部分作为超重力精馏机II顶部回流，部分采出；超重力精馏机II再沸器下部采出PC、1,2
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PG...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德喜，崔玮琳，王猛，高倩楠，刘文涛，范丽华，刘波，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：