本发明专利技术涉及锂电池电解液领域，具体涉及一种电子级碳酸二甲酯的制备方法和制备装置，包括悬浮结晶器、固液分离器、静态结晶器和脱水塔；悬浮结晶器依次通过固液分离器和静态结晶器与脱水塔连接；DMC粗品通过悬浮结晶、固液分离、静态结晶和脱水的步骤得到电子级DMC。与现有技术相比，本发明专利技术结合悬浮结晶和静态结晶对DMC粗品进行提纯，针对碳酸二甲酯的物性，充分利用二种结晶方式的工艺特点，实现电子级DMC的生产，使产品中甲醇含量低于20ppm，水含量低于20ppm，碳酸二甲酯的含量不低于99.99wt％；又在工艺中设置多处物料循环，使得最终电子级DMC中碳酸二甲酯的收率达到80％以上。DMC中碳酸二甲酯的收率达到80％以上。DMC中碳酸二甲酯的收率达到80％以上。
【技术实现步骤摘要】
一种电子级碳酸二甲酯的制备方法和制备装置
[0001]本专利技术涉及锂电池电解液领域，具体涉及一种电子级碳酸二甲酯的制备方法和制备装置。
技术介绍
[0002]20世纪90年代后期，绿色化学的兴起为人类解决化学工业对环境污染问题提供了有效的手段。根据绿色化学的观点，治污的根本应从生产的始端入手，即从原料开始就采用无毒或低毒原料、生产、过程尽可能采用不产生污染物的生产工艺。在这一背景之下，碳酸二甲酯(Dimethyl carbonate，简称DMC)便以一种“绿色中间体”的形象得到了新生。DMC毒性很低，欧洲在1992年将它列为无毒化学品。作为一种新型的绿色化学品，DMC本身已经可以通过甲醇的氧化羰基化实现绿色化生产。DMC的分子结构为CH3O
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CO
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OCH3，因结构中有甲基、羰基和甲氧基等基团，因此在有机合成中作为羰基化、甲基化、甲酯化等试剂，其作用越来越引人注目。进入21世纪后，随着电动汽车行业的兴起，高品质电解液的需求也随之增加。DMC具有溶解能力强、性质稳定、毒性小，是优良的电解液配方之一。
[0003]GB/T 33107
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2016中规定，电子级碳酸二甲酯中碳酸二甲酯的含量需达到99.99wt％以上，并且其中甲醇含量需低于20ppm，水分含量需低于30ppm，目前已有一些企业要求电子级碳酸二甲酯中的水分含量需低于20ppm。
[0004]目前，可以生产碳酸二甲酯的工艺有光气甲醇法、甲醇氧化羰基化法、酯交换法、尿素醇解法以及二氧化碳甲醇法，其中酯交换法以及尿素醇解法已经进入工业化应用阶段。此外值得注意的是，在煤制乙二醇工艺中会副产约2％左右的碳酸二甲酯，2019年我国煤制乙二醇的产量达到449万吨，每年副产约7～8万吨的碳酸二甲酯，因此从乙二醇工艺中回收并生产电子级碳酸二甲酯是当前的研究热点之一。
[0005][0006]中国专利CN111454152A公开了电子级碳酸二甲酯的制备方法及其制备装置，包括：1)将碳酸丙烯酯和甲醇混合，在甲醇钠催化作用下进行酯交换反应，得到碳酸二甲酯/甲醇共沸物；2)将碳酸二甲酯/甲醇共沸物采用分子筛膜进行分离，得到甲醇和碳酸二甲酯粗品；3)将碳酸二甲酯粗品进行精馏，得到纯度≥99.7％的工业级碳酸二甲酯；4)将纯度≥99.7％的工业级碳酸二甲酯依次进行降温结晶、升温发汗和熔化，得到电子级碳酸二甲酯。但该专利的流程复杂、工艺步骤多，精馏能耗高，并且分子筛膜的处理量通常较小，容易堵塞，需要频繁更换，进一步增加工艺费用，经济效益较低。
[0007]中国专利CN111704545A公开了熔融结晶分离碳酸二甲酯甲醇共沸物的方法及其应用，具体为将碳酸二甲酯含量为25％
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35％的碳酸二甲酯甲醇共沸物通入熔融结晶装置，通过降温使碳酸二甲酯以结晶形式析出，然后经升温发汗，使碳酸二甲酯晶体发生部分熔融，排除结晶过程中包藏的杂质，进一步纯化碳酸二甲酯，最终获得高纯度碳酸二甲酯产品及低浓度结晶母液。其中碳酸二甲酯自共沸体系中结晶温度为
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20至
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40℃，结晶段操作平衡温度为
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50至
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60℃；碳酸二甲酯产品纯度为99.9％
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99.999％，结晶母液浓度为5％
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15％。但该专利的碳酸二甲酯产品未考虑电子级碳酸二甲酯中对甲醇含量和水含量的限制，且生产工艺中结晶温度低，导致工艺的设备投资和能耗均较高，并会降低工艺安全性。
[0008]中国专利CN111704547A公开了热泵精馏熔融结晶耦合生产碳酸二甲酯的装置及方法，包括反应精馏塔、熔融结晶器、甲醇回收塔，原料及催化剂进入反应精馏塔生成碳酸二甲酯及副产物，副产物由塔釜采出进行收集处理，碳酸二甲酯和甲醇共沸体系由塔顶采出，进入熔融结晶器经熔融结晶分离获得高纯碳酸二甲酯产品，结晶母液进入甲醇回收塔进行分离回收甲醇。其中反应精馏塔和甲醇回收塔均配备热泵系统回收塔顶汽相热量用于塔釜再沸器的加热。该专利虽采用热泵技术以降低能耗，但精馏的能耗仍然较高，此外，该专利采用的反应精馏的原料中含有大量甲醇，虽然设置了甲醇回收塔，但难以达到电子级碳酸二甲酯的要求，且未对碳酸二甲酯产品中水含量进行限定，难以获得电子级碳酸二甲酯。工艺中的熔融结晶需
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40～
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50℃的低温冷源，会导致工艺的设备投资和能耗均较高，并降低工艺安全性。
[0009]中国专利CN109970565A公开了加压法耦合熔融结晶精制电池液级碳酸二甲酯的工艺，步骤如下(1)物料预热：煤制乙二醇产物先进常压T1脱轻塔，T1脱轻塔塔顶脱掉甲缩醛和甲酸甲酯部等轻组分，T1脱轻塔塔底脱掉部分碳酸二甲酯和草酸二甲酯，靠近塔进料口上部侧线采出甲醇和DMC混合进入T2加压塔；(2)T1塔侧线采出DMC共沸物进入T2加压塔，通过加压精馏塔顶得到DMC含量15
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18％左右的DMC共沸物，塔釜得到99.5％以上DMC；(3)99.5％的碳酸二甲酯进入后面降膜熔融结晶装置，经过冷冻、发汗和溶解得到99.99％的电池液级碳酸二甲酯。但该专利中T1脱轻塔中需要30
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50的回流比，能耗高；T2加压塔为非常压操作，提高设备投资，并会降低工艺的安全性。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种电子级碳酸二甲酯的制备方法和制备装置，实现了满足GB/T 33107
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2016规定的电子级碳酸二甲酯的低能耗、高纯度的生产。
[0011]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0012]本专利技术第一方面提供了一种电子级碳酸二甲酯的制备装置，包括悬浮结晶器、固液分离器、静态结晶器和脱水塔；
[0013]所述的悬浮结晶器依次通过固液分离器和静态结晶器与脱水塔连接。
[0014]进一步地，所述的固液分离器为带有洗涤功能的真空转鼓过滤器、卧式多级推料离心机或洗涤塔。
[0015]进一步地，所述的静态结晶器包括箱体和内件；所述的箱体除上部盖板外其它面由单边枕式板波纹换热板构成，其中枕式面朝向物料侧；所述的内件由枕式板波纹换热板束构成。
[0016]单边枕式板波纹换热板结构为由2张板片形成，一张为平板厚板，另一张为有波浪形板通过点焊、边焊形成的一边平整一边带有曲面的板对。
[0017]枕式板波纹换热板束结构为2张板片通过点焊和边焊形成的2边带有波浪状的板对。
[0018]进一步地，所述的脱水塔内装填有脱水剂，所述的脱水剂为4A分子筛、5A分子筛、
硅胶和活性氧化铝中的一种或多种，优选地，所述的脱水剂为4A分子筛或者硅胶。
[0019]进一步地，所述的制备装置还包括有若干个储槽，分别为原料槽、母液槽、熔料槽、成品储槽和最终成品槽，分别用于储存DMC粗品、母液、晶体、高纯DMC和电子级DMC。
[0020]本专利技术第二方面提供了一种电子级碳酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电子级碳酸二甲酯的制备装置，其特征在于，包括悬浮结晶器(1)、固液分离器(2)、静态结晶器(3)和脱水塔(4)；所述的悬浮结晶器(1)依次通过固液分离器(2)和静态结晶器(3)与脱水塔(4)连接。2.根据权利要求1所述的一种电子级碳酸二甲酯的制备装置，其特征在于，所述的固液分离器(2)为带有洗涤功能的真空转鼓过滤器、卧式多级推料离心机或洗涤塔。3.根据权利要求1所述的一种电子级碳酸二甲酯的制备装置，其特征在于，所述的静态结晶器(3)包括箱体和内件；所述的箱体除上部盖板外其它面由单边枕式板波纹换热板构成，其中枕式面朝向物料侧；所述的内件由枕式板波纹换热板束构成。4.根据权利要求1所述的一种电子级碳酸二甲酯的制备装置，其特征在于，所述的脱水塔(4)内装填有脱水剂，所述的脱水剂为4A分子筛、5A分子筛、硅胶和活性氧化铝中的一种或多种。5.一种采用权利要求1
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4中任一所述装置制备电子级碳酸二甲酯的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将DMC粗品通入悬浮结晶器(1)内，进行悬浮结晶，得到浆料；S2：由步骤S1得到的浆料进入固液分离器(2)，进行固液分离，得到母液和晶体；S3：由步骤S2得到的母液分为两部分，一部分母液返回至悬浮结晶器(1)，另一部分母液作为废液排出；将步骤S2得到的晶体熔融后得到初始结晶物料，并将其分为两部分，一部分初始结晶物料作为洗涤液输送至固液分离器(2)，另一部分初始结晶物料进入静态结晶器(3)；S4：由步骤S3得到的另一部分初始结晶物料输入静态结晶器(3)后，结晶，发汗，全部熔融，得到高纯DMC；S5：由步骤S4得到的高纯DMC进入脱水塔(4)，进行脱水，得到电子级DMC；S6：由步骤S5得到的电子级DMC分为两部分，一部分电子级DMC作为循环物料与由步骤S4得到的高纯DMC混合进入脱水塔(4)，另一部分电子级DMC作为出料产品出料。6.根据权利要求5所述的一种电子级碳酸二甲酯的制备方法，其特征在于，步骤S1包括如下的一项或多项：(i)所述的DMC粗品中DMC含量为95～99.5wt％；(ii)所述的悬浮结晶器(1)内的物料温度为
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5～3.5℃；(iii)所述的悬浮结晶器(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁超，余圣婴，黄婷，孙苑洱，周叶红，
申请(专利权)人：德艾柯工业技术江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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