一种采用管道连续反应器制备碳酸甲乙酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用管道连续反应器制备碳酸甲乙酯的方法，该方法以二氧化碳、甲醇和乙醇为原料通过管道连续催化反应器制备碳酸甲乙酯，然后通过精馏分离提纯碳酸甲乙酯及副产物碳酸二乙酯。该方法的碳酸甲乙酯综合选择性高达到80～90％，获得的碳酸甲乙酯达到电子级纯度。子级纯度。

【技术实现步骤摘要】
一种采用管道连续反应器制备碳酸甲乙酯的方法


[0001]本专利技术属于化工领域，具体涉一种采用管道连续催化反应器制备碳酸甲乙酯的方法。

技术介绍

[0002]碳酸甲乙酯(Methyl Ethyl Carbonate，简称MEC)，无色透明液体，是一种优良的溶剂，碳酸甲乙酯由于其分子结构中同时具有甲基和乙基，所以其兼有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)的特性，可与醇、酯、酚以及胺等反应，适用于多种有机反应。而且由于碳酸甲乙酯的粘度小，介电常数高，对锂盐的溶解性强，因此其是一种优良的锂离子电池电解质溶剂，能够提高电池的能量密度和放电容量，更能够提高电池的安全性能以及使用寿命。除此之外，良好的低温使用性能也是其作为电解液的优势。
[0003]现有制备碳酸甲乙酯的技术路线有很多，主要有光汽发、氧化羰化法、酯交换法三种，目前国内通常采用酯交换法来合成碳酸甲乙酯，而酯交换法合成碳酸甲乙酯又分为以下几种：碳酸二乙酯与甲醇酯交换、碳酸二甲酯与乙醇酯交换、碳酸二甲酯与碳酸二乙酯交换。
[0004]目前，所有的碳酸甲乙酯合成方法中主要以酯交换法为主流合成路线，但酯交换法的原料碳酸二甲酯需通过碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯经过甲醇酯交换来合成，而碳酸乙烯酯又需要通过环氧乙烷和二氧化碳反应来制备，上述反应路线需分段进行，各个阶段反应物转化率及产物选择性低，同时由于各个阶段都需要对各产物进行复杂精馏分离操作，工业生产过程能耗大，运行成本增加。醇酯交换法反应从最初原材料到产品，流程长，收率不高。
[0005]通过对比分析以及实际生产经验发现碳酸甲乙酯的合成目前存在以下问题：
[0006]1)从甲醇、乙醇等原料至碳酸甲乙酯产品的合成路线较长，反应物转化率及产物选择性低；
[0007]2)各阶段产物均需进行复杂精馏分离，能耗高。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种采用管道连续催化反应器制备碳酸甲乙酯的方法，该方法以二氧化碳、甲醇和乙醇为原料通过管道连续催化反应器制备碳酸甲乙酯，然后通过精馏分离提纯碳酸甲乙酯及副产物碳酸二乙酯和碳酸二甲酯。该方法的碳酸甲乙酯综合选择性高达到80～90％，获得的碳酸甲乙酯达到电子级纯度99.9％以上。
[0009]为实现本专利技术的目的，提供如下实施方案：
[0010]在一实施方案中，本专利技术一种采用管道连续反应器制备碳酸甲乙酯的方法，包括以下过程：
[0011]1)将二氧化碳、甲醇、乙醇加入到管道反应器中，在催化剂存在下进行连续反应，得到反应混合物，所述催化剂由三氧化二铝、磷酸锆、氧化铈和镍组成，其中，甲醇与乙醇的
质量比为0.9～1.2:1.1～1.5，二氧化碳与甲醇和乙醇总量的质量比为3～5:2～3；
[0012]2)将反应混合物加入到精馏塔精馏，分离出产物碳酸甲乙酯和副产物碳酸二乙酯。
[0013]上述本专利技术的方法，过程1)中，所述催化剂组成重量比：三氧化二铝：磷酸锆：氧化铈：镍＝0.4～0.6:0.2～0.3:0.15～0.2:0.1～0.2，更优选为0.5:0.2:0.2:0.1或0.4:0.3:0.2:0.1，管道的压力为3～5Mpa，反应温度90～150℃，未反应完的CO2从管道反应器出来后经净化后返回到管道反应器中继续参加反应。本文中“管道反应器”又称“管道连续反应器”或管道连续催化反应器。
[0014]在上述实施方案中，本专利技术的方法，所述精馏包含：
[0015]a)将反应混合物输入到第一精馏塔中精馏，第一精馏塔塔底采出物输入到第二精馏塔再精馏，塔顶馏出物即为碳酸甲乙酯，塔底采出物流为碳酸二乙酯；
[0016]b)将第一精馏塔顶部采出物输入到第三精馏塔中精馏，塔顶采出组分为碳酸二甲酯、甲醇、乙醇和水，塔底采出物流为碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和水；
[0017]任选的，
[0018]c)第三精馏塔的塔顶采出组分返回到管道连续反应器中继续参加反应。
[0019]上述本专利技术的方法，所述第一精馏塔，塔板数40～60块，塔顶温度72～76℃、塔釜温度108～112℃，回流比R3～6；所述第二精馏塔，塔板数为50～70块，塔顶温度106.9℃，塔釜温度124～130℃，回流比R4～6；所述第三精馏塔，塔板数30
‑
50块，塔顶温度68～72℃，塔釜温度96～100℃，回流比R2～5。
[0020]8、如权利要求8所述的方法，所述第一精馏塔，塔板数50块，塔顶温度74
±
1℃、塔釜温度109
±
1℃，回流比R＝4；所述第二精馏塔，塔板数为60块，塔顶温度106
±
1℃，塔釜温度127
±
1℃，回流比R＝5；所述第三精馏塔，塔板数40块，塔顶温度70
±
1℃，塔釜温度98
±
1℃，回流比R＝3。
[0021]在上述实施方案中，本专利技术的方法，进一步将第三精馏塔塔顶采出的组分返回到管道连续反应器中继续参加反应。
[0022]在一具体实施方案中，本专利技术的一种采用管道连续反应器制备碳酸甲乙酯的方法，包括以下步骤：
[0023]1)在管道连续反应器放置催化剂，所述催化剂主要由三氧化二铝、磷酸锆、氧化铈和镍组成，其重量组成比为0.6:0.2～0.3:0.15～0.2:0.1～0.2；
[0024]2)CO2通过加压后，从管道反应器中下部进入，原料甲醇、乙醇(质量比为0.9～1.2:1.1～1.5)按照比例混合后从管道反应器中上部泵入，其中，CO2与甲醇和乙醇混合醇(包含从第三精馏塔即T3塔顶馏出后返回管道反应器的甲醇、乙醇)的质量比为3～5:2～3；
[0025]3)设置管道反应器操作压力为3～5Mpa，反应温度90～150℃；
[0026]4)未反应完的CO2从管道反应器顶部出来后，通过闪蒸罐V1脱杂后，返回管道器继续参加反应，反应获得的反应混合物主要由质量分数碳酸甲乙酯40～44％、碳酸二乙酯10～14％、碳酸二甲酯13～17％、甲醇12～16％、乙醇9～13％和水3～7％构成；
[0027]5)管道反应器流出的反应混合物从第一精馏塔(即精馏塔T1)中部输入，进料位置在15～35块塔板上；
[0028]6)精馏塔T1操作压力为常压，塔板数40～60块，塔顶温度72～76℃、塔釜温度108
～112℃，回流比R＝3～6，塔顶采出组分为碳酸甲乙酯4～8％、DMC29～33％、甲醇27～31％、乙醇20～24％和水8～10％，塔底采出物为碳酸甲乙酯74～80％、DEC19～25％和微量水；
[0029]7)精馏塔T1的塔底采出物从第二精馏塔(即精馏塔T2)中部输入，进料位置在25～45块塔板上，精馏塔T2操作压力为常压，塔板数为50～70块，塔顶温度106.9℃、塔釜温度124～130℃，回流比R＝4～6，塔顶采出物组分为碳酸甲乙酯，纯度为99.99～99.999％、含水0.01～0.001％。塔底采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用管道连续反应器制备碳酸甲乙酯的方法，包括以下过程：1)将二氧化碳、甲醇、乙醇加入到管道反应器中，在催化剂存在下进行连续反应，得到反应混合物，所述催化剂由三氧化二铝、磷酸锆、氧化铈和镍组成，其中，甲醇与乙醇的质量比为0.9～1.2:1.1～1.5，二氧化碳与甲醇和乙醇总量的质量比为3～5:2～3；2)将反应混合物加入到精馏塔精馏，分离出产物碳酸甲乙酯和副产物碳酸二乙酯。2.如权利要求1所述的方法，过程1)中，所述催化剂组成重量比：三氧化二铝：磷酸锆：氧化铈：镍＝0.4～0.6:0.2～0.3:0.15～0.2:0.1～0.2。3.如权利要求2所述的方法，所述的三氧化二铝：磷酸锆：氧化铈：镍的重量比为0.5:0.2:0.2:0.1或0.4:0.3:0.2:0.1。4.如权利要求1所述的方法，过程1)中，管道的压力为3～5Mpa，反应温度90～150℃。5.如权利要求1所述的方法，过程1)中，未反应完的CO2从管道反应器出来后经净化后返回到管道反应器中继续参加反应。6.如权利要求1所述的方法，所述精馏包含：a)将反应混合物输入到第一精馏塔中精馏，第一精馏塔塔底采出物输入到第二精馏塔再精馏，塔顶馏出物即为碳酸甲乙酯，塔底采出物...

【专利技术属性】
技术研发人员：何睿鸣，彭丽华，张月娥，
申请(专利权)人：重庆微而易科技有限公司，
类型：发明
国别省市：