一种合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置及方法，环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)与CO2经物料混合器混合后进入列管反应器中，在催化剂的催化作用下进行反应生成碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)粗品，碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)粗品依次经过脱除轻组分、脱除重组分和精制后得到电子级产品碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)。本发明专利技术所采用的催化剂是树脂催化剂，不溶解于水，不溶解于有机溶剂或无机溶剂，不分解出金属离子，不与反应体系中的原料如二氧化碳或EO/PO发生化学反应，用于催化合成EO/PO与CO2的化学反应，高效环保，安全可靠。安全可靠。安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置及方法，属于化工合成


技术介绍

[0002]碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)是碳酸酯家族即电子化学品家族两个基础材料，主要用于新能源汽车电池中的化学溶剂，是目前所知的最具绿色环保概念的化学溶剂。目前合成这两种酯的主要方法包括光气法、尿素醇解法、卤代醇法：
[0003]光气法的成本高、毒性大，逐步被淘汰；尿素醇解法因为付出大量氨气，难以回收利用，也不受欢迎；卤代醇法同样副产卤化物，又非环保工艺，现已逐步被淘汰。
[0004]目前，直接合成单一产物—碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的优点比较多，就直接合成工艺而言，又有甲醇钾、甲醇钠法(包括乙醇钾、乙醇钠及其离子液法)、固体碱法。但是，用环氧类物质如EO/PO与二氧化碳直接合成EC/PC,其催化剂如使用甲醇钾或乙醇钾或其离子液，这些金属离子直接与二氧化碳生产碳酸盐而产生沉淀，在装置运行过程中会堵塞管道而发生安全事故，固体碱法同样遇水而分解出金属离子，而发生以上同样的问题。
[0005]本专利技术是用二氧化碳与环氧乙烷或环氧丙烷在树脂催化剂的作用下，采用列管固定床技术直接合成单一产物—碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯，物料分配均匀，产品单一且纯净，符合电子级产品要求，工艺环保，安全可靠；一举克服了以上技术路线的诸多缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯直接合成的装置及方法，本专利技术所采用的催化剂是树脂催化剂，不溶解于水，不溶解于有机溶剂或无机溶剂，不分解出金属离子，不与反应体系中的原料如二氧化碳或EO/PO发生化学反应，用于催化合成EO/PO与CO2的化学反应，高效环保，安全可靠。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术首先提供一种合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的方法，包括以下步骤：
[0009]环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)与CO2混合后在催化剂的催化作用下进行反应生成碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)粗品，碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)粗品依次经过脱除轻组分、脱除重组分和精制后得到电子级产品碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)。
[0010]上述技术方案中，所述的方法具体包括以下步骤：
[0011](1)催化合成：
[0012]CO2由进料口I
‑
1进入到物料混合器中，环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)由进料口I
‑
2进入到物料混合器中，混合后由进料口II进入到列管反应器中，在其内催化剂的催化作用下进行反应，产物由出料口II排出且由进料口III进入闪蒸罐中；
[0013](2)闪蒸分离：
[0014]产物由进料口III进入到闪蒸罐中进行闪蒸，顶部得到CO2、底部得到碳酸乙烯酯
(EC)或碳酸丙烯酯(PC)反应物；CO2由CO2排放口排出后经压缩机压缩后回流至物料混合器进行循环利用；碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)反应物由出料口III排出且由进料口IV进入到脱轻塔中；
[0015](3)脱除轻组分：
[0016]碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)反应物由进料口IV且经液体分布器均匀分布后进入到脱轻塔中进行脱轻反应，塔顶得到轻组分、塔底得到碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)粗品，轻组分由轻组分出口排出到尾气吸收系统中，碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)粗品由塔底的出料口IV排出且由进料口V进入到脱重塔中；
[0017](4)脱除重组分：
[0018]碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)粗品由进料口V且经液体分布器均匀分布后进入到脱重塔中进行脱重反应，塔顶得到碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)初级产品、塔底得到重组分，重组分由重组分出口排出到重组分回收系统中，碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)初级产品由塔顶的出料口V排出且由进料口VI进入到精制塔中；
[0019](5)精制：
[0020]碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)初级产品由进料口VI且经液体分布器均匀分布后进入到精制塔中进行精制，塔底得到碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)电子级产品，塔顶得到的尾气由尾气排放口排出到尾气回收系统中，碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)电子级产品由出料口VI排出进行采收。
[0021]上述技术方案中，步骤(1)中，所述的环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)与CO2的摩尔比为1：1.0
‑
10.0。
[0022]上述技术方案中，步骤(1)中，所述的环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)与CO2混合后，混合物进入列管反应器的体积空速为1000
‑
10000h
‑1，优选为3000
‑
8000h
‑1，进一步优选为5000
‑
8000h
‑1。
[0023]上述技术方案中，步骤(1)中，所述的列管反应器，反应温度为常温
‑
200℃，压力为常压
‑
10MPa。
[0024]上述技术方案中，步骤(1)中，所述的催化剂，包括以下重量份的的原料：1
‑
99份的聚合单体、0.1
‑
10份的交联剂、0.1
‑
5份的过氧化苯甲酰，0.1
‑
50份的硅氧烷、0.1
‑
100份的1％聚乙烯醇溶液、1
‑
50份的80#微晶蜡、1
‑
400份的氯甲醚、1
‑
100份的氯化锌、1
‑
50份的胺化剂、1
‑
100份的DMF、1
‑
100份的N
‑
乙基咪唑、1
‑
30份的聚环氧氯丙烷、1
‑
100份的无水乙醇。
[0025]上述技术方案中，所述的树脂催化剂优选包括以下重量份的的原料：50
‑
99份的聚合单体、0.5
‑
10份的交联剂、0.5
‑
5份的过氧化苯甲酰，0.5
‑
50份的硅氧烷、0.5
‑
100份的1％聚乙烯醇溶液、1
‑
50份的80#微晶蜡、5
‑
400份的氯甲醚、5
‑
100份的氯化锌、5
‑
50份的胺化剂、5
‑
100份的DMF、5
‑
100份的N
‑
乙基咪唑、5
‑
30份的聚环氧氯丙烷、5
‑
100份的无水乙醇。
[0026]上述技术方案中，所述的树脂催化剂进一步优选包括以下重量份的原料：80
‑
99份的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：环氧乙烷或环氧丙烷与CO2混合后在催化剂的催化作用下进行反应生成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯粗品，碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯粗品依次经过脱除轻组分、脱除重组分和精制后得到电子级产品碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)催化合成：CO2由进料口I
‑
1进入到物料混合器(1)中，环氧乙烷或环氧丙烷由进料口I
‑
2进入到物料混合器中，混合后由进料口II进入到列管反应器(2)中，在其内催化剂的催化作用下进行反应，产物由出料口II排出且由进料口III进入闪蒸罐(3)中；(2)闪蒸分离：产物由进料口III进入到闪蒸罐中进行闪蒸，顶部得到CO2、底部得到碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯反应物；CO2由CO2排放口排出后经压缩机(4)压缩后回流至物料混合器进行循环利用；碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯反应物由出料口III排出且由进料口IV进入到脱轻塔中；(3)脱除轻组分：碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯反应物由进料口IV且经液体分布器均匀分布后进入到脱轻塔中进行脱轻反应，塔顶得到轻组分、塔底得到碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯粗品，轻组分由轻组分出口排出到尾气吸收系统中，碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯粗品由塔底的出料口IV排出且由进料口V进入到脱重塔中；(4)脱除重组分：碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯粗品由进料口V且经液体分布器均匀分布后进入到脱重塔中进行脱重反应，塔顶得到碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯初级产品、塔底得到重组分，重组分由重组分出口排出到重组分回收系统中，碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯初级产品由塔顶的出料口V排出且由进料口VI进入到精制塔中；(5)精制：碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯初级产品由进料口VI且经液体分布器均匀分布后进入到精制塔中进行精制，塔底得到碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯电子级产品，塔顶得到的尾气由尾气排放口排出到尾气回收系统中，碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯电子级产品由出料口VI排出进行采收。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的环氧乙烷或环氧丙烷与CO2的摩尔比为1：1.0
‑
10.0；所述的环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)与CO2混合后，混合物进入列管反应器的体积空速为1000
‑
10000h
‑1。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的催化剂，包括以下重量份的的原料：1
‑
99份的聚合单体、0.1
‑
10份的交联剂、0.1
‑
5份的过氧化苯甲酰，0.1
‑
50份的硅氧烷、0.1
‑
100份的1％聚乙烯醇溶液、1
‑
50份的80#微晶蜡、1
‑
400份的氯甲醚、1
‑
100份的氯化锌、1
‑
50份的胺化剂、1
‑
100份的DMF、1
‑
100份的N
‑
乙基咪唑、1
‑
30份的聚环氧氯丙烷、1
‑
100份的无水乙醇。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的聚合单体为苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物；所述的交联剂为二乙烯苯、二丙烯苯、TAIC中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物；所述的硅氧烷，
结构式为(R2SiO)x，其中：x＝1
‑
10，R是CH3‑
、CH3CH2‑
、
‑
CH2‑
、
‑
CH
‑
等烷基基团中的任意一种或几种；所述的胺化剂为二甲胺、三甲胺、联胺、六亚甲基四胺、多乙烯多胺中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的催化剂，是通过下述方法制备得到：
①
聚合反应：将1
‑
99份的聚合单体、0.1
‑
10份的交联剂、0.1
‑
50份的硅氧烷、0.1
‑
5份的过氧化苯甲酰和1
‑
50份的80#微晶蜡混合均匀，加入0.1
‑
100份的1％聚乙烯醇溶液中，在40
‑
105℃、常压下进行聚合反应，反应4
‑
55h得到大孔白球，控制大孔白球交联度为5
‑
10％，抽提除去80#微晶蜡，...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛进池，郭为磊，王磐，张美娟，
申请(专利权)人：凯瑞环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：