一种生产高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的工艺方法技术

本发明专利技术公开一种生产高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的工艺方法，原料碳酸二甲酯与乙醇进入装填有固体催化剂的预反应器，预反应产物进入反应精馏塔发生反应与分离，反应精馏塔中装填有填充固体催化剂的催化填料；反应精馏塔塔顶产物为碳酸二甲酯与甲醇的共沸物，反应精馏塔塔底为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的混合物；碳酸二甲酯与甲醇共沸物的分离通过高压塔与低压塔完成，其中碳酸二甲酯粗产品从高压塔塔釜采出，甲醇产品从低压塔塔釜采出，碳酸二甲酯粗产品进入碳酸二甲酯提纯塔进一步精制；反应精馏塔釜采出进入碳酸二甲酯分离塔与碳酸二乙酯分离塔，在碳酸二乙酯塔顶与塔底分别得到高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯产品。底分别得到高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯产品。底分别得到高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯产品。

【技术实现步骤摘要】
一种生产高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的工艺方法


[0001]本专利技术涉及电池电解液高纯溶剂领域，涉及高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的生产方法，具体为一种生产高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的工艺方法。

技术介绍

[0002]碳酸甲乙酯作为不对称的有机酸酯，还可以充当精细化工中间体并与醇、酚、胺及酯发生反应，具有广泛的应用前景，而且由于分子结构的不对称性使其作为油漆、纤维素以及树脂等的溶剂方面也具有明显的优越性。碳酸二乙酯作为环保友好的汽油添加剂，可以显著增加汽油的辛烷值，而且可以代替光气和卤代乙烷作为羰基化和乙基化反应的试剂。近年来，高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯作为锂离子电池电解液重要溶剂，其生产工艺方法成为关注对象。
[0003]生产碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的通用方法是酯交换方法：即采用乙醇与碳酸二甲酯第一步酯交换生成碳酸甲乙酯，碳酸甲乙酯与乙醇通过第二步酯交换生成碳酸二乙酯。但是连串反应为热力学平衡受限的反应，因此采用反应精馏可以有效强化反应与分离过程。传统的碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯生产工艺采用甲醇钠或乙醇钠作为均相催化剂，但是甲醇钠或乙醇钠的失活与固废产生给环保造成很大压力。而且生产过程中由于碳酸二甲酯与甲醇、碳酸二甲酯与乙醇、碳酸甲乙酯与乙醇共沸物的存在使得分离过程高能耗且产物碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的收率过低。电池级碳酸酯对于碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的纯度要求大于99.99％，因此对当前的工艺过程提出了挑战。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯过程收率低、纯度制约以及过程能耗高等难题，本专利技术旨在提出一种生产高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的工艺方法，该方法具有碳酸甲乙酯收率高、过程能耗低，产品碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的纯度能够满足电池电解液溶剂的高纯要求。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提出的技术方案如下：本专利技术公开一种生产高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的工艺方法，原料碳酸二甲酯与乙醇进入装填有固体催化剂的预反应器，预反应产物进入反应精馏塔同时发生反应与分离，反应精馏塔中装填有填充固体催化剂的催化填料。反应精馏塔塔顶产物为碳酸二甲酯与甲醇的共沸物，反应精馏塔塔底为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的混合物。碳酸二甲酯与甲醇共沸物的分离通过高压塔与低压塔完成，其中碳酸二甲酯粗产品从高压塔塔釜采出，甲醇产品从低压塔塔釜采出，碳酸二甲酯粗产品进入碳酸二甲酯提纯塔进一步精制。反应精馏塔釜采出进入碳酸二甲酯分离塔与碳酸二乙酯分离塔实现碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯之间的分离。
[0006]本专利技术的技术特征在于：本专利技术采用了1台预反应器、1个反应精馏塔、四个精馏塔实现了高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的生产。
[0007]在本专利技术中，采用变压精馏实现碳酸二甲酯与甲醇共沸物的分离，其中高压塔的
操作压力优选为800
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1200Kpa，低压塔的压力优选为50
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150Kpa，且低压塔中采用热泵精馏，高压塔塔顶冷凝器与反应精馏塔再沸器进行热集成。
[0008]在本专利技术中碳酸二甲酯与碳酸甲乙酯分离塔操作压力优选为20
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50Kpa、碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯分离塔操作压力优选为50
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150Kpa，碳酸二甲酯与碳酸甲乙酯分离塔塔釜再沸器和碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯分离塔塔顶冷凝器之间进行热集成。
[0009]在本专利技术中，预反应器中装填固体催化剂，反应精馏塔中间段为填充固体催化剂的催化填料，其中固体催化剂优选为碱金属氧化物MgO/HZSM
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5，强酸型离子交换树脂Lewatit K1221、Nafion SAC
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13，采用聚乙二醇包覆的改性K2CO3。
[0010]在本专利技术中，反应精馏塔中公共精馏段塔板数优选为3
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40块，反应精馏段塔板数优选为2
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40块，公共提馏段塔板数优选为4
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30块。碳酸二甲酯与甲醇分离高压塔塔板数优选为5
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80块，碳酸二甲酯与甲醇分离低压塔塔板数优选为5
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80块。碳酸二甲酯与碳酸甲乙酯分离塔塔板数优选为5
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50块，碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯提纯塔塔板数优选为5
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100块。碳酸二甲酯提纯塔塔板数优选为5
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50块。
[0011]在本专利技术中所述碳酸二甲酯提纯塔中，高纯碳酸二甲酯从提纯塔的侧线采出后返回预反应器进行循环利用。
[0012]在本专利技术中进料中碳酸二甲酯与乙醇的摩尔比优选为0.5∶1～1∶2，碳酸二甲酯在预反应器中的单程转化率为20％～50％，碳酸甲乙酯在预反应器中的单程收率为15％
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30％，碳酸二乙酯在预反应器中的单程收率为3％
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15％，碳酸甲乙酯在预反应器中的选择性为60％
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95％，碳酸二乙酯在预反应器中的选择性10％
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40％。碳酸二甲酯在反应精馏塔中单程转化率为30％
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60％，碳酸甲乙酯在反应精馏塔中的单程收率为30％
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50％，碳酸二乙酯在反应精馏塔中的单程收率为5％
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20％，碳酸甲乙酯在反应精馏塔中的选择性为60％
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95％，碳酸二乙酯在反应精馏塔的选择性10％
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40％。碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的的纯度为大于等于99.99％。
[0013]本专利技术的有益效果在于：
[0014]1、本专利技术采用预反应器与反应精馏结合进行碳酸二甲酯与乙醇的连串反应，中间产物碳酸甲乙酯的收率与选择性显著提升。
[0015]2、本专利技术中反应原料乙醇的转化率为100％，避免了乙醇
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碳酸二甲酯共沸物、乙醇
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碳酸甲乙酯共沸物的形成，简化了后续反应产物与原料的的分离流程。
[0016]3、本专利技术在碳酸二甲酯与甲醇的变压精馏分离过程中低压分离塔采用了热泵精馏，在碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯分离过程中采用了热集成，大幅降低了过程能耗。
[0017]4、本专利技术在预反应器和反应精馏塔中均采用非均相催化剂，能够有效避免均相催化剂甲醇钠或乙醇钠带来的环保问题与反应失活问题。
[0018]5、本专利技术得到的高纯碳酸酯能够满足电池电解液中溶剂的纯度要求。
附图说明
[0019]图1为生产高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的流程示意图。其中R101
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预反应器，T101
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反应精馏塔，T102
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碳酸二甲酯与甲醇分离高压塔，T103
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碳酸二甲酯与甲醇分离低压塔，T104
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碳酸二甲酯与碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯分离塔，T105
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碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯分
离塔，T106
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碳酸二甲酯提纯塔，HI
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1为T101再沸器与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生产高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的工艺方法，其特征在于使用预反应器、反应精馏塔、碳酸二甲酯回收塔、碳酸二甲酯与碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯分离塔、碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯分离塔、碳酸二甲酯与甲醇分离高压塔、碳酸二甲酯与甲醇分离低压塔实现高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的生产；其中预反应器中实现碳酸二甲酯与乙醇的初步反应，在反应精馏塔中实现碳酸二甲酯与乙醇进一步反应，在反应精馏塔中装填有填充催化剂的催化填料；反应精馏塔的塔顶产物主要为碳酸二甲酯与甲醇混合物，进入碳酸二甲酯与甲醇分离高压塔、碳酸二甲酯与甲醇分离低压塔实现碳酸二甲酯与甲醇产品的分离，碳酸二甲酯与甲醇分离高压塔塔釜产品进入碳酸二甲酯提纯塔进一步提纯，塔顶产品为碳酸二甲酯与甲醇共沸物，侧线为高纯碳酸二甲酯循环返回预反应器，塔釜为碳酸二甲酯高沸物；反应精馏塔塔底产物为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯混合物，混合物进入碳酸二甲酯与碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯分离塔，塔顶产物为碳酸二甲酯返回预反应器，塔底产物为碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合物；碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的混合物进入碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯分离塔实现碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的分离，塔顶产物为碳酸甲乙酯，塔底产物为碳酸二乙酯。2.根据权利要求1中所述的生产高纯碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的工艺方法，其特征在于预反应器与反应精馏塔中催化填...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖晓龙，刘柏彤，刘伯潭，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：