专利名称：用于碳酸二甲酯生产中的余热利用装置的制作方法
技术领域：
本发明属于精细化工技术领域，涉及一种用于碳酸二甲酯生产中的余热利用装 置，尤其是一种适用于大型碳酸二甲酯的生产线。
背景技术：
碳酸二甲酯是一种绿色有机化合物，可替代剧毒的光气、硫酸二甲酯作为羰基化 剂和甲基化剂，应用在农药、医药、聚碳酸酯和聚氨酯等的生产中；也可用作汽油添加剂以 提高汽油的辛烷值，还可用作涂料溶剂，因此碳酸二甲酯在工业生产中具有愈来愈高的应 用价值和重要的化工原料。目前国内碳酸二甲酯合成方法主要为酯交换法，是通过二氧化碳与环氧丙烷合成 碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯再与甲醇进行酯交换反应来制得，该合成反应同时联产丙二醇。该 反应是个原子利用率100%，零排放无污染的绿色工艺，反应方程式如下
0
H3C^-CH —CH3
Cat
CO,
o=c/
O
'CH,
CH3ONa
2CH,OH
CHs
CH3O
OH OH
CH,
CH3 在酯交换法合成碳酸二甲酯的生产过程中，由于甲醇与DMC是一个共沸组成，反 应后需要进行多次的常压、加压及减压分离甲醇、碳酸二甲酯、丙二醇的混合组分，才能得 到合格产品，特别是在反应精馏塔反应配料及塔釜补醇中加入的过量3 3. 5倍(质量比) 的甲醇，必须精馏纯度达到99. 5%以上才能循环利用，这一精制甲醇的过程需要消耗大量 的能量。图1表示现有酯交换法合成碳酸二甲酯工艺中分离混合组分，得到合格产品的分 离过程简图。现有的酯交换法生产碳酸二甲酯的工艺中，碳酸丙烯酯与甲醇在反应精馏塔 中一塔91酯交换合成后，在塔顶得到碳酸二甲酯与甲醇的共沸物，在塔底得到丙二醇与甲 醇的混合物等两种混合组分。将一塔91顶共沸物组分经加压蒸馏塔即二塔92分离后，二 塔92底得到的含量95wt%的粗碳酸二甲酯，送入碳酸二甲酯精馏塔即三塔93中进行常压 精馏，在三塔93顶将汽相温度88 90°C的碳酸二甲酯蒸汽经过冷凝器冷凝后，得到合格 的碳酸二甲酯产品。二塔92顶的甲醇与DMC共沸组成经过加压分离，由常压下质量比的 72 观变为82 18，成为温度120 125°C的粗甲醇蒸汽，这一部分蒸汽先经过一塔91 再沸器作为精馏反应的热源利用，再经过二塔92冷凝器冷凝后，送入甲醇常压精馏塔即四 塔94中常压精馏，将蒸出的四塔94顶共沸物冷凝收集后，送回二塔92再次加压分离，在四塔94釜得到的合格甲醇回原料混合罐中配料使用。将一塔91底的丙二醇与甲醇混合物 组分经初蒸后，送入丙二醇减压精馏塔中即五塔95进行减压精馏，在五塔95顶将汽相温 度120 125°C的丙二醇蒸汽经过冷凝器冷凝后，得到合格的丙二醇产品，送入丙二醇产品罐。在中国专利CN101157616A中，提出了将加压蒸馏塔即二塔92的塔顶镏出物作为 反应精馏塔即一塔91和碳酸二甲酯常压精馏塔即三塔93的热源，不再需要新鲜蒸汽加热， 以达到降低碳酸二甲酯合成和分离过程中能耗的目的。在中国专利CN101092365中，现有二氧化碳与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的工艺， 将环氧丙烷与催化剂按一定的比例混合送入反应器，再向反应器中通入过量的二氧化碳， 保持一定的反应温度、压力及反应时间，反应得到的粗品碳酸丙烯酯送入薄膜蒸发器减压 蒸发，上部蒸发冷却液即为合格的碳酸丙烯酯产品，下部浓缩液为催化剂循环利用。从上述的现有酯交换法合成碳酸二甲酯工艺过程中可以总结到，要得到纯度合格 的产品需要进行多次的蒸馏及冷凝操作，在每一个操作过程中均需要消耗大量的能量；特 别分离过程中产生的二次蒸汽能量没有回收利用，消耗能量高。
发明内容
为了克服上述技术缺点，本发明的目的是提供一种用于碳酸二甲酯生产中的余热 利用装置，因此节约了能源。为达到上述目的，本发明采取的技术方案是包含有碳酸二甲酯装置本体、换热器 III、换热器V、换热器VDI和循环泵，碳酸二甲酯装置本体设置为包含有反应精馏塔、冷却器 I、加压蒸馏塔、冷却器II、碳酸二甲酯常压精馏塔、冷却器III、甲醇常压精馏塔、冷却器IV、 再沸器IV、丙二醇减压精馏塔、冷却器V、丙碳蒸发器和冷却器通，丙碳蒸发器设置为分别 与导热油管连通，冷却器II、冷却器III、冷却器IV、冷却器V和冷却器VDI的冷却介质管路设 置为分别与循环水管连通，碳酸二甲酯常压精馏塔顶蒸发物料管道设置为与换热器III物料 被冷却管路和冷却器III物料作为加热介质管路连通，丙二醇减压精馏塔顶蒸发物料管道设 置为与换热器V物料被冷却管路和冷却器V物料作为加热介质管路连通，丙碳蒸发器顶蒸 发物料管道设置为与换热器VDI物料作为加热介质管路和冷却器VDI物料被冷却管路连通，甲 醇常压精馏塔底、循环泵与换热器VDI的甲醇被加热管道、换热器III的被加热甲醇管道和换 热器V的被加热甲醇管道设置为组成连通的闭合回路，再沸器IV的热媒管道、再沸器I的 热媒管道、冷却器II的物料被冷却管道、加压蒸馏塔设置为组成连通的回路。甲醇常压精馏塔通过换热器III、换热器V和换热器通，利用循环泵，对碳酸二甲酯 常压精馏塔、丙二醇减压精馏塔和丙碳蒸发器产生的余热进行强制交换，甲醇常压精馏塔 通过再沸器IV，对加压蒸馏塔顶的余热进行强制交换，满足了甲醇常压精馏塔中，对甲醇提 取时的能量要求，因此节约了能源。碳酸丙烯酯与甲醇在反应精馏塔中进行酯交换合成后，在反应精馏塔的塔顶得到 碳酸二甲酯与甲醇的共沸物，在反应精馏塔的塔底得到丙二醇与甲醇的混合物，将反应精 馏塔的塔顶共沸物组分经加加压蒸馏塔分离后，在加压蒸馏塔的塔底得到的含量95wt%的 粗碳酸二甲酯，再经过碳酸二甲酯常压精馏塔进行常压精馏，在碳酸二甲酯常压精馏塔的 塔顶将汽相温度88 90°C的碳酸二甲酯蒸汽经过冷凝器冷凝后，得到合格的碳酸二甲酯产品；加压蒸馏塔的塔顶的与甲醇的共沸物经过加压分离，由常压下质量比的72 观变为 82 18，成为温度120 125°C的粗甲醇蒸汽，进入甲醇常压精馏塔中常压精馏，将甲醇常 压精馏塔的塔顶共沸物冷凝收集后，再送回加压蒸馏塔加压分离，在甲醇常压精馏塔得到 的合格甲醇，作为原料，在混合罐中配料使用。将反应精馏塔的塔底的丙二醇与甲醇混合物 组分经初蒸后，送入丙二醇减压精馏塔进行减压精馏，在丙二醇减压精馏塔的塔顶将汽相 温度120 125°C的丙二醇蒸汽经过冷凝器冷凝后，得到合格的丙二醇产品。
四
图1为背景技术中现有的碳酸二甲酯余热利用的装置的示意图图2为本发明的示意图。
五具体实施例方式图2为本发明的用于碳酸二甲酯生产中的余热利用装置的一个实施例，结合附图 具体说明本实施例，包含有反应精馏塔1、冷却器I 12、再沸器I 13，加压蒸馏塔2、冷却器 II 22、再沸器II 23、碳酸二甲酯常压精馏塔3、换热器III 32、冷却器III 31、再沸器III 33、甲醇 常压精馏塔4、冷却器IV 42、再沸器IV 43、循环泵44、丙二醇减压精馏塔5、换热器V 52、冷 却器V 51、再沸器V 53、丙碳蒸发器8、换热器VDI 81和冷却器VDI 82 ；再沸器II 23、再沸器III33和再沸器V 53的热媒管道、丙碳蒸发器8设置为分别与 导热油管连通，冷却器I 12、冷却器II 22、冷却器III 31、冷却器IV 42、冷却器V 51和冷却器 VDI 82的冷媒管道设置为分别与循环水管连通，反应精馏塔1设置为通过冷却器I 12的另 一路管道与加压蒸馏塔2连通，反应精馏塔1设置为通过再沸器I 13的一路管道与丙二醇 减压精馏塔5连通，再沸器I 13的另一路管道设置为与加压蒸馏塔2连通，加压蒸馏塔2 设置为通过冷却器II 22的另一路管道与甲醇常压精馏塔4连通，加压蒸馏塔2设置为通过 再沸器II 23另一路管道与碳酸二甲酯常压精馏塔3连通，碳酸二甲酯常压精馏塔3设置为 与换热器III 31 一路管道和冷却器III 32另一路管道连通，碳酸二甲酯常压精馏塔3设置为 与再沸器III 33另一路管道连通，换热器III 31 一路管道设置为与冷却器III 32另一路管道连 通，丙二醇减压精馏塔5设置为与换热器V 51—路管道和冷却器V 52另一路管道连通，丙 二醇减压精馏塔5设置为与再沸器V 53另一路管道连通，换热器V 51 一路管道设置为与 冷却器V 52另一路管道连通，丙碳蒸发器8设置为与换热器VDI 81 一路管道和冷却器VDI 82 另一路管道连通，换热器VDI81 —路管道和冷却器VDI82另一路管道设置为连通，甲醇常压精 馏塔4设置为与冷却器IV 42的另一路管道连通，甲醇常压精馏塔4设置为通过再沸器IV 43 的一路管道和循环泵44与换热器VDI 81的另一路管道、换热器III 31的另一路管道和换热器 V 51的另一路管道连通，再沸器IV 43的另一路管道设置为通过冷却器II 22的另一路管道 与加压蒸馏塔2连通。碳酸丙烯酯与甲醇在反应精馏塔1中进行酯交换合成后，在反应精馏塔1的塔顶 得到碳酸二甲酯与甲醇的共沸物，在反应精馏塔1的塔底得到丙二醇与甲醇的混合物，将 反应精馏塔1的塔顶共沸物组分经加加压蒸馏塔2分离后，在加压蒸馏塔2的塔底得到的 含量95wt %的粗碳酸二甲酯，在经过碳酸二甲酯常压精馏塔3进行常压精馏，在碳酸二甲 酯常压精馏塔3的塔顶将汽相温度88 90°C的碳酸二甲酯蒸汽经过冷凝器冷凝后，得到合格的碳酸二甲酯产品；加压蒸馏塔2的塔顶的与甲醇的共沸物经过加压分离，由常压下质 量比的72 观变为82 18，成为温度120 125°C的粗甲醇蒸汽，进入甲醇常压精馏塔 4中常压精馏，将甲醇常压精馏塔4的塔顶共沸物冷凝收集后，再送回加压蒸馏塔2加压分 离，在甲醇常压精馏塔4得到的合格甲醇，作为原料，在混合罐中配料使用。将反应精馏塔 1的塔底的丙二醇与甲醇混合物组分经初蒸后，送入丙二醇减压精馏塔5进行减压精馏，在 丙二醇减压精馏塔5的塔顶将汽相温度120 125°C的丙二醇蒸汽经过冷凝器冷凝后，得到 合格的丙二醇产品。本实施例主要是围绕改变甲醇常压精馏塔4的加热源进行的，采取了以下措施， 一是采用加压蒸馏塔2的塔顶二次蒸汽经过甲醇常压精馏塔4再沸器IV 43进行热量交 换，二是采用将甲醇常压精馏塔4釜甲醇强制循环通过碳酸二甲酯常压精馏塔3顶换热器 III32、丙二醇减压精馏塔5顶换热器V 52，及丙碳蒸发器8换热器VDI81，与碳酸二甲酯常压 精馏塔3、丙二醇减压精馏塔5及薄膜蒸发器等装置蒸馏所产生的二次蒸汽进行热交换，提 供甲醇常压精馏塔4中蒸发需要的能量。我公司利用二次蒸汽余热回收工艺在年产10000 万吨碳酸二甲酯装置改造后，每生产一吨碳酸二甲酯平均节约煤炭消耗量1. 672吨，当年 节约煤炭16700吨，节能效果非常显著。同时由于回收热量的较大富裕，四塔精馏时不但加 大了甲醇精馏时的回流比，提高了甲醇的蒸馏质量，而且高质量的甲醇循环利用后，减少了 反应合成时的副反应，产品异味大大减轻，提高了产品纯度及收率。本发明的用于碳酸二甲酯生产中的余热利用装置的第一个实施例，其步骤1、由于设计了换热器III32、换热器V 52和换热器VDI81，对碳酸二甲酯常压精馏塔 3、丙二醇减压精馏塔5和丙碳蒸发器8产生的余热充分利用，满足了甲醇常压精馏塔4中， 对甲醇提取时的能量要求。2、由于设计了再沸器IV 43与加压精馏塔2顶蒸发物料管路连通，对加压蒸馏塔2 产生的余热充分利用，满足了甲醇常压精馏塔4中，对甲醇提取时的能量要求。3、在本发明中，只是增加了换热器III31、换热器V 51、换热器VDI81和循环泵44，没 有改变碳酸二甲酯的生产流程，保证了原有装置的工作性能。在用于碳酸二甲酯生产中的余热利用装置技术领域内；凡是包含有丙碳蒸发器8 设置为分别与导热油管连通，冷却器II 22、冷却器III 31、冷却器IV 42、冷却器V 51和冷却 器VDI82的冷媒管道设置为分别与循环水管连通，碳酸二甲酯常压精馏塔3顶物料蒸发管道 设置为与换热器III 31物料被冷却管路和冷却器III 32物料作为加热介质管路连通，丙二醇 减压精馏塔5顶物料蒸发管路设置为与换热器V 51物料被冷却管路和冷却器V 52物料作 为加热介质管路连通，丙碳蒸发器8顶物料蒸发管路设置为与换热器VDI81物料作为热媒管 道和冷却器VDI 82物料被冷却管路连通，加压蒸馏塔2顶物料蒸发管道设置为通过再沸器 I 13、再沸器IV 43、冷却器II 22的物料被冷却管路连通，甲醇常压精馏塔4底、循环泵44 与换热器VDI81的甲醇被加热管道、换热器III 32的甲醇被加热管道和换热器V 52的甲醇被 加热管道设置为组成连通的回路的技术内容都在本发明的保护范围内。
权利要求
1. 一种用于碳酸二甲酯生产中的余热利用装置；其特征是包含有碳酸二甲酯装置本 体、换热器III (31)、换热器V (51)、换热器VDI (81)和循环泵(44)，碳酸二甲酯装置本体设置 为包含有反应精馏塔(1)、冷却器I (12)、加压蒸馏塔( 、冷却器II (22)、碳酸二甲酯常压 精馏塔(3)、冷却器III (3 、甲醇常压精馏塔0)、冷却器IV (42)、再沸器IV (43)、丙二醇减 压精馏塔(5)、冷却器V (52)、丙碳蒸发器(8)和冷却器VDI (82)，丙碳蒸发器(8)设置为分 别与导热油管连通，冷却器II (22)、冷却器III (31)、冷却器IV (42)、冷却器V (51)和冷却 器VDI (82)的冷却介质管路设置为分别与循环水管连通，碳酸二甲酯常压精馏塔C3)顶蒸发 物料管道设置为与换热器III (31)物料被冷却管路和冷却器III (32)物料作为加热介质管路 连通，丙二醇减压精馏塔( 顶蒸发物料管道设置为与换热器V (51)物料被冷却管路和冷 却器V (52)物料作为加热介质管路连通，丙碳蒸发器(8)顶蒸发物料管道设置为与换热器 VDI (81)物料作为加热介质管路和冷却器VDI (82)物料被冷却管路连通，甲醇常压精馏塔(4) 底、循环泵G4)与换热器VDI (81)的甲醇被加热管道、换热器III (32)的甲醇被加热管道和 换热器V (52)的甲醇被加热管道设置为组成连通的闭合回路，再沸器IV (43)的热媒管道、 再沸器I (1 的热媒管道、冷却器II (22)的物料被冷却管道、加压蒸馏塔( 设置为组成 连通的回路。
全文摘要
一种用于碳酸二甲酯生产中的余热利用装置，包含有碳酸二甲酯装置本体、换热器Ⅲ(31)、换热器Ⅴ(51)、换热器Ⅷ(81)和循环泵(44)，碳酸二甲酯常压精馏塔(3)顶蒸发物料管道设置为与换热器Ⅲ(31)物料被冷却管路和冷却器Ⅲ(32)物料作为加热介质管路连通，丙二醇减压精馏塔(5)顶蒸发物料管道设置为与换热器Ⅴ(51)物料被冷却管路和冷却器Ⅴ(52)物料作为加热介质管路连通，丙碳蒸发器(8)顶蒸发物料管道设置为与换热器Ⅷ(81)物料作为加热介质管路和冷却器Ⅷ(82)物料被冷却管路连通，甲醇常压精馏塔(4)底、循环泵(44)与换热器Ⅷ(81)的甲醇被加热管道、换热器Ⅲ(32)的甲醇被加热管道和换热器Ⅴ(52)的甲醇被加热管道设置为组成连通的闭合回路，因此节约了能源。
文档编号C07C69/96GK102134196SQ20101062239
公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者卢伟 申请人:山东德普化工科技有限公司