一种碳酸二甲酯和乙二醇联产系统的制作方法

1.本实用新型涉及化工技术领域，具体涉及一种碳酸二甲酯和乙二醇联产系统。


背景技术：

2.碳酸二甲酯（dmc）在常温下为液体，毒性很低，属无毒或微毒化学品，可与醇、醚、酮等有机溶剂混溶，化学性质活泼，具有良好的反应活性，可作为溶剂、燃油添加剂，可替代光气、硫酸二甲酯，同时可合成长链烷基碳酸酯、对二氨基脲、二甲苯对苯二酚、环丙沙星、烷基芳基胺等新产品。碳酸二甲酯在溶剂、油漆、涂料、印染、医药中间体、锂电池电解液、聚碳酸酯等行业中的应用越来越广泛。99%纯度的碳酸二甲酯主要用于油漆、涂料等行业，99.9%纯度的碳酸二甲酯主要用于碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或聚碳酸酯的合成等，99.99%纯度的碳酸二甲酯主要用于锂电池电解液溶剂，99.999%纯度碳酸二甲酯是高品质电池的重要溶剂。
3.目前碳酸二甲酯的国内产能主要采用酯交换法，主要原材料为po(环氧丙烷)，受制于原料环氧丙烷的卖方市场波动较大，开工率长期保持不高于50%的低水平，且副产物有大量的乙二醇、丙二醇，单位体积设备的生产能力低、投资费用高。相比于酯交换法，亚硝酸酯羰基化法先由no、o2和醇合成亚硝酸烷基酯，再由co和亚硝酸烷基酯在pd基催化剂下生成碳酸二烷基酯，具有原料来源广、成本低、反应温和以及环保安全等优点，是目前工业应用前景最好的工艺路线之一。
4.但是单独设置一套dmc生产系统需要大量资金和土地资源，不利于节约成本、提高企业利润，因此，亟需一种能合理利用装置、物料的碳酸二甲酯联产系统。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本实用新型提供一种碳酸二甲酯和乙二醇联产系统，该系统能优化本厂区现有乙二醇生产系统的装置、物料和能源利用率，降低投资成本和能耗，丰富产品类型，提高经济产出。
6.本实用新型为达到所述效果采用的技术构思如下：
7.一种碳酸二甲酯和乙二醇联产系统，所述联产系统包括乙二醇合成系统和碳酸二甲酯合成系统；
8.所述乙二醇合成系统包括酯化塔、偶联反应器和草酸酯吸收塔，所述酯化塔的气相出口通过加热器连接所述偶联反应器的进口，所述偶联反应器的出口连接所述草酸酯吸收塔的进口，所述草酸酯吸收塔的气相出口通过循环压缩机连接所述酯化塔的进口；
9.所述碳酸二甲酯合成系统包括dmc反应器、dmc吸收塔和用以分离得到碳酸二甲酯产品的液相分离系统，所述dmc反应器中co和亚硝酸甲酯发生气相的羰基化反应生成碳酸二甲酯；
10.所述酯化塔的气相出口通过换热器连接所述dmc反应器的进口，所述dmc反应器的气相出口连接所述换热器的进口，所述dmc反应器的液相出口和所述换热器的出口分别连
接所述dmc吸收塔的进口，所述dmc吸收塔的进口连接草酸酯供应装置；所述dmc吸收塔的出口连接所述液相分离系统的进口端。
11.作为一种方式，所述酯化塔的液相出口连接甲醇回收塔的进口。
12.作为一种方式，所述草酸酯供应装置为乙二醇合成系统中的草酸酯吸收塔，所述dmc吸收塔的进口连接草酸酯吸收塔的液相出口。
13.作为一种方式，所述液相分离系统为变压精馏装置、萃取精馏装置、膜过滤装置、共沸精馏装置或熔融结晶装置中的一种或几种的组合。
14.作为一种方式，所述液相分离系统包括变压精馏装置和熔融结晶装置。
15.作为一种方式，所述变压精馏装置包括脱氢脱重塔、加压塔和精制塔；
16.所述dmc吸收塔的出口连接所述脱氢脱重塔的进口，所述脱氢脱重塔的出口连接所述加压塔的进口，所述加压塔的出口连接精制塔的进口，所述精制塔的出口连接熔融结晶装置的进口，熔融结晶装置的出口输出碳酸二甲酯产品。
17.作为一种方式，所述加热器为列管式换热器、板壳式换热器或绕管式换热器。
18.作为一种方式，所述dmc反应器为列管式反应器或板式反应器。
19.作为一种方式，所述熔融结晶装置包括并联设置制备不同纯度碳酸二甲酯产品的第一熔融结晶器、第二熔融结晶器；
20.所述精制塔的出口通过设有流量调节阀的管线分别连接第一熔融结晶器、第二熔融结晶器。
21.作为一种方式，所述流量调节阀与联产系统的控制单元连接，所述流量调节阀根据所述控制单元发送的产品流量信号自动调节进入第一熔融结晶器、第二熔融结晶器内的产品流量。
22.作为一种方式，所述熔融结晶器的出料口连接干燥装置。
23.本实用新型技术方案和现有技术相比具有如下优点：
24.1、本实用新型提供的碳酸二甲酯和乙二醇联产系统中，碳酸二甲酯合成系统的原料气系统及循环气压缩机等装置能与乙二醇合成系统进行装置共用、联产，显著节省了装置投资、缩减了占地面积，提高了物料的循环利用效率，降低了能耗，进而提高了系统的综合产能。
25.2、进一步地，本实用新型系统的dmc合成器采用气相反应，避免催化剂流失量大、分离回收困难等缺陷；
26.优选在固定床反应器中发生，如此能提高反应效率、增加单程转化率及产物选择性，减轻催化剂中毒及流失的现象，延长催化剂的使用寿命。
27.3、此外，本实用新型在dmc产物分离方面采用变压精馏和熔融结晶分离装置相结合的方式，可以分别得到优级品、电池级、超纯级等不同纯度等级的dmc产品，进而灵活地提供各种质量规格的产品。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性
劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本实用新型的碳酸二甲酯和乙二醇联产系统的结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.实施例1
32.一种碳酸二甲酯和乙二醇联产系统，如图1所示，所述联产系统包括乙二醇合成系统和碳酸二甲酯合成系统；
33.所述乙二醇合成系统包括酯化塔、偶联反应器和草酸酯吸收塔，所述酯化塔的气相出口通过加热器连接所述偶联反应器的进口，所述偶联反应器的出口连接所述草酸酯吸收塔的进口，所述草酸酯吸收塔的气相出口通过循环压缩机连接所述酯化塔的进口；
34.所述碳酸二甲酯合成系统包括dmc反应器、dmc吸收塔和用以分离得到碳酸二甲酯产品的液相分离系统，所述dmc反应器中co和亚硝酸甲酯发生气相的羰基化反应生成碳酸二甲酯；
35.所述酯化塔的气相出口通过换热器连接所述dmc反应器的进口，所述dmc反应器的气相出口连接所述换热器的进口，所述dmc反应器的液相出口和所述换热器的出口分别连接所述dmc吸收塔的进口，所述dmc吸收塔的进口还连接草酸酯供应装置；所述dmc吸收塔的出口连接所述液相分离系统的进口端。
36.具体地，所述草酸酯供应装置为乙二醇合成系统中的草酸酯吸收塔，所述dmc吸收塔的进口连接草酸酯吸收塔的液相出口。
37.从乙二醇合成系统的酯化塔的气相出口经过管线来的混合气体（含一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、亚硝酸甲酯等）经过换热器加热后进入装有贵金属钯催化剂的dmc反应器（即碳酸二甲酯反应器），其中，贵金属钯含量0.05%~2%，原料混合气体从dmc反应器的上部进入，在dmc反应器内一氧化碳与亚硝酸甲酯反应生成碳酸二甲酯（dmc），反应产物从dmc反应器的底部流出，经过dmc吸收塔进行吸收分离后，气相返回乙二醇合成系统的循环气压缩机入口，实现闭路循环，减少物料损耗，增加产物收率。
38.dmc吸收塔的液相经分离后得到碳酸二甲酯产品，dmc反应器内的压力为0~2.0mpag，反应温度为20~200℃，一氧化碳/亚硝酸甲酯的摩尔比为0.5：1~6：1，dmc吸收塔内的吸收温度为-20℃~150℃。
39.作为一种具体案例，所述酯化塔的液相出口连接甲醇回收塔的进口，通过甲醇回收塔对酯化塔内输出的液相中的甲醇进行回收利用。
40.作为一种示例，所述液相分离系统为变压精馏装置、萃取精馏装置、膜过滤装置、共沸精馏装置或熔融结晶装置中的一种或几种的组合。
41.具体在图1所示的联产系统中，所述液相分离系统包括变压精馏装置和熔融结晶装置。
42.作为一种示例，具体在图1所示的联产系统中，所述变压精馏装置包括脱氢脱重
塔、加压塔和精制塔；
43.所述dmc吸收塔的出口连接所述脱氢脱重塔的进口，所述脱氢脱重塔的出口连接所述加压塔的进口，所述加压塔的出口连接精制塔的进口，所述精制塔的出口连接熔融结晶装置的进口，熔融结晶装置的出口输出碳酸二甲酯产品。
44.作为一种示例，所述加热器为列管式换热器、板壳式换热器或绕管式换热器。
45.作为一种示例，所述dmc反应器为列管式反应器或板式反应器。
46.下面介绍上述联产系统合成碳酸二甲酯产品的一种工作过程：
47.在乙二醇合成系统的酯化塔气相出口管线上引出一股物流，该股物流经过进出料换热器加热至110℃后进入dmc反应器，物料从dmc反应器的上部进入，dmc反应器内的温度通过汽包控制在100~150℃，反应压力控制在0.2~1mpag，反应得到的产物从dmc反应器的下部流出，经进出料换热器冷却后进入dmc吸收塔，dmc吸收塔中加入吸收剂草酸二甲酯，吸收塔塔顶温度控制为5~50℃。
48.dmc吸收塔中的吸收液进入液相分离系统，该系统采用变压精馏分离方法。变压精馏设置脱轻脱重塔、加压塔、精制塔，其中，脱轻脱重塔的塔顶操作压力0~100kpag，操作温度20~180℃；加压塔的塔顶操作压力0.2~2mpag，操作温度20~200℃；精制塔的塔顶操作压力0~80kpag，操作温度15~160℃；精制塔采出99.5~99.9%碳酸二甲酯产品。
49.为了进一步提高产品质量，精制塔的出口还进一步连接熔融结晶装置，精制塔采出99.5~99.9%碳酸二甲酯产品，送入熔融结晶装置，熔融结晶装置设置优级品熔融结晶器和高纯级熔融结晶器，确保产品质量的同时，满足不同产品规格的要求。经熔融结晶系统后可得到≥99.99%碳酸二甲酯产品，满足高端市场的需求。
50.实施例2
51.在实施例1的联产系统基础上还可以进一步组合如下任一种方案，对所述联产系统进行优化：
52.进一步地，所述熔融结晶装置包括并联设置制备不同纯度碳酸二甲酯产品的第一熔融结晶器、第二熔融结晶器；
53.所述精制塔的出口通过设有流量调节阀的管线分别连接第一熔融结晶器、第二熔融结晶器。
54.例如，将第一熔融结晶器用于制备优级品，第二熔融结晶器用于制备高纯级品，在确保产品质量的同时，还可以满足生产不同规格产品的要求。
55.更进一步地，所述流量调节阀与联产系统的控制单元连接，所述流量调节阀根据所述控制单元发送的产品流量信号自动调节进入第一熔融结晶器、第二熔融结晶器内的产品流量。
56.如此，可以灵活地根据不同规格产品的需求量自动定制生产计划，智能便捷。
57.进一步地，所述熔融结晶器的出料口连接干燥装置。
58.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。