一种制备碳酸二乙酯并联产二元醇的方法以及工艺系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及化工产品生产领域，具体设及一种制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方 法W及工艺系统。
【背景技术】
[0002] 碳酸二乙醋的分子结构中含有乙基、乙氧基、幾基和幾乙氧基，因此化学性质非常 活泼，可与醋、醇、酪、胺等化合物反应，是重要的有机合成中间体，具有很高的工业应用价 值。碳酸二乙醋也可用作溶剂，用作裡电池电解液溶剂或表面活性剂等，另外，碳酸二乙醋 还可W作为二甲基叔下基酸的替代品之一，作为汽油和柴油机燃料的含氧添加剂，提高汽 油的燃烧性能，减少污染物的排放，因此，碳酸二乙醋作为新一代的汽油添加剂有广阔的应 用前景，更具有竞争优势，运些年来运方面的研究越来越受到人们重视。
[0003] 碳酸二乙醋有多种制备方法，主要包括光气法、氧化幾基化法、醋交换法等。传统 路线光气法，因路线长，原料剧毒，副产物腐蚀设备，对环境存在严重污染等缺点已被淘汰。 非光气法的生产方法主要有乙醇氧化幾化法和醋交换法。乙醇氧化幾化法反应中氧气和一 氧化碳、乙醇同时作原料，反应存在着一定的危险性，一氧化碳有一定的爆炸极限浓度范 围，如果控制不妥，容易引起爆炸，因此该法的危险性可想而知，同时反应副产物水和产物 碳酸二乙醋形成共沸物，对产品分离过程都是不利的。
[0004] 现有的醋交换法工艺是W碳酸二甲醋与乙醇为原料，在一定溫度和压力下生产碳 酸二乙醋，同时副产碳酸甲乙醋和甲醇。分S步进行，即在催化剂作用下，
[0005] (1)环状碳酸醋与甲醇醋交换首先合成碳酸二甲醋；
[0006]
[0007] 3醇；
[000引
[0009] 3醇；
[0010]
[0011] 该路线第(3)步碳酸甲乙醋和乙醇醋交换反应平衡常数比较小，反应难W进行，属 于控制步骤，碳酸二乙醋的收率很低，并且副产大量的碳酸甲乙醋，整个工艺路线比较长， 合成步骤比较复杂。同时还需要处理好=组共沸物的分离精制问题，其中（1)碳酸二甲醋与 甲醇、（2)碳酸二甲醋与乙醇、（3)碳酸甲乙醋与乙醇共沸，另外碳酸二甲醋与碳酸甲乙醋、 碳酸二乙醋=种物质虽然不共沸，但沸点接近不易分离，造成整个分离过程费时耗能，成本 很高，对大规模工业化生产非常不利。
【发明内容】
[0012] 为克服现有技术中碳酸二乙醋生产的不足，本发明的一个目的是提供一种制备碳 酸二乙醋并联产二元醇的方法，反应路线短、产率高、目标产品易于分离。
[0013] 本发明的另一个目的是提供一种制备碳酸二乙醋并联产二元醇的工艺系统，可用 于实施所述制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法。
[0014] 本发明提供的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法，由通式（I)所示的环状碳酸 醋与乙醇在碱性催化剂存在下通过醋交换反应制得，
[0015]
[0016] 其中，R可选自H、C出、C出Cl、C4曲或Cs也中的一种。
[0017] 鹏々抢脉的脉立加下.
[001 引
[0019] 在本发明所述的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法中，所述环状碳酸醋与所述 乙醇的摩尔比为1:1-16,所述醋交换反应的反应溫度为40-150°C，反应压力为0. l-3MPa。优 选地，所述环状碳酸醋与所述乙醇的摩尔比为1:10-16,所述醋交换反应的反应溫度为120-150°C，反应压力为常压。
[0020] 在本发明所述的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法中，所述碱性催化剂包括主 催化剂W及助催化剂，所述主催化剂和所述助催化剂的摩尔比为1-5:1，所述碱性催化剂的 用量按摩尔计为所述环状碳酸醋的0.1-10%。
[0021] 在本发明所述的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法中，所述主催化剂选自碱金 属的面化物、氨氧化物或碳酸盐、甲醇钢、乙醇钢中的一种或多种;所述助催化剂选自季氮、 季憐为阳离子，面素、氨氧根或碳酸根为阴离子的离子液体。所述催化剂稳定高效，可重复 使用。
[0022] 优选地，所述主催化剂选自氨氧化钟;所述助催化剂选自四乙基漠化锭。
[0023] 在本发明所述的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法中，还包括W下步骤：
[0024] SI:采出所述醋交换反应生成的碳酸二乙醋W及未反应的乙醇进行乙醇回收，回 收的乙醇返回至所述醋交换反应步骤；W及
[0025] S2:将经过步骤Sl处理的碳酸二乙醋依次进行精制处理、脱水处理得到碳酸二乙 醋成品。
[00%]在本发明所述的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法中，所述乙醇回收的溫度为 60-130°C，压力为0.01-3MPa。
[0027]在本发明所述的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法中，所述步骤S2中，所述精 制处理的溫度为60-130°C，优选为110-130°C，压力为0.01-3MPa。
[00%]在本发明所述的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法中，还包括W下步骤：
[0029] Tl:将所述醋交换反应生成的二元醇进行脱除乙醇处理，脱除的乙醇返回至所述 醋交换反应步骤;W及
[0030] T2:将经过步骤Tl处理的二元醇进行精制处理得到二元醇成品。
[0031] 在本发明所述的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法中，所述步骤Tl中，脱除乙 醇时的溫度为50-160°C，压力为0.01-lMPa。
[0032] 在本发明所述的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法中，所述步骤T2中，所述精 制处理的溫度为120-160°C，压力为0.01-0.1 MPa。
[0033] 本发明还提供了一种制备碳酸二乙醋并联产二元醇的工艺系统，包括W下装置：
[0034] 反应精馈塔，用W使环状碳酸醋与乙醇在碱性催化剂存在下发生醋交换反应生成 碳酸二乙醋W及二元醇；
[0035] 乙醇回收塔，其与所述反应精馈塔相连，用W回收所述反应精馈塔中未反应的乙 醇，并将其返回所述反应精馈塔；
[0036] 碳酸二乙醋精制塔，其与所述乙醇回收塔相连，用W精制碳酸二乙醋；
[0037] 碳酸二乙醋脱水塔，其与所述碳酸二乙醋精制塔相连，用W对碳酸二乙醋进行脱 水处理得到碳酸二乙醋成品；
[0038] 二元醇脱轻塔，其与所述反应精馈塔相连，用W脱除所生成的二元醇中的乙醇，并 将脱除的乙醇返回所述反应精馈塔;W及
[0039] 二元醇精制塔，其与所述二元醇脱轻塔相连，用W精制所述二元醇得到二元醇成 品。
[0040] 本发明提供的制备方法由环状碳酸醋与乙醇通过醋交换合成碳酸二乙醋并联产 二元醇，一步合成、路线短、工艺简单、反应溫和，同时此反应路线可W有效避免共沸物的存 在，产物易于分离，能耗成本低，因此具有良好的工业化应用前景。
[0041] 本发明提供的工艺系统采用的设备简单、成本低，可连续、高效运行，能够生产电 池级的高标准碳酸二乙醋产品并能联产二元醇类化工产品，能够为碳酸二乙醋产业带来良 好的发展前景和巨大的经济效益。
【附图说明】
[0042] 图1为本发明所述制备碳酸二乙醋并联产二元醇的工艺系统示意图。
[0043] 其中，附图标记说明如下：1、反应精馈塔;2、乙醇回收塔;3、碳酸二乙醋精制塔;4、 碳酸二乙醋脱水塔;5、二元醇脱轻塔;6、二元醇精制塔。
【具体实施方式】
[0044] 本发明提供的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的方法可通过醋交换反应一步完成， 醋交换反应的反应式如下：
[0045]
[0046] 其中，R可选自H、C出、C出Cl、C姐9、C6也中的一种。
[0047] 上述醋交换反应产生的碳酸二乙醋和二元醇不发生共沸，易于分离，可分别加 W 精制得到可利用的工业品。
[0048] 如图1所示，本发明提供的制备碳酸二乙醋并联产二元醇的工艺系统包括反应精 馈塔1、乙醇回收塔2、碳酸二乙醋精制塔3、碳酸二乙醋脱水塔4、二元醇脱轻塔5W及二元醇 精制塔6。
[0049] 反应精馈塔1的反应区上部为环状碳酸醋进料区，下部为乙醇进料区，反应物料按 照特定配比进入反应精馈塔1中进行醋交换反应生成碳酸二乙醋W及二元醇。从反应精馈 塔1的塔顶采出生成的碳酸二乙醋和未反应完全的原料乙醇送入乙醇回收塔2,从乙醇回收 塔2的塔顶采出低沸点乙醇，返回反应精馈塔1作为反应原料重新参加反应。反应精馈塔1的 塔顶采出了过量的原料乙醇和全部的碳酸二乙醋产物，基于W下两点原因而设计：（1)因为 环状碳酸醋与乙醇的反应是可逆反应，反应产物碳酸二乙醋的及时分离可W有效推动反应 朝正方向进行，打破反应平衡，提高环状碳酸醋的转化率，缩短反应时间，可W有效避免在 常规的蓋式反应器中达到反应平衡后环状碳酸醋转化率低的问题。（2)因为乙醇沸点较低， 比较容易从反应精馈塔的塔顶蒸出，塔顶采出过量的乙醇通过乙醇回收塔2返回反应精馈 塔1重新进行反应，可W解决反应原料乙醇蒸出而造成反应无法向正方向进行、环状碳酸醋 转化率降低的问题，从而可W使环状碳酸醋完全转化。
[0050] 从乙醇回收塔2的塔底采出碳酸二乙醋和微量的二元醇送入碳酸二乙醋精制塔3 进行精制处理，然后从碳酸二乙醋精制塔3的塔顶采出纯度99.99%的碳酸二乙醋，然后送 入碳酸二乙醋脱水塔4进行脱水处理，碳酸二乙醋精制塔3中的微量二元醇送到后续的二元 醇脱轻塔5之中。经过碳酸二乙醋脱水塔4的脱水处理后，最终碳酸二乙醋中水份含量小于 20ppm，可达到电池级标准。另外，从反应精馈塔1的塔底采出产物二元醇和少量未反应完全 的原料乙醇送入二元醇脱轻塔5之中，从二元醇脱轻塔5的塔顶采出乙醇作为原料返回反应 精馈塔1重新参加反应。从二元醇脱轻塔5的塔底采出二元醇、二元醇夹带的催化剂和微量 重组分进入二元醇精制塔6,最终从二元醇精制塔6的塔顶采出纯度99.9%的二元醇产品， 塔底采出催化剂再生使用。
[0051] 在本发明的实施方式中，上述醋交换反应中的反应溫度可W为40-150°C，反应压 力可W为〇.l-3MPa;环状碳酸醋与乙醇的摩尔比可W为1:1-16。在一个优选的实施方式中， 醋交换反应中的反应溫度可W为120-150°C。在一个优选的实施方式中，醋交换反应中的反 应压力可W为常压。在一个优选的实施方式中，醋交换反应中，环状碳酸醋与乙醇的摩尔比 可 W 为1:10-16