工业上制造碳酸二烷基酯类和二元醇类的方法与流程

本发明涉及工业上制造碳酸二烷基酯类和二元醇类的方法。

背景技术：

1、作为工业上制造碳酸二烷基酯类和二元醇类的方法，例如在专利文献1中提出了一种方法和装置，其中，在通过以环状碳酸酯和脂肪族一元醇作为原料、将该原料连续地供给至存在均相催化剂的连续多级蒸馏塔内、并且在该塔内同时进行反应和蒸馏的反应蒸馏方式在工业上大量(例如，每1小时2吨以上的碳酸二烷基酯、每1小时1.3吨以上的二元醇类)制造碳酸二烷基酯和二元醇类时，能够以高选择率和高生产率长期(例如5000小时以上)稳定地以高收率制造碳酸二烷基酯和二元醇类。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：国际公开第2007/069514号

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、但是，专利文献1中记载的方法和装置有时相对于装置的规模的碳酸二烷基酯和二元醇类的生产率不足。

3、因此，本发明所要解决的问题在于提供一种具体方法，所述具体方法在通过以环状碳酸酯和脂肪族一元醇作为原料、将该原料连续地供给至存在均相催化剂的连续多级蒸馏塔内、并且在该塔内同时进行反应和蒸馏的反应蒸馏方式在工业上大量制造碳酸二烷基酯和二元醇类时，能够稳定地以更高生产率(例如，每1小时4.5吨以上的碳酸二烷基酯、每1小时2.7吨以上的二元醇类)且长期(例如1000小时以上，优选3000小时以上，更优选5000小时以上)稳定地以高选择率和高收率制造碳酸二烷基酯和二元醇类。

4、用于解决问题的方法

5、本发明人为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现，通过将塔的长度和内径以及塔内的各层塔板的有效区域率和开放区域率调节到特定的范围内，在以相同的塔的长度和内径工业上大量制造碳酸二烷基酯和二元醇类时，能够稳定地以更高生产率(例如，专利文献1中记载的目标值(每1小时2吨以上的碳酸二烷基酯、每1小时1.3吨以上的二元醇类)的1.3倍以上(即，每1小时4.5吨以上的碳酸二烷基酯、每1小时2.7吨以上的二元醇类))且长期(例如1000小时以上，优选3000小时以上，更优选5000小时以上)稳定地以高选择率和高收率制造碳酸二烷基酯和二元醇类，从而完成了本发明。

6、即，本发明如下所述。

7、[1]

8、一种工业上制造碳酸二烷基酯和二元醇类的方法，其中，在通过以环状碳酸酯和脂肪族一元醇作为原料、将该原料连续地供给至存在均相催化剂的连续多级蒸馏塔内、在该塔内同时进行反应和蒸馏、将包含生成的碳酸二烷基酯的低沸点反应混合物从塔上部以气态连续地抽出、并且将包含二元醇类的高沸点反应混合物从塔下部以液态连续地抽出这样的反应蒸馏方式连续地制造碳酸二烷基酯和二元醇类时，

9、(a)该连续多级蒸馏塔为具备具有长度l(cm)、内径d(cm)的圆筒形的塔身部且在内部具有内部构件的结构、并且该内部构件为具有多个孔的塔板的板式塔型蒸馏塔，在塔顶部或靠近塔顶部的塔的上部具有气体抽出口，在塔底部或靠近塔底部的塔的下部具有液体抽出口，在该气体抽出口的下部且塔的上部和/或中间部具有1个以上的第一引入口，并且在该液体抽出口的上部且塔的中间部和/或下部具有1个以上的第二引入口，

10、(1)塔的长度l(cm)满足式(1)，

11、1,500 ≤ l ≤ 12,000 式(1)

12、(2)塔的内径d(cm)满足式(2)，

13、120 ≤ d ≤ 3,000 式(2)

14、(3)该内部构件包含上层、中层和下层三种塔板，

15、(4)将作为原料的环状碳酸酯从1个以上的该第一引入口连续地引入到该连续多级蒸馏塔中，上层为比1个以上的该第一引入口中的最上层的引入口的层更靠上部的层，并且上层的塔板的数量的比例为总层数中的1％～10％，

16、(5)将作为原料的脂肪族一元醇从1个以上的该第二引入口连续地引入到该连续多级蒸馏塔中，中层为从1个以上的该第二引入口中的最上层的引入口的层到1个以上的该第一引入口中的最上层的引入口为止的层，并且中层的塔板的数量的比例为总层数中的40％～50％，

17、(6)下层为比1个以上的该第二引入口中的最上层的引入口的层更靠下部的层，并且下层的塔板的数量的比例为总层数中的45％～55％，

18、(7)在下层的各层塔板中，由下式(i)计算出的有效区域的比例为40％～80％，并且由下式(ii)计算出的开放区域的比例为1.0％～5.0％，

19、有效区域的比例(％)＝有效区域面积(cm2)/塔板面积(cm2)×100……(i)

20、(在式(i)中，有效区域面积是指塔板平台部分中有孔的分区(比包含所有孔的最小区域的边界再向外侧扩展4英寸的范围)的面积，塔板面积是指塔板平台部分的面积，塔板面积为包含有效区域面积但不包含降液管部分的面积)

21、开放区域的比例(％)＝开放区域面积(cm2)/有效区域面积(cm2)×100……(ii)

22、(在式(ii)中，开放区域面积是指有效区域中的所有孔的总面积，有效区域面积的含义与式(i)相同)

23、(8)在上层和中层的各层塔板中，由上式(i)计算出的有效区域的比例为40％～80％，并且由上式(ii)计算出的开放区域的比例为下层的各层塔板中的由上式(ii)计算出的开放区域的比例的1.0倍以上，

24、(9)该均相催化剂包含碱金属与乙二醇的混合物，在该均相催化剂中碱金属与乙二醇的质量比(碱金属/乙二醇)为0.05～0.5，并且相对于供给至蒸馏塔中的环状碳酸酯，催化剂浓度(按碱金属浓度换算)为0.05质量％～2.0质量％。

25、[2]

26、如权利要求1所述的方法，其中，

27、在上层中，气体流量为5,000～45,000kg/小时，液体流量为1,000～15,000kg/小时，

28、在中层中，气体流量为5,000～30,000kg/小时，液体流量为1,000～15,000kg/小时，

29、在下层中，气体流量为5,000～20,000kg/小时，液体流量为1,000～30,000kg/小时。

30、[3]

31、如[1]或[2]所述的方法，其中，所制造的碳酸二烷基酯的量为每1小时4.5吨以上。

32、[4]

33、如[1]～[3]中任一项所述的方法，其中，所制造的二元醇类的量为每1小时2.5吨以上。

34、[5]

35、一种连续多级蒸馏塔，其为用于进行环状碳酸酯和脂肪族一元醇的酯交换反应和蒸馏的连续多级蒸馏塔，其中，

36、(a)所述连续多级蒸馏塔具备：长度l(cm)、内径d(cm)的圆筒形的塔身部，配置在该塔身部的内部作为内部构件的具有多个孔的塔板，位于塔顶部或靠近塔顶部的塔的上部的气体抽出口，位于塔底部或靠近塔底部的塔的下部的液体抽出口，位于该气体抽出口的下部且塔的上部和/或中间部的1个以上的第一引入口，以及位于该液体抽出口的上部且塔的中间部和/或下部的1个以上的第二引入口，

37、(1)塔的长度l(cm)满足式(1)，

38、1,500 ≤ l ≤ 12,000 式(1)

39、(2)塔的内径d(cm)满足式(2)，

40、120 ≤ d ≤ 3,000 式(2)

41、(3)该内部构件包含上层、中层和下层三种塔板，

42、(4)将作为原料的环状碳酸酯从1个以上的该第一引入口连续地引入到该连续多级蒸馏塔中，上层为比1个以上的该第一引入口中的最上层的引入口的层更靠上部的层，并且上层的塔板的数量的比例为总层数中的1％～10％，

43、(5)将作为原料的脂肪族一元醇从1个以上的该第二引入口连续地引入到该连续多级蒸馏塔中，中层为从1个以上的该第二引入口中的最上层的引入口的层到1个以上的该第一引入口中的最上层的引入口为止的层，并且中层的塔板的数量的比例为总层数中的40％～50％，

44、(6)下层为比1个以上的该第二引入口中的最上层的引入口的层更靠下部的层，并且下层的塔板的数量的比例为总层数中的45％～55％，

45、(7)在下层的各层塔板中，由下式(i)计算出的有效区域的比例为40％～80％，并且由下式(ii)计算出的开放区域的比例为1.0％～5.0％，

46、有效区域的比例(％)＝有效区域面积(cm2)/塔板面积(cm2)×100……(i)

47、(在式(i)中，有效区域面积是指塔板平台部分中有孔的分区(比包含所有孔的最小区域的边界再向外侧扩展4英寸的范围)的面积，塔板面积是指塔板平台部分的面积，塔板面积为包含有效区域面积但不包含降液管部分的面积)

48、开放区域的比例(％)＝开放区域面积(cm2)/有效区域面积(cm2)×100……(ii)

49、(在式(ii)中，开放区域面积是指有效区域中的所有孔的总面积，有效区域面积的含义与式(i)相同)

50、(8)在上层和中层的各层塔板中，由上式(i)计算出的有效区域的比例为40％～80％，并且由上式(ii)计算出的开放区域的比例为下层的各层塔板中的由上式(ii)计算出的开放区域的比例的1.0倍以上。

51、发明效果

52、本发明在以相同的塔的长度和内径工业上大量制造碳酸二烷基酯和二元醇类时，能够稳定地以更高生产率(例如，专利文献1中记载的目标值(每1小时2吨以上的碳酸二烷基酯、每1小时1.3吨以上的二元醇类)的1.3倍以上(即，每1小时4.5吨以上的碳酸二烷基酯、每1小时2.7吨以上的二元醇类))且长期(例如1000小时以上，优选3000小时以上，更优选5000小时以上)稳定地以高选择率和高收率制造碳酸二烷基酯和二元醇类。