一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法与流程

本发明属于碳酸二甲酯合成，具体涉及一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法。

背景技术：

1、碳酸二甲酯(dmc)含有羰基、甲基和甲氧基等官能团，是一种低毒、环保的化工原料，广泛应用于医药、环保、材料等领域。不同领域对碳酸二甲酯纯度要求不同：工业级(>99.5％)碳酸二甲酯可满足于大多数行业要求，可替代光气作为羰基化剂、可替代硫酸二甲酯作甲基化剂、可作为汽油添加剂等；高纯度电子级(99.99％)碳酸二甲酯是优良的锂离子电池电解液，其相溶性好、粘度低、介电常数高，可以为电池提供更高的电流密度和抗氧化能力，使电池具备更高的寿命和导电性，在新能源行业快速增长的时局下，生产高纯度电子级(99.99％)碳酸二甲酯具有广阔的发展前景。

2、dmc的合成方法主要有酯交换法、甲醇氧化羰基化法、甲醇和co2直接合成法、尿素和甲醇醇解法等。这些方法仅能获得甲醇/dmc(70wt％/30wt％)的共沸物，要获得高纯度的dmc产品需要进一步提纯。目前，业界主要采用萃取精馏、变压精馏、膜分离法、共沸精馏和熔融结晶等方法实现甲醇和dmc共沸物的分离提纯。

3、萃取精馏是通过加入一种沸点比任何组分都高的萃取剂，该萃取剂能与共沸物中的一种组分产生强作用，增加共沸物间的相对挥发度。一般采用糠醛、乙二醇、脂类、取代苯类最为萃取剂。金彪采用乙二醇做萃取剂，经双塔萃取精馏，dmc纯度为99.78％(精细石油化工进展，2015,16(4):39-43)。萃取精馏的优点是萃取剂可选择性范围大，操作空间灵活，但一般萃取剂均具有一定毒性，且萃取剂沸点较高，存在能耗较高和dmc分解问题。

4、变压精馏利用共沸物组成随压力变化的特点对其中一种组分提纯。甲醇/dmc共沸物体系中随压力增加，甲醇组分含量逐渐增加(比如，当系统压力为1mpa时，甲醇/dmc≈87.5/12.5wt％)，同时塔顶和塔釜温度均增加明显。变压精馏虽然未引入第三方杂质，但同时也存在能耗较高和dmc分解的问题，较难获得电子级的dmc产品。

5、膜分离法即在膜渗透作用下，选择性通过共沸物中的一种。但开发出高选择性的膜材料仍面临巨大挑战，目前尚未工业化。

6、熔融结晶法利用dmc凝固点比甲醇高的特点，通过控制降温和升温速率提高dmc纯度，但该方法能耗较高、且操作复杂。

7、共沸精馏是通过加入夹带剂使之与共沸物中一种形成新的共沸体系，从而提高另一种组分的纯度。该方法获得新共沸体系常为最低共沸点，使系统温度保持在较低范围内，针对甲醇/dmc体系，可以有效降低dmc分解效率。但常规的共沸精馏中共沸剂用量较高，导致工艺能耗较高。

8、基于以上分析，开发一种稳定、低能耗、环保且高纯度碳酸二甲酯的生产方法具有重要工业应用价值。

技术实现思路

1、本发提供了一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法，旨在解决现有技术中产品纯度低、工艺能耗高等问题。通过本方法，dmc可达到电子级标准纯度≥99.99wt％，能耗与传统共沸精馏相比最高降低约30％。

2、为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

3、一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法，包括以下步骤：

4、步骤1，含碳酸二甲酯和甲醇的共沸物从加压共沸精馏塔下部进入加压共沸塔中，夹带剂混合物流从加压共沸精馏塔上部进入加压共沸精馏塔中，加压共沸精馏塔塔顶气相物流经第二再沸器与甲醇回收塔塔釜液换热后，进入第一冷凝器进一步冷凝降温后一部分回流至加压共沸精馏塔中，另一部分经第一冷却器进入液液分离器中，加压共沸精馏塔塔釜液相物流一部分经第一再沸器汽化后返回加压共沸精馏塔中，另一部分进入dmc精制塔；

5、步骤2，将液液分离器内的液体切割成清晰两相，上层液体与新鲜夹带剂混合后作为夹带剂混合物进入加压共沸精馏塔上部，下层液体进入甲醇回收塔；

6、步骤3，甲醇回收塔塔顶气相物流经第二冷凝器降温后一部分回流至甲醇回收塔，另一部分返回至液液分离器中，甲醇回收塔塔釜液体一部分经第二再沸器与加压共沸塔塔顶气相物流换热后汽化返回至甲醇回收塔中，另一部分作为甲醇产品采出；

7、步骤4，dmc精制塔塔顶气相经第三冷凝器降温后一部分回流至dmc精制塔中，另一部分作为工业级dmc产品采出，dmc精制塔塔釜液体一部分经第三再沸器汽化后返回至dmc精制塔中，另一部分作为工业级dmc产品采出，dmc精制塔侧线物流经第二冷却器降温后作为电子级dmc产品采出。

8、进一步，所述加压共沸精馏塔的理论塔板数为50～70，从顶部至底部，所述甲醇和碳酸二甲酯共沸物从加压共沸精馏塔的第30～55块塔板进入，所述夹带剂混合物流从加压共沸精馏塔的第5～15块塔板进入，所述夹带剂与共沸物质量流量比为1.5～3。

9、进一步，所述加压共沸精馏塔的操作压力为2～5bar(a)，塔顶操作温度为67～98℃，塔釜操作温度为115～150℃，回流比为0.5～2。

10、更进一步，所述加压共沸精馏塔的操作压力为4～5bar(a)。

11、进一步，所述夹带剂为与甲醇形成最低共沸物的化合物。

12、更进一步，所述夹带剂为正构烷烃或苯系物。

13、进一步，所述液液分离器操作压力为1～1.5bar(a)，操作温度为20～40℃。

14、进一步，所述甲醇回收塔的理论塔板数为30～50，从顶部至底部，所述液液分离器中的下层液体从甲醇回收塔的第15～25块塔板进入，所述甲醇回收塔塔顶操作压力1～1.5bar(a)，塔顶操作温度为48～55℃，塔釜操作温度为64～66℃，回流比为0.5～2。

15、进一步，所述dmc精制塔的理论塔板数为40～60，从顶部至底部，所述加压共沸精馏塔塔釜液相物流另一部分从dmc精制塔的第20～30块塔板进入，所述dmc精制塔侧线物流从dmc精制塔的第38～58块塔板流出，所述dmc精制塔塔顶操作压力1～1.5bar(a)，塔顶操作温度为60～80℃，塔釜操作温度为90～95℃，回流比为1～5。

16、与现有技术相比本发明具有以下优点：

17、(1)采用加压共沸精馏方法，兼顾加压和共沸精馏特点，dmc产品品质高且收率高。

18、(2)工艺过程简单，极大降低夹带剂使用量，减少设备尺寸，易实现能量耦合，与常压共沸精馏相比，明显降低能耗最高可至约30％，从而降低设备投资和操作成本。

技术特征：

1.一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法，其特征在于，所述加压共沸精馏塔的理论塔板数为50～70，从顶部至底部，所述甲醇和碳酸二甲酯共沸物从加压共沸精馏塔的第30～55块塔板进入，所述夹带剂混合物流从加压共沸精馏塔的第5～15块塔板进入，所述夹带剂与共沸物质量流量比为1.5～3。

3.根据权利要求1所述的一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法，其特征在于，所述加压共沸精馏塔的操作压力为2～5bar(a)，塔顶操作温度为67～98℃，塔釜操作温度为115～150℃，回流比为0.5～2。

4.根据权利要求3所述的一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法，其特征在于，所述加压共沸精馏塔的操作压力为4～5bar(a)。

5.根据权利要求1所述的一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法，其特征在于，所述夹带剂为与甲醇形成最低共沸物的化合物。

6.根据权利要求1所述的一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法，其特征在于，所述夹带剂为正构烷烃或苯系物。

7.根据权利要求1所述的一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法，其特征在于，所述液液分离器操作压力为1～1.5bar(a)，操作温度为20～40℃。

8.根据权利要求1所述的一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法，其特征在于，所述甲醇回收塔的理论塔板数为30～50，从顶部至底部，所述液液分离器中的下层液体从甲醇回收塔的第15～25块塔板进入，所述甲醇回收塔塔顶操作压力1～1.5bar(a)，塔顶操作温度为48～55℃，塔釜操作温度为64～66℃，回流比为0.5～2。

9.根据权利要求1所述的一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法，其特征在于，所述dmc精制塔的理论塔板数为40～60，从顶部至底部，所述加压共沸精馏塔塔釜液相物流另一部分从dmc精制塔的第20～30块塔板进入，所述dmc精制塔侧线物流从dmc精制塔的第38～58块塔板流出，所述dmc精制塔塔顶操作压力1～1.5bar(a)，塔顶操作温度为60～80℃，塔釜操作温度为90～95℃，回流比为1～5。

技术总结
本发明属于碳酸二甲酯合成技术领域，具体涉及一种加压共沸精馏生产碳酸二甲酯的方法。为解决碳酸二甲酯产品纯度低、工艺能耗高等问题，本发明通过一个加压共沸塔及其附属的第一冷凝器、第一再沸器，一个液液分离器及其附属的第一冷却器，一个甲醇回收塔及其附属的第二冷凝器、第二再沸器，和一个DMC精制塔及其附属的第三冷凝器、第三再沸器、第二冷却器获得电子级碳酸二甲酯产品，实现电子级DMC的生产，采用本发明方法，兼顾加压和共沸精馏特点，DMC产品品质高且收率高。工艺过程简单，显著降低夹带剂使用量，减少设备尺寸，能耗与传统共沸精馏相比最高降低约30％，从而降低设备投资和操作成本。

技术研发人员：王贵,李德宝,傅利才,王诚,种彩云,贾丽涛,赵章有,杨阳,韩涛,高用祥,倪杰,冯兴建
受保护的技术使用者：赛鼎工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23