BR102015016125B1

BR102015016125B1 - método para produzir oxalato de dimetila e método para produzir oxalato de dimetila e carbonato de dimetila como um subproduto

Info

Publication number: BR102015016125B1
Application number: BR102015016125-5A
Authority: BR
Inventors: Weisheng Yang; Laibin He; Song Hu; De SHI
Original assignee: China Petroleum & Chemical Corporation; Shangai Research Institute Of Petrochemical Technology Sinopec
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2020-12-08
Also published as: RU2692099C2; RU2015126664A3; BR102015016125A2; BR102015016125B8; RU2015126664A; CA2896290A1; AU2015203732A1; AU2015203732B2; CN105330542A; CA2896290C

Abstract

MÉTODO PARA PRODUZIR OXALATO DE DIMETILA. Divulga-se um método para produzir oxalato de dimetila, compreendendo as seguintes etapas: etapa a): alimentar, num reator de acoplamento, um material de reação contendo monóxido de carbono e nitrito de metila, que reage na presença de um catalisador de metal de grupo platina, para se obter uma corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila; e etapa b): alimentar a corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila numa coluna de separação de oxalato de dimetila, e permitir o contato contracorrente da corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila com uma corrente contendo metanol entrar na coluna de separação a partir de uma parte superior desta, de modo a se obter metanol bruto a partir da parte superior da coluna e um produto de oxalato de dimetila a partir de uma parte inferior da coluna, em que a corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila não é esfriada antes de ser alimentada na coluna de separação de oxalato de dimetila. Divulga-se ainda um método para produzir oxalato de dimetila, e carbonato de dimetila como um subproduto. Os métodos têm as características de etapas de processo simples, baixo consumo de energia,(...).

Description

Referência Cruzada aos Pedidos Relacionados

[001]O presente pedido reivindica o benefício do pedido de patente chinês CN 201410314462.0, depositado em 3 de julho de 2014 com o Escritório de Patente Chinês, a totalidade do qual está incorporado aqui como referência.

Campo da Invenção

[002]A presente divulgação refere-se a um método para produzir oxalato de dimetila e, também refere-se a um método para produzir oxalato de dimetila e carbo-nato de dimetila como um subproduto.

Fundamentos da Invenção

[003]Oxalato de dimetila (DMO) é um importante produto intermediário de significância considerável na indústria de engenharia química. Pode ser usado para produzir ácido oxálico através de hidrólise, e etileno glicol através de hidrogenação.Oxalato de dimetila pode ser sintetizado substancialmente através de dois procedi-mentos. No primeiro procedimento, metanol e ácido oxálico são usados para produzir oxalato de dimetila através de esterificação. Tal procedimento está sujeito aos defeitos de uma grande quantidade de emissões de águas residuais e poluição am-biental grave. O outro procedimento é concluído através de uma reação de acopla-mento entre monóxido de carbono e nitrito de metila na presença de um catalisador de platina. Nos últimos anos, devido ao rápido crescimento da indústria química de carvão, o segundo procedimento tem atraído grande atenção como uma etapa in-termediária na produção de etileno glicol a partir do carvão através de um gás de síntese. No primeiro procedimento, uma reação de acoplamento ocorre entre monó-xido de carbono, sob a ação de um catalisador sustentado de Pd/a-Al2O3, e nitrito de metila na pressão atmosférica, para gerar oxalato de dimetila e monóxido de nitro- gênio, em que a equação de reação principal é como segue: 2CO + 2CH3ONO —(COOCH3)2 + 2NO .

[004]Em tal procedimento de síntese, as seguintes reações adversas subs-tancialmente ocorrem. Monóxido de carbono reage com nitrito de metila para produzir monóxido de nitrogênio e carbonato de dimetila (C3H6O3), em que o nitrito de me- tila decompõe para gerar monóxido de nitrogênio, formiato de metila (C2H4O2), e metanol, enquanto que o monóxido de carbono e monóxido de nitrogênio reagem entre si para produzir nitrogênio e dióxido de carbono. As equações da reação acima são como seguem: CO+ 2 CH3O NO2 2 NO+ C3H6O3 4 CH ONO2 4 NO+ C2H4O2+2 CHO H 2CO+2NON N2 + 2CO2

[005]Correntemente, um produto de oxalato de dimetila puro pode ser obtido, tipicamente, através de absorção com metanol, seguido por separação de metanol, carbonato de dimetila, e carbonato de dimetila entre si. Isto é, a purificação de oxala- to de dimetila precisa ser realizada através de uma coluna de lavagem com álcool e uma coluna de recuperação com álcool. O produto de oxalato de dimetila puro obtido pode ser diretamente usado como um produto ou como matéria-prima para a síntese de etileno glicol. Pelo fato de um fenômeno azeotrópico ocorrer entre carbonato de dimetila e metanol, uma mistura líquida de metanol e carbonato de dimetila obtida passará através de um procedimento de separação de membrana, retificação de pressão variável, ou destilação extrativa para a separação, de modo a obter um pro-duto de carbonato de dimetila puro.

[006]O pedido de patente US 4453026A de UBE INDUSTRIES divulga a re-ação de monóxido de carbono e nitrito de metila ou nitrito de etila na presença de um catalisador de metal nobre de grupo platina. Os produtos de reação são condensados e separados para se obter um condensado e um gás não condensável, em que durante uma etapa de condensação, uma quantidade específica de metanol ou etanol é adicionada, de modo a impedir que o oxalato de dimetila ou oxalato de dieti- la seja misturado com o gás não-condensável, que levaria de outro modo à cristali-zação. O condensado entra numa coluna de retificação primária para gerar um pro-duto de oxalato de dimetila ou oxalato de dietila bruto.

[007]CN 101993367A, CN 101993365A, CN 101993369A, CN 101993361A, CN 101492370A e CN 101381309A divulgam, cada, realizando a separação gás- líquido nos produtos de reação de monóxido de carbono e nitritos para se obter um destilado de fase gasosa e um destilado de fase líquida e, também realizando a se-paração e purificação no destilado de fase líquida contendo oxalatos para se obter um produto de oxalato bruto.

[008]CN 202643601U divulga a separação de oxalato de dimetila através de um flash primário, uma coluna de lavagem, e coluna de retificação de oxalato de di- metila. Cristalização de oxalato de dimetila ocorre facilmente na coluna de lavagem devido à lavagem em baixa temperatura com metanol.

[009]CN 101462961A divulga a reação de monóxido de carbono com nitrito de metila em contato com um catalisador de metal nobre de grupo platina, para se obter um produto contendo tanto oxalato de dimetila quanto carbonato de dimetila. O produto é alimentado num condensador para contatar com metanol e, depois con-densado, assim gerando um gás não-condensável, e um líquido condensado com-preendendo oxalato de dimetila, carbonato de dimetila, formiato de metila, e metanol. O líquido condensado é depois alimentado a uma coluna de destilação para ser destilado, para produzir um azeótropo do carbonato de dimetila e do metanol numa parte superior da coluna, e uma corrente contendo o oxalato de dimetila numa parte inferior da coluna. Estas etapas de processo são complexas. Além disso, o oxalato de dimetila, devido a uma ponto de condensação relativamente alto deste, cristalizará facilmente numa parede do condensador, que bloquearia finalmente o condensa- dor.

[010]Para concluir o acima exposto, na técnica anterior, os produtos de aco-plamento de monóxido de carbono e nitrito de metila são todos condensados antes da entrada de procedimentos sucessivos. As etapas de processo são complexas.Além disso, o oxalato de dimetila facilmente cristaliza num dispositivo e um tubo. Assim, a preservação de calor ou rastreamento de calor é necessária, de modo a impedir o bloqueio do dispositivo e tubo por oxalato de dimetila cristalizado. Por outro lado, a cristalização de oxalato de dimetila no dispositivo e no tubo também reduz o rendimento de oxalato de dimetila.

[011]Além disso, como debatido acima, no processo de produzir oxalato de dimetila por reações de acoplamento entre monóxido de carbono e nitrito de metila, carbonato de dimetila pode ser inevitavelmente gerado mais frequentemente que não. Como é bem conhecido, um fenômeno azeotrópico ocorre entre carbonato de dimetila e metanol.Além disso, o metanol necessita de enorme calor latente em sua vaporização.Consequentemente, a separação de carbonato de dimetila, especial-mente carbonato de dimetila de baixa concentração, a partir de metanol necessita de etapas de processo complexas, muito tempo e alto consumo de energia.

[012]O pedido de patente CN 101190884A de Shanghai Coking & Chemical Corporation divulga um método para sintetizar oxalato de dimetila e um subproduto de carbonato de dimetila. O método compreende absorver primeiro o carbonato de dimetila junto com oxalato de dimetila que estão contidos num produto de reação de acoplamento com uma grande quantidade de metanol, depois separar o metanol a partir de carbonato de dimetila com oxalato de dimetila através de destilação extrativa e, finalmente, separar o oxalato de dimetila a partir do carbonato de dimetila. Pelo fato da etapa de absorção necessitar de uma grande quantidade de metanol, uma grande quantidade de oxalato de dimetila é também exigida para a extração do carbonato de dimetila a partir do metanol através de destilação extrativa. Por outro lado, a grande quantidade de metanol tem que ser reciclada por ser vaporizado fora a partir de uma parte superior da coluna, que necessita de alto consumo de energia.

[013]O pedido de patente CN 101381309A de East China University of Sci-ence and Technology divulga um método para separar carbonato de dimetila de bai-xa concentração através de um procedimento de coluna dupla durante a síntese de oxalato de dimetila. O método compreende separar primeiro o metanol e carbonato de dimetila a partir do oxalato de dimetila e, depois separar o metanol a partir do carbonato de dimetila através de retificação de pressão variável. O problema de eta-pas de processo complexas e alto consumo de energia durante a separação de me-tanol a partir de carbonato de dimetila ainda permanece sem solução.

[014]Em resumo, na técnica anterior, a separação de carbonato de dimetila, através de retificação de pressão variável ou através de destilação extrativa, está sujeito ao uso de uma grande quantidade de metanol, desse modo levando a etapas de processo complexas e alto consumo de energia.

Sumário da Invenção

[015]Um propósito da presente divulgação é fornecer um novo método para produzir oxalato de dimetila, de modo a resolver os problemas de etapas de processo complexas, fácil bloqueio de dispositivos e tubos por cristalização de oxalato de dimetila1, alto consumo de material e energia, e semelhantes na técnica anterior du-rante a produção de oxalato de dimetila. O método da presente divulgação tem as características de etapas de processo simples, baixo consumo de energia, alto ren-dimento de oxalato de dimetila, etc.

[016]Um outro propósito da presente divulgação é fornecer um método para produzir oxalato de dimetila e, por outro lado, carbonato de dimetila como um sub-produto. O método tem as características de etapas de processo simples e baixo consumo de energia, e pode produzir oxalato de dimetila de alta pureza, e carbonato de dimetila como um subproduto. Além disso, com este método, não será necessárioseparar carbonato de dimetila a partir de metanol.

[017]De acordo com um primeiro aspecto da presente divulgação, um método para produzir oxalato de dimetila é fornecido, compreendendo as seguintes etapas: etapa a): alimentar, num reator de acoplamento, um material de reação con-tendo monóxido de carbono e nitrito de metila, que reage na presença de um catali-sador de metal de grupo platina, para se obter uma corrente de fase gasosa conten-do oxalato de dimetila; e etapa b): alimentar a corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila numa coluna de separação de oxalato de dimetila, e permitir o contato contracorren- te da corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila com uma corrente con-tendo metanol entrar na coluna de separação a partir de uma parte superior desta, de modo a se obter metanol bruto a partir da parte superior da coluna e um produto de oxalato de dimetila a partir de uma parte inferior da coluna, em que a corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila não é esfria-da antes de ser alimentada na coluna de separação de oxalato de dimetila.

[018]De acordo com uma forma de realização preferida da presente divulga-ção, a corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila não passa através de uma coluna de lavagem com álcool antes de ser alimentada na coluna de separação de oxalato de dimetila. Isto é, a corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimeti- la não têm que ser lavada por um álcool em qualquer coluna de lavagem com álcool.

[019]Como descrito acima, uma corrente de reação flui para fora a partir do reator de acoplamento é, frequentemente, condensada na técnica anterior. Durante tal etapa, oxalato de dimetila seria parcialmente separado fora, enquanto que o res-tante de oxalato de dimetila flui em seções sucessivas para outra separação e purifi-cação. Entretanto, em tal processo, oxalato de dimetila cristalizaria facilmente num dispositivo ou um tubo. Além disso, o oxalato de dimetila condensado não têm uma alta pureza. Além disso, mais frequentemente que não, a corrente de reação flui para fora a partir do reator de acoplamento necessário para ser lavado por um álcool na técnica anterior, que necessita de uma grande quantidade de metanol.

[020]No método para produzir oxalato de dimetila de acordo com a presente divulgação, entretanto, a corrente de fase gasosa a partir do reator de acoplamento entra diretamente na coluna de separação de oxalato de dimetila para a separação sem ser esfriada. Além disso, uma etapa de lavagem com álcool é omitida no método da presente divulgação.Isto não só elimina um risco para o oxalato de dimetila ser cristalizado e precipitado, mas também simplifica dispositivos e etapas de processo.

[021]O catalisador de metal de grupo platina usado no método da presente divulgação é conhecido na técnica, e pode ser qualquer catalisador apropriado usa-do em reações de catalisação entre monóxido de carbono e nitrito de metila para produzir oxalato de dimetila.

[022]De acordo com o método fornecido pela presente divulgação, o produto de oxalato de dimetila obtido na etapa b), geralmente, tem uma pureza mais alta do que 99,85 %.

[023]De acordo com uma forma de realização preferida da presente divulga-ção, a coluna de separação de oxalato de dimetila compreende: uma seção de ab-sorção e retificação, que está disposta entre uma entrada de alimentação para a cor-rente contendo metanol e uma entrada de alimentação para a corrente de fase ga-sosa contendo oxalato de dimetila, e é fornecida com um prato de coluna ou um re-cheio; e uma seção de esgotamento, que está disposta entre a entrada para a cor-rente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila e o parte inferior da coluna, e é fornecido em um prato ou um recheio de coluna (filler).

[024]Preferivelmente, uma razão de altura da seção de absorção e retificação à seção de esgotamento está na faixa de 0,2:1 a 5:1, mais preferivelmente 0,5:1 a 3:1. Ainda preferivelmente, a razão de altura da seção de absorção e retificação à seção de esgotamento está na faixa de 1:1 a 2:1. Os testes mostraram que as faixas anteriormente mencionadas de razão de altura permitem melhores efeitos de absor-ção e separação de oxalato de dimetila e metanol.

[025]Em uma forma de realização preferida da presente divulgação, a parte superior da coluna de separação de oxalato de dimetila tem uma temperatura na faixa de 0 °C a 60 °C, preferivelmente 25 °C a 45 °C, e uma pressão na faixa de 0,1 MPa a 0,3 MPa, preferivelmente 0,15 MPa a 0,2 MPa. E preferivelmente, a parte inferior da coluna de separação de oxalato de dimetila tem uma temperatura na faixa de 161 °C a 210 °C, preferivelmente 176 °C a 195 °C, e uma pressão na faixa de 0,1 MPa a 0,35 MPa, preferivelmente 0,12 MPa a 0,24 MPa.

[026]Na presente divulgação, as pressões mencionadas são todas pressões absolutas.

[027]De acordo com o método para produzir oxalato de dimetila da presente divulgação, o recheio pode ser estruturado ou randômico, e o prato de coluna pode estar na forma de uma bandeja valvulada de inundação, um prato perfurado, uma bandeja de passagem dupla, um prato com borbulhadores, ou uma bandeja de Thorman.

[028]Preferivelmente, a seção de esgotamento tem um número de prato teó-rico na faixa de 5 a 40.

[029]De acordo com a presente divulgação, as condições de operação do reator de acoplamento incluem uma temperatura de reação na faixa de 50 °C a 200 °C, preferivelmente 60 °C a 180 °C, e uma pressão na faixa de 0,1 MPa a 2,0 MPa, preferivelmente 0,1 MPa a 1,0 MPa.

[030]Preferivelmente, o rastreamento de calor é realizado num tubo disposto entre o reator de acoplamento e a coluna de separação de oxalato de dimetila.

[031]Preferivelmente, o rastreamento de calor é realizado num tubo de descarga disposto na parte inferior da coluna de separação de oxalato de dimetila.

[032]No método para produzir oxalato de dimetila fornecido na presente di-vulgação, monóxido de carbono é primeiro usado para sintetizar oxalato de dimetila. Gases de matéria-prima contendo monóxido de carbono e nitrato de metila são ali-mentados num reator preenchido com um catalisador de metal de grupo platina sóli-do para as reações catalíticas de fase gasosa.

[033]O reator de acoplamento pode ser preferivelmente selecionado como um reator de leito fixo tubular, que adota a circulação de água quente para a remo-ção do calor e produzir vapor como um subproduto.

[034]Os gases de matéria-prima, antes de entrar no reator, são usualmente diluídos com gases inertes, tais como nitrogênio ou dióxido de carbono. A concen-tração de nitrito de metila nos gases de matéria-prima pode variar numa faixa relati-vamente grande. Entretanto, de modo a obter uma taxa de reação apropriada, a concentração de nitrito de metila nos gases de matéria-prima não pode estar mais baixa do que 3 % em vol e, preferivelmente, estar na faixa de 5 % em vol a 30 % em vol. A concentração de monóxido de carbono nos gases de matéria-prima pode variar numa faixa relativamente grande também, geralmente na faixa de 10 % em vol a 90 % em vol. A reação pode ser realizada numa temperatura relativamente baixa e uma pressão relativamente baixa. O tempo de permanência dos reagentes de fase gasosa num leito do catalisador é geralmente não mais do que 12 s, corretamente na faixa de 0,2 s a 6 s.

[035]No método para produzir oxalato de dimetila de acordo com a presente divulgação, uma segunda etapa é separação do oxalato de dimetila. Nesta etapa, o produto de reação numa saída do reator de acoplamento diretamente entra na coluna de separação de oxalato de dimetila na seção intermediária desta sem ser esfriado, em que o contato contracorrente é ativado entre o produto de reação e o metanol entrar na coluna a partir da parte superior desta, para produzir o metanol bruto e ga-ses não condensados a partir da parte superior da coluna, e o produto de oxalato de dimetila a partir da parte inferior da coluna.

[036]A seção de absorção e retificação é fornecida entre a entrada de ali-mentação da corrente contendo metanol e a entrada de alimentação da corrente do produto de reação de acoplamento, e é fornecida com o prato ou o recheio de coluna, preferivelmente, um recheio estruturado ou randômico, altamente eficiente e de baixa resistência. A seção de absorção, por outro lado, funciona como uma seção de retificação. Uma seção entre a entrada de alimentação da corrente contendo oxalato de metila e a parte inferior da coluna é a seção de extração, que pode estar na forma de uma bandeja valvulada de inundação, um prato perfurado, uma bandeja de passagem dupla, um prato com borbulhadores, ou uma bandeja de Thorman, ou po-de ser um recheio.

[037]Depois da condensação na parte superior da coluna de separação de oxalato de dimetila, um gás não condensado está sujeito ao tratamento subsequente, enquanto que um líquido condensado é parcialmente descartado como o produto de metanol bruto para o tratamento subsequente, e parcialmente reciclado e para ser misturada uma matéria-prima de metanol para formar a corrente contendo metanol, que entra na coluna de separação de oxalato de dimetila.

[038]O tubo a partir da saída do reator de acoplamento à coluna de separa-ção de oxalato de dimetila, e o tubo de descarga disposto na parte inferior da coluna de separação de oxalato de dimetila são ambos preferivelmente para ser aquecidos, preferivelmente com vapor, água quente, eletricidade, e semelhantes, de modo a evitar o oxalato de dimetila de ser cristalizado nos dispositivos ou nos tubos.

[039]Quando o método para produzir oxalato de dimetila fornecido pela pre-sente divulgação é usado, dispositivos de arrefecimento e lavagem com álcool são desnecessários, e absorção do produto de acoplamento num dispositivo de arrefe-cimento e retificação do produto de acoplamento num dispositivo de destilação na técnica anterior pode ser concluído numa coluna de separação de oxalato de dimeti- la, desse modo reduzindo o consumo de energia e simplificando os dispositivos. Além disso, a cristalização do oxalato de dimetila no dispositivo de arrefecimento pode ser impedida, desse modo aumentando o rendimento de oxalato de dimetila. Além disso, o investimento em equipamento e espaço no chão podem ser economi-zados.Por outro lado, a simplificação de etapas de processo rende custos de rastre- amento de calor significantemente reduzidos. Quando o método para produzir oxala- to de dimetila de acordo com a presente divulgação é usado, o rendimento de oxala- to de dimetila pode atingir mais do que 99,5 %, com consumo de energia largamente reduzido de um sistema de recuperação para oxalato de dimetila, que é um efeito técnico muito óbvio.

[040]De acordo com um segundo aspecto da presente divulgação, um méto-do para produzir oxalato de dimetila, e carbonato de dimetila como um subproduto é fornecido, compreendendo as seguintes etapas: etapa a): alimentar, num reator de acoplamento, um material de reação con-tendo monóxido de carbono e nitrito de metila, que reage na presença de um catali-sador de metal de grupo platina, para se obter uma corrente de fase gasosa contendo tanto oxalato de dimetila quanto carbonato de dimetila; etapa b): alimentar a corrente de fase gasosa contendo tanto oxalato de di- metila quanto carbonato de dimetila numa coluna de separação de éster, e permitir o contato contracorrente da corrente de fase gasosa contendo tanto oxalato de dimeti- la quanto carbonato de dimetila com uma corrente contendo metanol entrar na colu-na de separação de éster a partir da parte superior da coluna, e uma corrente de agente de extração contendo oxalato de dimetila e entrar na coluna de separação de éster a partir de uma seção intermediária desta, de modo a se obter metanol bruto a partir da parte superior da coluna e uma mistura contendo tanto oxalato de dimetila quanto carbonato de dimetila a partir de uma parte inferior da coluna; e etapa c): alimentar a mistura numa coluna de refinação de oxalato de dimeti- la, para se obter um produto de carbonato de dimetila a partir da parte superior da coluna de refinação e um produto de oxalato de dimetila a partir de uma parte inferior da coluna de refinação, em que a corrente de fase gasosa contendo tanto oxalato de dimetila quanto carbonato de dimetila não é esfriada antes de ser alimentada na coluna de separa-ção de oxalato de dimetila.

[041]A coluna de separação de éster refere-se a uma coluna de separação na parte inferior da qual oxalato de dimetila e carbonato de dimetila são obtidos.

[042]Preferivelmente, a corrente de fase gasosa contendo tanto oxalato de dimetila quanto carbonato de dimetila não passa através de uma coluna de lavagem com álcool antes de ser alimentada na coluna de separação de éster. Isto é, a cor-rente de fase gasosa contendo tanto oxalato de dimetila quanto carbonato de dimeti- la não têm que ser lavada por um álcool em qualquer coluna de lavagem com álcool.

[043]De acordo com uma forma de realização preferida da presente divulga-ção, a coluna de separação de éster compreende: uma seção de absorção, que está disposta entre uma entrada de alimentação para a corrente de agente de extração e uma entrada de alimentação para a corrente contendo metanol, e é fornecida com um prato de coluna ou um recheio; uma seção de extração, que está disposta entre uma entrada de alimentação para a corrente de fase gasosa e a entrada de alimen-tação para a corrente de agente de extração, e é fornecida com um prato ou um re-cheio de coluna; e uma seção de esgotamento, que está disposta entre a entrada de alimentação para a corrente de fase gasosa e a parte inferior da coluna de separação de éster, e é fornecida com um prato ou um recheio de coluna.

[044]O produto de fase gasosa a partir do reator de acoplamento é alimenta-do na coluna de separação de éster entre a seção de extração e a seção de esgo-tamento desta, move-se para cima da seção de extração, e recebe em contato con- tracorrente com o oxalato de dimetila de fase líquida fluindo para baixo. A fase líqui-da na parte inferior da seção de extração flui para baixo da seção de esgotamento e é nela separada, para se obter a mistura de oxalato de dimetila e carbonato de dime- tila na parte inferior da coluna. A corrente de fase gasosa na parte superior da seção de extração, depois de contatar com um agente de extração, move-se para cima da seção de absorção e recebe em contato contracorrente com a corrente de metanol fluindo para baixo a partir da parte superior da coluna de separação de éster. A cor-rente de metanol absorve ainda oxalato de dimetila carregado na fase gasosa. Assim, uma corrente de fase gasosa substancialmente não contendo nenhum oxalato de dimetila ou carbonato de dimetila obtido a partir da parte superior da coluna de separação de éster pode ser reciclada em uma unidade de oxidação e esterificação para a regeneração de nitrito de metila.

[045]Preferivelmente, uma razão de altura da seção de absorção para a se-ção de esgotamento está na faixa de 1:0,5 a 1:5, preferivelmente 1:1,5 a 1:3,5.

[046]Preferivelmente, uma razão de altura da seção de absorção para a se-ção de extração está na faixa de 1:0,2 a 1:5, preferivelmente 1:1 a 1:2.

[047]Da mesma forma, o recheio usado na coluna de separação de éster pode ser estruturado ou randômico, e o prato de coluna pode estar na forma de uma bandeja valvulada de inundação, um prato perfurado, uma bandeja de passagem dupla, um prato com borbulhadores, ou uma bandeja de Thorman.

[048]Preferivelmente, a seção de esgotamento tem um número de prato teó-rico na faixa de 5 a 40, mais preferivelmente de 10 a 25. Na técnica anterior, apenas o metanol é usado como um agente absorvente numa coluna de separação de oxa- lato de dimetila. A coluna de separação de éster da presente divulgação, entretanto, é adicionada com a seção de extração, em que o oxalato de dimetila não só funciona como o agente de extração para a separação de carbonato de dimetila e metanol, mas também funciona como um agente absorvente para a absorção do oxalato de dimetila de fase gasosa. Adição de oxalato de dimetila como o agente absorvente permite a quantidade de metanol usado para ser reduzido e, por outro lado, garante a absorção substancialmente completa do carbonato de dimetila e oxalato de dimeti- la que estão contidos no produto de fase gasosa a partir do reator de acoplamento. Assim, o líquido obtido na parte inferior da coluna de separação de éster irá conter no metanol. Isto pode reduzir o consumo de energia e perda de metanol no sistema de separação subsequente.

[049]De acordo com a presente divulgação, 50 a 90 %, preferivelmente 60 a 85 %, e mais preferivelmente 60 a 70 % do produto de oxalato de dimetila obtido na etapa c) são reciclados para a coluna de separação de éster como o agente de ex-tração. Preferivelmente, o agente de extração tem uma temperatura na faixa de 55 °C a 210 °C, mais preferivelmente 60 °C a 150 °C. O oxalato de dimetila usado como o agente de extração é esfriado a uma temperatura nas faixas acima antes de entrar na coluna de separação de éster. Uma baixa temperatura é favorável para a redução da quantidade de oxalato de dimetila usada como o agente de extração. Entretanto, visto que o ponto de congelamento de oxalato de dimetila em pressão atmosférica é 54 °C, uma temperatura muito baixa deste levaria a um risco de bloqueio do tubo por oxalato de dimetila cristalizado.

[050]Durante os testes da presente divulgação, a influência da concentração de oxalato de dimetila no agente de extração sobre a volatilidade relativa de metanol para o carbonato de dimetila foi estudada. Foi descoberto que, no método de acordo com a presente divulgação, uma fase líquida na seção de extração da coluna de se-paração de éster tem uma concentração de oxalato de dimetila igual ou superior a 20 % em mol, por exemplo, 20 a 90 %. Dentro das faixas acima, um ponto azeotró- pico de metanol e carbonato de dimetila pode ser evitado, de modo que eles possam ser facilmente separados. A concentração molar de oxalato de dimetila na fase líquida na seção de extração da coluna de separação de éster pode ser ajustada através de ajuste de fluxo do agente de extração e ajuste do fluxo da corrente contendo metanol adicionada na parte superior da coluna.

[051]De acordo com uma forma de realização preferida da presente divulga-ção, a parte superior da coluna de separação de éster tem uma pressão de operação na faixa de 0,1 MPa a 0,4 MPa, preferivelmente 0,11 MPa a 0,25 MPa, e uma temperatura na faixa de 0 °C a 60 °C, preferivelmente 20 °C a 40 °C. Uma pressão de operação muito alta na coluna de separação de éster seria inadequada, porque uma pressão mais alta na coluna levaria a uma temperatura mais alta na parte inferior da coluna, que é desfavorável para estabilidade de oxalato de dimetila na parte inferior da coluna. Na parte superior da coluna de separação de éster, entretanto, a pressão de operação positiva seria preferida visto que a pressão de operação desta está sujeito à restrição pelo sistema de gás de reciclagem.

[052]De acordo com uma forma de realização preferida da presente divulga-ção, uma razão de volume da corrente contendo metanol para a corrente de agente de extração alimentada na coluna de separação de éster está na faixa de 1:1 a 1:5, preferivelmente de 1:1 a 1:3.

[053]De acordo com uma forma de realização preferida da presente divulga-ção, a coluna de refinação de oxalato de dimetila tem uma pressão de operação na faixa de 0 MPa a 0,3 MPa, preferivelmente 0,1 MPa a 0,2 MPa, e uma temperatura na parte superior desta na faixa de 20 °C a 130 °C, preferivelmente 80 °C a 110 °C.

[054]Preferivelmente, a coluna de refinação de oxalato de dimetila tem um número de prato teórico na faixa de 10 a 60, preferivelmente 25 a 50, e uma razão de refluxo na faixa de 2 a 200, preferivelmente 5 a 50.

[055]Como uma corrente de reagente no método da presente divulgação, o material de reação compreende 5 a 40 % em mol de monóxido de carbono, 5 a 30 % em mol de nitrito de metila, 1 a 10 % em mol de monóxido de nitrogênio, 0,1 a 10 % em mol de metanol, e gases inertes, tais como nitrogênio, como um equilíbrio. Prefe- rivelmente, o material de fase gasosa que entra no reator de acoplamento compre-ende 10 a 30 % em mol de monóxido de carbono, 5 a 20 % em mol de nitrito de me- tila, 2 a 8 % em mol de monóxido de nitrogênio, 1 a 8 % em mol de metanol, e nitro-gênio como um equilíbrio. O nitrito de metila pode ser fornecido por um dispositivo de oxidação e esterificação.

[056]Preferivelmente, a temperatura de reação no reator de acoplamento está na faixa de 90 °C a 150 °C, e a pressão de reação, nele, está na faixa de 0,1 MPa a 1 MPa. Preferivelmente, a temperatura de reação no reator de acoplamento está na faixa de 110 °C a 130 °C, e a pressão de reação, nele, está na faixa de 0,2 MPa a 0,5 MPa. Nos métodos de dois aspectos de acordo com a presente divulgação, as condições de reação nos reatores de acoplamento podem ser as mesmas. Devido à forte exotermicidade das reações de acoplamento, uma concentração mais alta de nitrato de metila levaria a reações mais fortes. Por outro lado, se o calor de reação não pode ser eficazmente removido, ele causaria um canal de temperatura no reator. Por outro lado, uma concentração muito baixa de nitrito de metila no reator aumenta-ria a concentração dos gases internos nele, desse modo aumentando o consumo de energia do sistema. Além disso, a existência de monóxido de nitrogênio restringiria a taxa de reação de reações de acoplamento. Consequentemente, pode ser desfavo-rável ter uma concentração muito alta de monóxido de nitrogênio no reator de aco-plamento. Entretanto, a concentração de monóxido de nitrogênio está correlacionada à reação de oxidação e esterificação e, portanto, deve ser mantido em excesso para garantir a reação completa de oxigênio. Pelo fato do metanol ser necessário para a regeneração de nitrito de metila no reator de oxidação e esterificação, a corrente de fase gasosa a partir do reator de oxidação e esterificação que entra no reator de acoplamento contém metanol numa quantidade que permite um estado de equilíbrio de gás-líquido. Embora o metanol possa ser desfavorável para as reações de aco-plamento, arrefecer um produto da regeneração de nitrito de metila até uma tempe- ratura mais baixa de modo a reduzir a quantidade de metanol contida no reator de acoplamento aumentaria inevitavelmente o consumo de energia do sistema.

[057]De acordo com uma forma de realização preferida da presente divulga-ção, o reator de acoplamento é selecionado na forma de um reator de leito fixo tubu-lar. Os materiais de reação fluem dentro dos tubos, e água saturada flui entre os tu-bos. A reação de acoplamento de monóxido de carbono na preparação de oxalato de dimetila é uma reação exotérmica forte. O calor de reação pode ser eficazmente liberado através do reator de leito fixo tubular. Além disso, a vaporização da água saturada também absorve uma grande quantidade de calor e, por outro lado, produz corrente de baixa pressão como um subproduto. Assim, a quantidade de água circu-lante usada pode ser reduzir, e a temperatura da água pode ser constantemente mantida. No mesmo tempo, a água em ebulição pode fornecer um coeficiente de transferência de calor relativamente grande e vantagem na remoção do calor de rea-ção.

[058]De acordo com uma forma de realização preferida da presente divulga-ção, a coluna de separação de éster compreende um refervedor na parte inferior e um condensador na parte superior desta. Com o condensador na parte superior, a quantidade de metanol complementar de fora e usada para a absorção pode ser re-duzida, enquanto que o refervedor na parte inferior pode remover o metanol contido na corrente líquida na parte inferior da seção de extração. Assim, o metanol pode ser evitado de ser retirado junto com carbonato de dimetila, que de outro modo causaria a perda de metanol.

[059]De acordo com uma forma de realização preferida da presente divulga-ção, o líquido na parte inferior da coluna de separação de éster compreende 0,05 a 5 %, preferivelmente 0,1 a 3 % de carbonato de dimetila, e oxalato de metila subs-tancialmente como um equilíbrio.

[060]No método fornecido de acordo o segundo aspecto da presente divul- gação, a seção de absorção da coluna de separação de éster, sendo usada para absorver oxalato de dimetila de fase gasosa, também pode ser usado como a seção de retificação no mesmo tempo, que restringe movimento de oxalato de dimetila para a parte superior da coluna. A seção de extração também desempenha uma papel da seção de absorção, em que o oxalato de dimetila de fase líquida primeiro absorve o oxalato de dimetila de fase gasosa e carbonato de dimetila que estão contidos numa fase gasosa ascendente. Isto pode significantemente reduzir a quantidade de metanol, o agente absorvente, usado na seção de absorção. Quando a quantidade de metanol usado é reduzida, as cargas do refervedor e do condensador podem ser reduzidas.

[061]No método para produzir oxalato de dimetila, e carbonato de dimetila como um subproduto fornecido pela presente divulgação, um dispositivo de arrefe-cimento e um dispositivo de lavagem com álcool pode ser omitidos. E a absorção de produtos de acoplamento num dispositivo de arrefecimento e a retificação do produ-tos de acoplamento num dispositivo de destilação na técnica anterior podem ser concluídas numa coluna de separação de éster, desse modo reduzindo o consumo de energia e simplificando os dispositivos. Além disso, o oxalato de dimetila pode ser impedido de ser cristalizado no dispositivo de arrefecimento, assim melhorando o rendimento de oxalato de dimetila.Além disso, o investimento em equipamento e espaço no chão podem ser reduzidos. Por outro lado, a simplificação de etapas de processo também permite reduzir os custos na preservação de calor. No mesmo tempo, o oxalato de dimetila de fase líquida usado como o agente de extração e cir-culado no sistema destrói o equilíbrio azeotrópico entre metanol e carbonato de di- metila e, assim, facilita a separação do metanol a partir do carbonato de dimetila. Subsequentemente, oxalato de dimetila e carbonato de dimetila podem ser separa-dos entre si, desse modo, não só reduzindo o consumo de energia na separação de carbonato de dimetila, mas também obtendo os produtos de oxalato de dimetila e carbonato de dimetila nas purezas exigidas. Além disso, visto que o carbonato de dimetila é separado a partir de metanol, o metanol flui para fora da coluna de sepa-ração pode ser ainda usado sem ser influenciado por qualquer acúmulo de carbona-to de dimetila.

[062]Quando a solução técnica para produzir oxalato de dimetila, e carbonato de dimetila como um subproduto é usada, a taxa de recuperação de oxalato de dimetila pode ser mais alta do que 99,5 %, e a taxa de remoção de carbonato de dimetila alcança mais do que 99 %, com quantidade significantemente reduzida de consumo de vapor na separação de carbonato de dimetila, que são efeitos técnicos particularmente benéficos.

Breve Descrição dos Desenhos

[063]A Fig. 1 mostra esquematicamente um fluxograma de um método para produzir oxalato de dimetila de acordo com a presente divulgação;

[064]A Fig. 2 mostra esquematicamente um fluxograma de um método para produzir oxalato de dimetila, e carbonato de dimetila como um subproduto de acordo com a presente divulgação; e

[065]A Fig. 3 mostra curvas de distribuição da concentração de oxalato de dimetila e a volatilidade relativa de metanol para o carbonato de dimetila numa colu-na de separação de éster.

Descrição Detalhada das Formas de Realização

[066]A presente divulgação será ainda explicada através dos exemplos com referência aos desenhos anexos.Deve ser entendido que o escopo da presente di-vulgação não deve ser limitado.

[067]Como a Fig. 1 mostra, uma matéria-prima de nitrogênio 1, uma matéria- prima de monóxido de carbono 2, uma matéria-prima de metanol 3, e uma matéria- prima de nitrito de metila 4 são misturadas, pré-aquecidas e, depois alimentadas num reator de acoplamento R-101 para a reação de acoplamento. Depois da reação de acoplamento, a corrente de material 6 descartado fora do reator de acoplamento como produto de reação diretamente entra numa coluna de separação de oxalato de dimetila numa seção intermediária desta. Um metanol 7 como um agente absorvente, e um refluxo líquido 10 da coluna de separação de oxalato de dimetila são mistu-rados entre si para formar uma corrente contendo metanol que entra na parte supe-rior da coluna de separação de oxalato de dimetila, numa seção de absorção e retifi-cação da coluna de separação de oxalato de dimetila, contato contracorrente e, assim a reação entre a corrente de material 6 e a corrente contendo metanol é ativada. Uma fase líquida que tem oxalato de dimetila absorvido contido na corrente de material 6 move-se para baixo para entrar numa seção de esgotamento, em que o oxalato de dimetila é separado, para se obter um produto de oxalato de dimetila 12 que é retirado a partir de uma parte inferior da coluna. Um gás 8 a partir da parte superior da coluna de separação de oxalato de dimetila é condensado através de um condensador disposto na parte superior da coluna de separação de oxalato de dimetila, em que um gás não condensado 9 está sujeito ao tratamento subsequente, enquanto um produto de metanol bruto 11 é parcialmente retirado e parcialmente funciona como o líquido de refluxo 10 da coluna de separação de oxalato de dimetila. Os tubos para as correntes 6 e 12 são traçados de calor, de modo a evitar o oxalato de dimetila de ser cristalizado no dispositivo ou tubos.

[068]Como mostrado na Fig. 2, uma matéria-prima de fase gasosa contendo monóxido de carbono e nitrito de metila entra num reator de acoplamento 21 através de um tubo 25. Um material descartado a partir do reator de acoplamento entra numa coluna de separação de éster 22 numa seção intermediária desta entre uma seção de extração 22b e uma seção de esgotamento 22c através de um tubo 26, em que contato contracorrente é ativado entre o material e oxalato de dimetila que entra numa parte superior da seção de extração 22b da coluna de separação de éster através de um tubo 33 e flui para baixo. Assim, uma corrente é obtida numa parte inferior da seção de extração 22b da coluna de separação de éster e flui na seção de esgotamento 22c da coluna de separação de éster. Depois do esgotamento ser realizado na seção de esgotamento 22c, uma mistura líquida de oxalato de dimetila e carbonato de dimetila é obtida numa parte inferior da seção de obstrução 22c da coluna de separação de éster. A mistura líquida entra numa coluna de refinação 23 através de um tubo 29. Uma corrente de fase gasosa obtida numa parte superior da seção de extração 22b resulta em contato contracorrente com uma corrente de me-tanol entrando numa parte superior da seção de absorção 22a da coluna de separa-ção de éster através de um tubo 28 e fluindo para baixo, em que a corrente de me-tanol ainda absorve oxalato de dimetila carregado na corrente de fase gasosa. Assim, uma corrente de fase gasosa num tubo 27 substancialmente não contendo nenhum oxalato de dimetila ou carbonato de dimetila na parte superior da coluna de separação de éster entra num reator de oxidação e esterificação para a regeneração de nitrito de metila.

[069]Carbonato de dimetila separada a partir da parte superior da coluna de refinação de oxalato de dimetila 23 é retirado através de um tubo 30. Carbonato de dimetila de alta pureza é obtido a partir de uma parte inferior da coluna de refinação 23, em que a corrente de oxalato de dimetila parcialmente entra num condensador de oxalato de dimetila através de um tubo 32, é condensada nele e, depois reciclada para a coluna de separação de éster 22 como o agente de extração, enquanto o res-tante de oxalato de dimetila é retirado através de um tubo 31.

Exemplo 1

[070]Uma matéria-prima de nitrogênio 1, uma matéria-prima de monóxido de carbono 2, uma matéria-prima de metanol 3, e uma matéria-prima de nitrito de metila 4 foram misturadas, pré-aquecidas e, depois alimentadas num reator de acoplamento R-101 numa taxa de fluxo de 30 t/h para a reação de acoplamento. Depois da reação de acoplamento, uma corrente de material 6 descartada fora do reator de aco- plamento como produto de reação entrou diretamente numa coluna de separação de oxalato de dimetila a partir de uma seção intermediária desta. Um metanol 7 numa taxa de fluxo de 20 t/h, depois de ser misturado com um líquido de refluxo 10 da co-luna de separação de oxalato de dimetila, entrou na coluna de separação de oxalato de dimetila a partir de uma parte superior desta. Um gás 8 na parte superior da colu-na foi condensado num disposto condensador na parte superior da coluna de sepa-ração de oxalato de dimetila, em que um gás não condensado 9 foi sujeito ao trata-mento subsequente, enquanto um produto de metanol bruto 11 foi retirado. Um pro-duto de oxalato de dimetila 12 foi retirado a partir de uma parte inferior da coluna. O rendimento de oxalato de dimetila foi mais alto do que 99,99 %.

[071]A altura de um recheio randômico fornecido na coluna de separação de oxalato de dimetila foi de 10 m; o número de prato teórico na seção de esgotamento foi de 10; e a razão de altura da seção de absorção e retificação para a seção de esgotamento foi de 2:1. A temperatura de operação na parte superior da coluna foi de 32 °C, e a pressão de operação na parte superior da coluna foi de 0,14 MPa; enquanto a temperatura de operação na parte inferior da coluna foi de 185 °C, e a pressão de operação na parte inferior da coluna foi de 0,185 MPa. Uma carga térmica de um refervedor da coluna foi de 4,0435 MW.

[072]As composições de matérias-primas alimentadas no reator e aquelas das correntes principais foram mostradas na Tabela 1.Tabela 1

Exemplo 2

[073]As etapas do Exemplo 1 foram repetidas exceto que as composições das matérias-primas e parâmetros das colunas foram diferentes daqueles do Exemplo 1.

[074]A altura de um recheio randômico fornecido na seção de absorção e re-tificação da coluna de separação de oxalato de dimetila foi de 15 m; o número de prato teórico da seção de esgotamento foi de 20; e a razão de altura da seção de absorção e retificação para a seção de esgotamento foi de 1,5:1. A temperatura de operação na parte superior da coluna foi de 29 °C, e a pressão de operação na parte superior da coluna foi de 0,12 MPa; enquanto que a temperatura de operação na parte inferior da coluna foi de 178 °C, e a pressão de operação na parte inferior da coluna foi de 0,15 MPa. Uma carga térmica de um refervedor da coluna foi de 3,680 MW. O rendimento de oxalato de dimetila foi mais alto do que 99,99 %.

[075]As composições das correntes principais foram mostradas na Tabela 2. Tabela 2

Exemplo 3

[076]As etapas do Exemplo 1 foram repetidas exceto que as composições das matérias-primas e parâmetros das colunas foram diferentes daqueles do Exemplo 1.

[077]A altura de um recheio randômico fornecido na seção de absorção e re-tificação da coluna de separação de oxalato de dimetila foi de 20 m; o número de prato teórico da seção de esgotamento foi de 30; e a razão de altura da seção de absorção e retificação para a seção de esgotamento foi de 1,35:1. A temperatura de operação na parte superior da coluna foi de 34 °C, e a pressão de operação na parte superior da coluna foi de 0,16 MPa; enquanto que a temperatura de operação na parte inferior da coluna foi de 187 °C, e a pressão de operação na parte inferior da coluna foi de 0,2 MPa. Uma carga térmica de um refervedor da coluna foi de 4,801 MW. O rendimento do oxalato de dimetila foi mais alto do que 99,99 %.

[078]As composições das correntes principais foram mostradas na Tabela 3. Tabela 3

Exemplo 4

[079]As etapas do Exemplo 1 foram repetidas exceto que as composições das matérias-primas e parâmetros das colunas foram diferentes daqueles do Exemplo 1.

[080]A altura de um recheio randômico fornecido na seção de absorção e re-tificação da coluna de separação de oxalato de dimetila foi de 25 m; o número de prato teórico da seção de esgotamento foi de 40; e a razão de altura da seção de absorção e retificação para a seção de esgotamento foi de 1,25:1. A temperatura de operação na parte superior da coluna foi de 36 °C, e a pressão de operação na parte superior da coluna foi de 0,18 MPa; enquanto que a temperatura de operação na parte inferior da coluna foi de 192 °C, e a pressão de operação na parte inferior da coluna foi de 0,22 MPa. Uma carga térmica de um refervedor foi de 4,769 MW. O rendimento de oxalato de dimetila foi mais alto do que 99,99 %.

[081]As composições das correntes principais foram mostradas na Tabela 4. Tabela 4

Exemplo Comparativo 1

[082]O dispositivo divulgado em CN 202643601U (a totalidade da qual está aqui incorporada como referência) foi usado. Um produto de reação de acoplamento foi primeiro esfriado através de um trocador de calor, em que uma parte de oxalato de dimetila foi condensada. Uma fase gasosa e uma fase líquida a partir do trocador de calor entraram num separador de gás-líquido, em que o oxalato de dimetila que pode ser diretamente usado foi obtido numa parte inferior do separador de gás- líquido. O restante de oxalato de dimetila contido numa fase gasosa não condensada a partir do separador de gás-líquido foi alimentado em uma coluna de absorção, para ser absorvido por metanol. Um líquido resultante a partir da coluna de absorção foi finalmente separado através de destilação para se obter oxalato de dimetila.

[083]A mistura de gás-líquido foi resfriada entre 60 a 70 °C no trocador de calor. A altura de um recheio randômico na coluna de absorção foi de 25 m. A quantidade de metanol usado para a absorção foi a mesma como a quantidade do metanol que entrou na parte superior da coluna de separação de oxalato de dimetila no Exemplo 4. Para outras condições, a referência pode ser feita a CN 202643601U. O número de prato teórico na coluna de refinação do oxalato de dimetila foi de 40. Uma carga térmica exigida de um refervedor foi de 11,849 MW, que foi obviamente mais alta do que a carga térmica do refervedor do Exemplo 4, isto é, 4,769 MW.

Exemplo 5

[084]Uma matéria-prima de fase gasosa contendo monóxido de carbono e nitrito de metila entrou num reator de acoplamento 21 através de um tubo 25, e um produto de reação de acoplamento entrou numa coluna de separação de éster 22 numa seção intermediária desta entre uma seção de extração 22b e uma seção de esgotamento 22c através de um tubo 26, e resulta em contato contracorrente com oxalato de dimetila como um agente de extração que entrou numa parte superior da seção de extração 22b da coluna de separação de éster e fluiu para baixo. Uma corrente de líquido obtida numa parte inferior da seção de extração 22b da coluna de separação de éster fluiu na seção de esgotamento 22c da coluna de separação de éster, em que depois do esgotamento ser realizado, uma mistura líquida de oxalato de dimetila e carbonato de dimetila foi obtida na parte inferior da seção de obstrução 22c. Esta mistura líquida entrou numa coluna de refinação 23 através de um tubo 29. Uma corrente de fase gasosa obtida a partir da parte superior da seção de extração 22b came em contato contracorrente com metanol entrando numa parte superior de uma seção de absorção 22a da coluna de separação de éster através de um tubo 28 e fluindo para baixo, em que o metanol mais oxalato de dimetila absorvido foram carregados na fase gasosa. Como um resultado, uma corrente de fase gasosa no tubo 27 substancialmente não contendo nenhum oxalato de dimetila ou carbonato de di- metila a partir da parte superior da coluna de separação de éster entrou num reator de oxidação e esterificação para a regeneração de nitrito de metila.

[085]Carbonato de dimetila separado a partir da parte superior de uma coluna de refinação 23 foi retirado através de um tubo 30. Carbonato de dimetila de alta pureza foi obtido numa parte inferior da coluna de refinação 23, em que a corrente de oxalato de dimetila parcialmente entrou num condensador de oxalato de dimetila (por exemplo, um trocador de calor) através de um tubo 32, foi condensada nele e, depois reciclada para a coluna de separação de éster 22 como um agente de extração, enquanto o restante de oxalato de dimetila foi retirado através de um tubo 31.

[086]A temperatura no reator de acoplamento foi de 120 °C, e a pressão de reação deste foi de 0,3 MPa.

[087]A razão da seção de absorção da coluna de separação de éster para a seção de extração desta foi de 1:3, e o número de prato teórico da seção de esgo-tamento foi de 10. A pressão de operação na coluna de separação de éster foi de 0,16 MPa. A temperatura de operação na parte superior da coluna foi de 38 °C, enquanto que a temperatura de operação na parte inferior da coluna foi de 177 °C. A razão de volume da corrente de agente de extração (oxalato de dimetila) para a corrente de agente absorvente (metanol) foi de 1,2:1.

[088]Como para a coluna de refinação de oxalato de dimetila, teve um núme- ro de prato teórico de 40, uma razão de refluxo de 6, uma pressão de operação de 0,12 MPa, e temperaturas de operação de 95 °C na parte superior desta e 176 °C na parte inferior desta. A razão do oxalato de dimetila circulado como o agente de extração para o produto de oxalato de dimetila retirado fora foi de 1,3:1. O oxalato de dimetila como o agente de extração foi esfriado a 80 °C através do trocador de calor.

[089]Neste exemplo, o relacionamento entre a concentração de oxalato de dimetila e a volatilidade relativa de metanol para carbonato de dimetila na coluna de separação de éster foi estudado, com o resultado como mostrado na Fig. 3, que indica as curvas de distribuição da concentração de oxalato de dimetila e a volatilidade relativa de metanol para carbonato de dimetila na coluna de separação de éster. Na Fig. 3, os valores como indicados na posição de pratos teóricos, de pequenos para grandes, respectivamente representam os números de prato teórico sucessivamente dispostos a partir da parte superior para a parte inferior da coluna de separação de éster. Na seção de extração que estava localizada abaixo das pratos teóricos da entrada de alimentação do agente de extração, quando a concentração de oxalato de dimetila na fase líquida foi aumentada a 28 % em mol, isto é, a concentração molar de oxalato de dimetila na seção de extração deste exemplo, oxalato de dimetila obviamente funcionando como um agente de extração, tal que a volatilidade relativa de metanol para carbonato de dimetila foi aumentada de 0,7 como na seção de absorção (acima das pratos teóricos da entrada de alimentação do agente de extração) para 1,8, cruzando um ponto azeotrópico onde a volatilidade relativa de metanol para carbonato de dimetila é de 1. Neste ponto, o metanol não pode ser separado do carbonato de dimetila. O carbonato de dimetila foi alterado de um componente leve que formou azeotropia com metanol para um componente pesado, e moveu-se para a parte inferior da coluna, enquanto que o metanol moveu-se para a parte superior da coluna, tal que o carbonato de dimetila pode ser facilmente separado a partir do metanol.

[090]A taxa de recuperação de oxalato de dimetila foi mais alta do que 99,99 %, e a taxa de remoção de carbonato de dimetila foi de 99,6 %. As cargas dos refer- vedores na coluna de separação de éster e na coluna de refinação de oxalato de dimetila foram de 7,667 MW e 1,256 MW, respectivamente.

[091]As composições das matérias-primas no reator e aquelas das correntes nos tubos foram como mostradas na Tabela 5.Tabela 5

Exemplo 6

[092]As etapas foram as mesmas como aquelas no Exemplo 5, com diferentes condições de reação e parâmetros de colunas.

[093]A temperatura de reação no reator de acoplamento foi de 120 °C, e a pressão de reação deste foi de 0,3 MPa.

[094]A razão de altura da seção de absorção da coluna de separação de éster para a seção de extração desta foi de 1:1,5, e o número de prato teórico da seção de esgotamento foi de 25. A pressão de operação na coluna de separação de éster foi de 0,16 MPa. A temperatura de operação na parte superior da coluna foi de 38 °C, enquanto que a temperatura de operação na parte inferior da coluna foi de 180 °C. A razão de volume da corrente de agente de extração (oxalato de dimetila) para o corrente de agente absorvente (metanol) foi de 2,2:1.

[095]Como para a coluna de refinação de oxalato de dimetila, teve um número de prato teórico de 40, uma razão de refluxo de 8,5, uma pressão de operação de 0,12 MPa, e temperaturas de operação de 96 °C na parte superior desta e 176 °C na parte inferior desta. A razão do oxalato de dimetila como um agente de extração para o produto de oxalato de dimetila retirado fora foi de 2,3:1. O oxalato de dimetila como o agente de extração foi esfriado a 100 °C através do trocador de calor. A concentração de oxalato de dimetila na fase líquida na seção de extração da coluna de separação de éster foi de 42 % em mol.

[096]A taxa de recuperação de oxalato de dimetila foi mais alta do que 99,99 %, e a taxa de remoção de carbonato de dimetila foi de 99,5 %. As cargas dos refer- vedores na coluna de separação de éster e na coluna de refinação de oxalato de dimetila foram de 8,945 MW e 1,543 MW, respectivamente.

[097]As composições das matérias-primas no reator e aquelas das correntes nos tubos foram mostradas na Tabela 6.Tabela 6

Exemplo 7

[098]As etapas foram as mesmas como aquelas no Exemplo 5, com diferentes composições de matérias-primas, condições de reação, e parâmetros de colunas.

[099]A temperatura de reação no reator de acoplamento foi de 130 °C, e a pressão de reação deste foi de 0,4 MPa.

[0100]A razão da seção de absorção da coluna de separação de éster para a seção de extração desta foi de 1:2, e o número de prato teórico na seção de esgo-tamento foi de 15. A pressão de operação na coluna de separação de éster foi de 0,2 MPa. A temperatura de operação na parte superior da coluna foi de 42 °C, enquanto que a temperatura de operação na parte inferior da coluna foi de 186 °C. A razão de volume da corrente de agente de extração (oxalato de dimetila) para a corrente de agente absorvente (metanol) foi de 1,8:1.

[0101]Como para a coluna de refinação de oxalato de dimetila, teve um número de prato teórico de 30, uma razão de refluxo de 8,8, uma pressão de operação de 0,20 MPa, e temperaturas de operação de 113 °C na parte superior desta e 193 °C na parte inferior desta. A razão do oxalato de dimetila como um agente de extração para o produto de oxalato de dimetila retirado fora foi de 1,9:1. O oxalato de di- metila como o agente de extração foi esfriado a 60 °C através do trocador de calor. A concentração de oxalato de dimetila na fase líquida na seção de extração da coluna de separação de éster foi de 36 % em mol.

[0102]A taxa de recuperação de oxalato de dimetila foi mais alta do que 99,99 %, e a taxa de remoção de carbonato de dimetila foi de 99,5 %. As cargas dos refervedores na coluna de separação de éster e na coluna de refinação de oxalato de dimetila foram de 9,459 MW e 1,741 MW, respectivamente.

[0103]As composições das matérias-primas no reator e aquelas das correntes nos tubos foram mostradas na Tabela 7.Tabela 7

Exemplo Comparativo 2

[0104]A mesma escala e condições de reação similares do Exemplo 5 acima, e do dispositivo divulgado em CN 101190884A (a totalidade da qual está aqui incorporada como referência) foram adotadas. Um produto de reação de acoplamento foi absorvido com uma grande quantidade de metanol numa coluna de lavagem com álcool, para se obter um líquido numa parte inferior da coluna contendo 40 % em peso de metanol, 1,1 % em peso de carbonato de dimetila, e 58,9 % em peso de oxalato de dimetila. Uma coluna de recuperação com álcool teve um número de prato teórico total de 80, e uma carga de refervedor de 28,134 MW. Uma coluna de separação de éster teve o mesmo número de número teórico como aquele no Exemplo 5,e uma carga de refervedor de 1,872 MW. Tais cargas de refervedor foram obviamente mais altas do que as cargas de refervedor da coluna de separação de éster e da coluna de refinação de oxalato de dimetila do Exemplo 5 da presente divulgação.

[0105]Além disso, o investimento em equipamento de acordo com CN 101190884A é mais alto do que o investimento em equipamento para realizar o método de acordo com a presente divulgação.

[0106]Embora a presente divulgação foi explicada em detalhes, as modificações dentro do espírito e escopo da presente divulgação seriam evidentes para aqueles habilitados na técnica. Além disso, deve ser entendido que vários aspectos, e partes de diferentes formas de realização específicas recitadas na presente divulgação, e várias características como listadas podem ser combinados ou parcialmente ou completamente trocados entre si. Além disso, aqueles habilitados na técnica podem entender que, as descrições acima apenas constituem maneiras de implementação exemplares da presente divulgação, mas não se destinam a limitar a presente divulgação.Lista de referências R-101.reator de acoplamento; C-101.coluna de separação de oxalato de dimetila; D-102.tanque de refluxo da coluna de separação de oxalato de dimetila; 1.matéria-prima de nitrogênio; 2.matéria-prima de monóxido de carbono; 3.matéria-prima de metanol; 4.matéria-prima de nitrito de metila; 5.material alimentado no reator de acoplamento; 6.corrente de material descartado fora do reator de acoplamento; 7.matéria-prima de metanol como um agente absorvente; 8.gás a partir da parte superior da coluna de separação de oxalato de dime- tila; 9.gás não condensado a partir da parte superior da coluna de separação de oxalato de dimetila; 10.líquido de refluxo da coluna de separação de oxalato de dimetila; 11.produto de metanol bruto; 12.corrente de líquido a partir de uma parte inferior da coluna de separação de oxalato de dimetila (produto de oxalato de dimetila); 21.reator de acoplamento; 22.coluna de separação de éster; 22a. seção de absorção; 22b. seção de extração; 22c. seção de esgotamento; 23.coluna de refinação de oxalato de dimetila; 24.condensador de oxalato de dimetila; 25.tubo de entrada de material do reator de acoplamento; 26.tubo de saída de material do reator de acoplamento; 27.tubo de fase gasosa numa parte superior da coluna de separação de éster; 28.tubo de entrada de metanol; 29.tubo de líquido numa parte inferior da coluna de separação de éster; 30.tubo de carbonato de dimetila numa parte superior da coluna de refinação de oxalato de dimetila; 31.tubo de saída para os produtos de oxalato de dimetila; 32.tubo para a circulação de oxalato de dimetila; e 33.tubo para a circulação de oxalato de dimetila esfriado.

Claims

1.Método para produzir oxalato de dimetila CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as seguintes etapas: etapa a): alimentar, em um reator de acoplamento, um material de reação contendo monóxido de carbono e nitrito de metila, que reage na presença de um catalisador de metal de grupo platina, para se obter uma corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila; e etapa b): alimentar a corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila em uma coluna de separação de oxalato de dimetila, e permitir o contato contracor- rente da corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila com uma corrente contendo metanol entrando na coluna de separação a partir de uma parte superior desta, de modo a se obter metanol bruto a partir da parte superior da coluna e um produto de oxalato de dimetila a partir de uma parte inferior da coluna, em que a corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila não é esfriada antes de ser alimentada na coluna de separação de oxalato de dimetila; em que a coluna de separação de oxalato de dimetila compreende uma seção de absorção e retificação e uma seção de esgotamento, e uma razão de altura da seção de absorção e retificação para a seção de esgotamento está na faixa de 0,2:1 a 5:1.

2.Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila não passa através de uma coluna de lavagem com álcool antes de ser alimentada na coluna de separação de oxalato de dimetila.

3.Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção de absorção e retificação está disposta entre uma entrada de alimentação para a corrente contendo metanol e uma entrada de alimentação para a corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila, e é fornecida em um prato ou um recheio de coluna (filler); e a seção de esgotamento está disposta entre a entrada para a corrente de fase gasosa contendo oxalato de dimetila e a parte inferior da coluna, e é fornecida com um prato ou um recheio de coluna.

4.Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a razão de altura da seção de absorção e retificação para a seção de esgotamento está na faixa de 1:1 a 2:1.

5.Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a parte superior da coluna de separação de oxalato de dimetila tem uma tempe-ratura na faixa de 0°C a 60°C, e uma pressão na faixa de 0,1 MPa a 0,3 MPa; e/ou em que a parte inferior da coluna de separação de oxalato de dimetila tem uma temperatura na faixa de 161°C a 210°C, e uma pressão na faixa de 0,1 MPa a 0,35 MPa.

6.Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o recheio é estruturado ou randômico (bulk), e o prato de coluna está na forma de uma bandeja valvulada de inundação (float-valve tray), um prato perfurado, uma bandeja de passagem dupla, um prato com borbulhadores (bubble-cap tray), ou uma bandeja de Thorman; e/ou em que a seção de esgotamento tem um número de prato teórico na faixa de 5 a 40.

7.Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as condições de operação do reator de acoplamento incluem uma temperatura de reação na faixa de 50°C a 200°C e uma pressão na faixa de 0,1 MPa a 1,0 MPa.

8.Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: rastrear o calor de um tubo disposto entre o reator de acoplamento e a coluna de separação de oxalato de dimetila; e/ou rastrear o calor de um tubo de descarga disposto na parte inferior da coluna de separação de oxalato de dimetila.

9.Método para produzir oxalato de dimetila e carbonato de dimetila como um subproduto CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as seguintes etapas: etapa a): alimentar, em um reator de acoplamento, um material de reação contendo monóxido de carbono e nitrito de metila, que reage na presença de um catalisador de metal de grupo platina, para se obter uma corrente de fase gasosa contendo tanto oxalato de dimetila quanto carbonato de dimetila; etapa b): alimentar a corrente de fase gasosa contendo tanto oxalato de di- metila quanto carbonato de dimetila em uma coluna de separação de éster, e permitir o contato contracorrente da corrente de fase gasosa contendo tanto oxalato de dimetila quanto carbonato de dimetila com uma corrente contendo metanol entrando na coluna de separação de éster a partir da parte superior da coluna, e uma corrente de agente de extração contendo oxalato de dimetila e entrando na coluna de separação de éster a partir de uma seção intermediária desta, de modo a se obter metanol bruto a partir da parte superior da coluna e uma mistura contendo tanto oxalato de dimetila quanto carbonato de dimetila a partir de uma parte inferior da coluna; e etapa c): alimentar a mistura em uma coluna de refinação de oxalato de di- metila, para se obter um produto de carbonato de dimetila a partir da parte superior da coluna de refinação e um produto de oxalato de dimetila a partir de uma parte inferior da coluna de refinação, em que a corrente de fase gasosa contendo tanto oxalato de dimetila quanto carbonato de dimetila não é esfriada antes de ser alimentada na coluna de separação de oxalato de dimetila; em que a coluna de separação de éster compreende uma seção de absor- ção, uma seção de extração e uma seção de esgotamento, e uma fase líquida na seção de extração da coluna de separação de éster tem uma concentração de oxa- lato de dimetila igual ou superior a 20% em mol.

10.Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente de fase gasosa contendo tanto oxalato de dimetila quanto carbonato de dimetila não passa através de uma coluna de lavagem com álcool antes de ser alimentada na coluna de separação de éster.

11.Método, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a seção de absorção, que está disposta entre uma entrada de alimentação para a corrente de agente de extração e uma entrada de alimentação para a corrente contendo metanol, e é fornecida em um prato ou um recheio de coluna; a seção de extração, que está disposta entre uma entrada de alimentação para a corrente de fase gasosa e a entrada de alimentação para a corrente de agente de extração, e é fornecida com um prato de coluna de um recheio; e a seção de esgotamento, que está disposta entre a entrada de alimentação para a corrente de fase gasosa e a parte inferior da coluna de separação de éster, e é fornecida com um prato ou um recheio da coluna.

12.Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que uma razão de altura da seção de absorção para a seção de extração está na faixa de 1:0,5 a 1:5; e/ou em que uma razão de altura da seção de absorção para a seção de esgota-mento está na faixa de 1:0,2 a 1:5.

13.Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o recheio é estruturado ou randômico, e o prato de coluna está na forma de uma bandeja valvulada de inundação, um prato perfurado, uma bandeja de passagem dupla, um prato com borbulhadores, ou uma bandeja de Thorman; e/ou em que a seção de esgotamento tem um número de prato teórico na faixa de 5 a 40.

14.Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que 50 a 90% do oxalato de dimetila obtido na etapa c) é reciclado para a coluna de separação de éster como o agente de extração; e/ou em que o agente de extração tem uma temperatura na faixa de 55°C a 210°C.

15.Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a parte superior da coluna de separação de éster tem uma pressão de operação na faixa de 0,1 MPa a 0,4 MPa, e uma temperatura na faixa de 0°C a 60°C.

16.Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que uma razão de volume da corrente contendo metanol para a corrente de agente de extração alimentada na coluna de separação de éster está na faixa de 1:1 a 1:5.

17.Método, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a coluna de refinação de oxalato de dimetila tem uma pressão de operação na faixa de 0 MPa a 0,3 MPa, uma temperatura na parte superior desta na faixa de 20°C a 130°C; e/ou em que um número de prato teórico está na faixa de 10 a 60, e uma razão de refluxo está na faixa de 2 a 200.

18.Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o material de reação compreende 5 a 40% em mol de monóxido de carbono, 5 a 30% em mol de nitrito de metila, 1 a 10% em mol de monóxido de nitrogênio, 0,1 a 10% em mol de metanol e gases inertes como um equilíbrio.