CN101289369B - 一种联产丙二醇和碳酸二甲酯的连续生产新工艺 - Google Patents
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Abstract
一种联产丙二醇和碳酸二甲酯的连续生产新工艺，包括反应精馏、回收碳酸二甲酯、回收甲醇、分离甲醇丙二醇、碳酸化处理、过滤、分离丙二醇、回收丙二醇、蒸发、醇水分离步骤，丙二醇与催化剂经碳酸化处理、过滤，进行分离。本工艺成功解决了现有生产工艺中，催化剂与丙二醇难以分离，导致丙二醇产率低、纯度低、不能连续生产的问题，生产的丙二醇的质量更好，可替代进口，操作过程更安全，节能、产率高，废物实现“0”排放，实现了连续生产。
Description
技术领域
本发明涉及丙二醇和碳酸二甲酯联产工艺，尤其是涉及由碳酸丙烯酯与甲醇进行酯交换反应联合生产丙二醇和碳酸二甲酯的连续生产新工艺，属化工领域。
背景技术
酯交换法生产丙二醇联产碳酸二甲酯在国内较为普遍。碳酸丙烯酯与甲醇进入反应塔，在催化剂存在下进行酯交换反应，塔顶得DMC与甲醇共沸物，经冷凝后送往加压精馏塔将DMC与甲醇分离，将DMC粗品精制获得高纯度产品。反应釜出来的物料经精馏脱除甲醇后，回收得丙二醇，未反应物甲醇、碳酸丙烯酯等回收循环使用。该工艺中的催化剂为甲醇碱金属催化剂如甲醇钠等为碱性，丙二醇为酸性，两者结合力很强，不易分离，一般采用强制减压蒸馏法分离催化剂与粗丙二醇，催化剂与粗丙二醇的分离不彻底，仍会有一部分丙二醇被催化剂吸附，导致丙二醇收率低，质量不高，并且产生的残液量大，能源消耗高，不能连续生产。
发明内容
本发明的目的就是要解决现有生产工艺中催化剂与粗丙二醇的分离不彻底、不能连续生产的问题，提供一种联产丙二醇和碳酸二甲酯的连续生产新工艺。
为实现上述目的，本发明一种联产丙二醇和碳酸二甲酯的连续生产新工艺包括步骤1反应精馏、步骤2回收碳酸二甲酯、步骤3回收甲醇、步骤4分离甲醇丙二醇，其特征在于还包括以下步骤：
步骤5碳酸化处理：从步骤3回收甲醇的甲醇回收塔釜截取料液，进入碳酸化罐进行碳酸化处理，先通入635重量份料液，再加入80重量份水，后通入1重量份CO2，并搅拌，反应压力：常压，反应温度60-90℃，搅拌转速60-125r/min；
步骤6过滤：经步骤5碳酸化处理后的料液进入精滤器进行过滤，过滤精度3-20微米，过滤温度60℃，过滤压力0.4Mpa，得到的滤液进入脱轻塔；
步骤7分离丙二醇：来自步骤6精滤器的滤液进入脱轻塔的中部，塔顶回流比为4，塔顶温度64℃，塔釜温度162℃，操作压力40KPa，塔釜可得到不含轻组份的中间料液，进入步骤8中丙二醇精制塔；塔顶可得到水、甲醇、DMC、丙二醇的混合物去步骤10中醇水分离塔；
步骤8回收丙二醇：来自步骤7中脱轻塔釜底的料液进入精制塔的中部，塔顶回流比为1，塔顶温度124℃，塔釜温度159℃，操作压力10KPa，塔顶可得到纯度为99.99％丙二醇，塔釜可得到碳酸盐及高沸物的混合物去步骤9的薄膜蒸发器；
步骤9蒸发：来自步骤8的精制塔釜底的料液进入薄膜蒸发器顶部，操作140℃，操作压力10Kpa，可得到碳酸盐及高沸物；
步骤10醇水分离：来自步骤7脱轻塔顶的料液进入醇水分离塔的中部，塔顶回流比为1，塔顶温度64℃，塔釜温度102℃，操作压力常压，塔顶可得到甲醇、DMC，塔釜可得到水及高沸物的混合物返回步骤5碳酸化罐。
以上步骤中，步骤1至步骤4为现有技术。
步骤1反应精馏：将碳酸丙烯酯、甲醇和甲醇碱金属催化剂混合，所得混合物送入合成塔中，混合物中甲醇与碳酸丙烯酯的mol比为6～12∶1，甲醇金属催化剂的含量为混合物总重量的0.05～1.0wt％，碳酸丙烯酯与甲醇的反应在合成塔中进行，反应温度为55～85℃，压力为0～0.7Mpa，回流比为0.1～7.0，反应停留时间为0.5～2小时；
步骤2回收碳酸二甲酯：合成塔的塔顶馏出物送入加压精馏塔，进行加压蒸馏，塔内温度为130～230℃，压力为0.2～1.6Mpa，加压精馏塔的塔釜液送入DMC精馏塔进行减压精馏，减压精馏的前馏分返回加压蒸馏塔，产品送入碳酸二甲酯储罐；
步骤3回收甲醇：加压精馏塔的塔顶汽经降压后进入常压精馏塔精制，精制甲醇返回合成塔。
步骤4分离甲醇、丙二醇：合成塔的塔釜液送入甲醇回收塔，甲醇回收塔的塔顶汽相冷凝液返回合成塔。
本发明碳酸二甲酯(DMC)和丙二醇(PG)的联合生产工艺是以碳酸丙烯酯和甲醇为主要原料。
本发明的反应精馏步骤(1)中使用的甲醇碱金属催化剂包括甲醇钠、甲醇钾。
本发明在碳酸化罐中，经过加水、碳酸化等过程，将可溶性催化剂转化为不溶性的碳酸盐。
化学反应方程式：
A：CH3-ONa+H2O＝CH3-HO+NaOH
B：2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O
再采用过滤设备，将不溶性的碳酸盐从粗丙二醇中分离出来，本发明通过引入碳酸化反应，将催化剂转化为另外一种物质，从而弱化结合力，使粗丙二醇最大限度的得以释放，提高产品收率。
本工艺成功解决了现有生产工艺中，催化剂与丙二醇难以分离，导致丙二醇产率低、纯度低、不能连续生产的问题，生产的丙二醇的质量更好，可替代进口，操作过程更安全，节能、产率高，废物实现“0”排放，实现了连续生产。
具体实施方式
实施例1、
1、反应精馏：将碳酸丙烯酯、甲醇和甲醇碱金属催化剂混合，所得混合物送入合成塔中，混合物中甲醇与碳酸丙烯酯的mol比为6～12∶1，甲醇金属催化剂的含量为混合物总重量的0.05～1.0wt％，碳酸丙烯酯与甲醇的反应在合成塔中进行，反应温度为55～85℃，压力为0～0.7Mpa，回流比为0.1～7.0，反应停留时间为0.5～2小时；
2、回收碳酸二甲酯：合成塔的塔顶馏出物送入加压精馏塔，进行加压蒸馏，塔内温度为130～230℃，压力为0.2～1.6Mpa，加压精馏塔的塔釜液送入DMC精馏塔进行减压精馏，减压精馏的前馏分返回加压蒸馏塔，产品送入碳酸二甲酯储罐；
3、回收甲醇：加压精馏塔的塔顶汽经降压后进入常压精馏塔精制，精制甲醇返回合成塔。
4、从甲醇回收塔釜截取料液，进行碳酸化处理。
主要设备是由碳酸化罐、精滤机、脱轻塔、精制塔、醇水分离塔、薄膜蒸发器组成的工艺装置中，从甲醇回收塔釜出来物料经过配料、碳酸化、过滤、精馏实现粗丙二醇与催化剂的分离及丙二醇的连续化生产。
①碳酸化罐是一个带搅拌的反应罐，有加热及降温装置；
②精滤器过滤精度为3——20微米。可实现自动御料及人工御料，
③脱轻塔为直径1400，高16米的填料塔，内装规整填料，理论板数80块。
④精制塔为直径1600，高14米的填料塔，内装规整填料，理论板数70块。
⑤薄膜蒸发器的换热面积8m2。
⑥醇水分离塔为直径500，高12米的填料塔，内装规整填料，理论板数60块。
碳酸化罐的反应工况：
物料配比：预处理料∶水∶二氧化碳＝635∶80∶1(质量比)，先投料，再加水，后通CO2，开搅拌。反应压力：常压；反应温度60-90℃，搅拌转速60-125r/min精滤器的反应工况：
进料流量18m3/h，过滤精度3——20微米。容渣量8m3。过滤温度60℃。
过滤压力：0.4Mpa。
脱轻塔的反应工况：
来自精滤器的滤液以2200kg/h进入脱轻塔的中部，由塔釜再沸器提供分离过程所需的能量，塔顶回流比为4，塔顶温度64℃，塔釜温度162℃，操作压力40KPa，塔釜可得到不含轻组份的中间料液1900kg/h，进入丙二醇精制塔。塔顶可得到水、甲醇、DMC、丙二醇的混合物去醇水分离塔300kg/h。
精制塔的反应工况：
来自脱轻塔釜底的料液以1900kg/h进入精制塔的中部，由塔釜再沸器提供分离过程所需的能量，塔顶回流比为1，塔顶温度124℃，塔釜温度159℃，操作压力10KPa，塔顶可得到纯度为99.99％丙二醇1820kg/h。塔釜可得到碳酸盐及高沸物的混合物去薄膜蒸发器80kg/h。
薄膜蒸发器操作工况：
来自精制塔釜底的料液以80kg/h进入薄膜蒸发器顶部，由夹套提供分离过程所需的能量，操作温140℃，操作压力10Kpa.可得到碳酸盐及高沸物。
醇水分离塔的反应工况：
来自脱轻塔顶的料液以300kg/h进入醇水分离塔的中部，由塔釜再沸器提供分离过程所需的能量，塔顶回流比为1，塔顶温度64℃，塔釜温度102℃，操作压力常压，塔顶可得到甲醇/DMC60kg/h。塔釜可得到水及高沸物的混合物去碳酸化罐240kg
实施例2
1、反应精馏：将碳酸丙烯酯、甲醇和甲醇碱金属催化剂混合，所得混合物送入合成塔中，混合物中甲醇与碳酸丙烯酯的mol比为6～12∶1，甲醇金属催化剂的含量为混合物总重量的0.05～1.0wt％，碳酸丙烯酯与甲醇的反应在合成塔中进行，反应温度为55～85℃，压力为0～0.7Mpa，回流比为0.1～7.0，反应停留时间为0.5～2小时；
2、回收碳酸二甲酯：合成塔的塔顶馏出物送入加压精馏塔，进行加压蒸馏，塔内温度为130～230℃，压力为0.2～1.6Mpa，加压精馏塔的塔釜液送入DMC精馏塔进行减压精馏，减压精馏的前馏分返回加压蒸馏塔，产品送入碳酸二甲酯储罐；
3、回收甲醇：加压精馏塔的塔顶汽经降压后进入常压精馏塔精制，精制甲醇返回合成塔。
4、从甲醇回收塔釜截取料液，进行碳酸化处理。
截取的含醇钠和多元醇的料液，进行碳酸化处理，以实现醇钠与多元醇的分离。
主要有碳酸化罐、精滤机、脱轻塔、精制塔、醇水分离塔、薄膜蒸发器组成的工艺装置中，从甲醇回收塔釜出来物料经过配料、碳酸化、过滤、精馏实现粗丙二醇与催化剂的分离及丙二醇的连续化生产。
①碳酸化罐是一个带搅拌的反应罐，有加热及降温装置；
②精滤器过滤精度为3——20微米。可实现自动御料及人工御料，
③脱轻塔为直径1400，高16米的填料塔，内装规整填料，理论板数80块。
④精制塔为直径1600，高14米的填料塔，内装规整填料，理论板数70块。
⑤薄膜蒸发器的换热面积8m2。
⑥醇水分离塔为直径500，高12米的填料塔，内装规整填料，理论板数60块。
碳酸化罐的反应工况：
每次投料40吨，加水5吨，通CO2320Nm3，搅拌转速60-125r/min。反应压力：常压；反应温度60-90℃。
精滤器的反应工况：
进料流量18m3/h，过滤精度3——20微米。容渣量8m3。过滤温度60℃。
过滤压力：0.4Mpa。
脱轻塔的反应工况：
来自精滤器的滤液以2200kg/h进入脱轻塔的中部，由塔釜再沸器提供分离过程所需的能量，塔顶回流比为4，塔顶温度64℃，塔釜温度162℃，操作压力40KPa，塔釜可得到不含轻组份的中间料液1900kg/h，进入丙二醇精制塔。塔顶可得到水、甲醇、DMC、丙二醇的混合物去醇水分离塔300kg/h。
精制塔的反应工况：
来自脱轻塔釜底的料液以1900kg/h进入精制塔的中部，由塔釜再沸器提供分离过程所需的能量，塔顶回流比为1，塔顶温度124℃，塔釜温度159℃，操作压力10KPa，塔顶可得到纯度为99.99％丙二醇1820kg/h。塔釜可得到碳酸盐及高沸物的混合物去薄膜蒸发器80kg/h。
薄膜蒸发器操作工况：
来自精制塔釜底的料液以80kg/h进入薄膜蒸发器顶部，由夹套提供分离过程所需的能量，操作温140℃，操作压力10Kpa.可得到碳酸盐及高沸物。
醇水分离塔的反应工况：
来自脱轻塔顶的料液以300kg/h进入醇水分离塔的中部，由塔釜再沸器提供分离过程所需的能量，塔顶回流比为1，塔顶温度64℃，塔釜温度102℃，操作压力常压，塔顶可得到甲醇/DMC60kg/h。塔釜可得到水及高沸物的混合物去碳酸化罐240kg/h。
本发明一种联产丙二醇和碳酸二甲酯的连续生产新工艺可广泛应用于生产丙二醇和碳酸二甲酯。
Claims (1)
1.一种联产丙二醇和碳酸二甲酯的连续生产新工艺，其是利用碳酸丙烯酯和甲醇反应制备丙二醇和碳酸二甲酯，包括步骤1反应精馏、步骤2回收碳酸二甲酯、步骤3回收甲醇、步骤4分离甲醇丙二醇其特征在于还包括以下步骤：
步骤5碳酸化处理：从步骤3回收甲醇的甲醇回收塔釜截取料液，进入碳酸化罐进行碳酸化处理，先通入635重量份料液，再加入80重量份水，后通入1重量份CO2，并搅拌，反应压力：常压，反应温度60-90℃，搅拌转速60-125r/min；
步骤6过滤：经步骤5碳酸化处理后的料液进入精滤器进行过滤，过滤精度3-20微米，过滤温度60℃，过滤压力0.4Mpa，得到的滤液进入脱轻塔；
步骤7分离丙二醇：来自步骤6精滤器的滤液进入脱轻塔的中部，塔顶回流比为4，塔顶温度64℃，塔釜温度162℃，操作压力40KPa，塔釜可得到不含轻组份的中间料液，进入步骤8中丙二醇精制塔；塔顶可得到水、甲醇、碳酸二甲酯、丙二醇的混合物去步骤10中醇水分离塔；
步骤8回收丙二醇：来自步骤7中脱轻塔釜底的料液进入精制塔的中部，塔顶回流比为1，塔顶温度124℃，塔釜温度159℃，操作压力10KPa，塔顶可得到纯度为99.99％丙二醇，塔釜可得到碳酸盐及高沸物的混合物去步骤9的薄膜蒸发器；
步骤9蒸发：来自步骤8的精制塔釜底的料液进入薄膜蒸发器顶部，操作140℃，操作压力10Kpa，可得到碳酸盐及高沸物；
步骤10醇水分离：来自步骤7脱轻塔顶的料液进入醇水分离塔的中部，塔顶回流比为1，塔顶温度64℃，塔釜温度102℃，操作压力常压，塔顶可得到甲醇、碳酸二甲酯，塔釜可得到水及高沸物的混合物返回步骤5碳酸化罐；
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