CN103980124B - 离子液体催化碳酸丙烯酯合成碳酸二甲酯的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离子液体催化碳酸丙烯酯合成碳酸二甲酯的合成方法；包括反应精馏、碳酸二甲酯的分离提纯和丙二醇的分离提纯过程。将甲醇、碳酸丙烯酯和离子液体催化剂在反应精馏塔中反应并分离，塔顶馏出碳酸二甲酯和甲醇共沸物，塔釜为丙二醇、甲醇、催化剂和少量碳酸二甲酯的混合物；塔顶碳酸二甲酯和甲醇共沸物的分离经过碳酸二甲酯加压精馏塔、碳酸二甲酯常压精馏塔和碳酸二甲酯产品塔；塔釜物料中丙二醇的分离提纯由脱轻塔、丙二醇产品塔和甲醇回收塔三个精馏塔组成；分离出的催化剂返回反应精馏系统重复利用。通过离子液体催化剂的使用，使碳酸丙烯酯和甲醇合成碳酸二甲酯并联产丙二醇的工艺变得简单，产品能耗低，催化剂重复利用，联产效果好。

Description

离子液体催化碳酸丙烯酯合成碳酸二甲酯的合成方法

技术领域

本发明涉及一种通过离子液体催化碳酸丙烯酯和甲醇通过酯交换反应合成碳酸二甲酯并联产丙二醇的合成方法。

背景技术

碳酸二甲酯(DMC)生产方法有甲醇和碳酸丙烯酯(PC)的酯交换法，甲醇和一氧化碳羰基氧化法，甲醇与尿素醇解法等等。目前在我国，碳酸二甲酯的工业化生产方法主要是通过碳酸丙烯酯和甲醇在催化剂甲醇钠的作用下进行酯交换反应生产碳酸二甲酯，同时联产丙二醇(PG)。

碳酸丙烯酯和甲醇进行的酯交换反应是一个平衡反应，反应平衡常数比较小。为了打破反应平衡，使碳酸丙烯酯更多的转化为碳酸二甲酯，反应通常在反应精馏塔中进行，通过反应精馏技术不断把反应产物之一碳酸二甲酯与原料甲醇以共沸物的形式从塔顶移出，从而打破碳酸丙烯酯与甲醇的酯交换反应平衡，使反应平衡向合成碳酸二甲酯方向移动。

为了加快碳酸丙烯酯和甲醇进行酯交换反应的速度，反应通常在催化剂的作用下进行反应，国内外有关反应催化剂的专利很多，包括均相催化反应和非均相催化反应。目前在我国碳酸二甲酯的工业生产中，大部分是采用甲醇钠作为反应催化剂。但是甲醇钠在反应过程中遇水和二氧化碳后会变为氢氧化钠和碳酸钠而失效，失效后的催化剂在反应体系中的溶解度比较低，会以固体废渣的形式从反应体系中析出。析出的固体会粘结在再沸器的换热管上，导致再沸器不能连续稳定运转，粘附在管道内壁上，会形成输送管道堵塞。这就需要在反应结束后，丙二醇蒸出之前，及时把催化剂和催化剂废渣从体系中分离出去，使得整个合成工艺复杂，产品能耗高。

通过碳酸丙烯酯和甲醇生产碳酸二甲酯的生产工艺有多项专利，如专利CN1569807A揭示了通过碳酸丙烯酯和甲醇联合生产碳酸二甲酯和丙二醇的工艺，该工艺所用的催化剂是甲醇钠，该生产工艺中丙二醇产品的分离采用的是间歇精馏方式，中间也没有涉及到催化剂甲醇钠从系统中的脱除方法。专利CN102304050A揭示的是碳酸丙烯酯与甲醇合成碳酸二甲酯过程中，碳酸二甲酯和丙二醇的连续精馏生产方法。碳酸二甲酯和甲醇的分离采用加压精馏方法，塔顶DMC含量降低了的DMC/甲醇共沸物直接返回反应精馏塔，塔釜DMC粗产品进一步通过精馏制备DMC产品。反应精馏塔塔釜丙二醇和甲醇的混合物首先通过甲醇回收塔回收其中的甲醇，然后丙二醇粗产品再通过丙二醇精制塔精制制备丙二醇产品，该技术没有涉及催化剂的分离、回用等问题。专利CN101289369详细揭示了甲醇钠作催化剂通过碳酸丙烯酯和甲醇反应联产丙二醇和碳酸二甲酯连续生产工艺。工艺流程主要包括反应精馏塔，塔顶甲醇和碳酸二甲酯共沸物通过加压和常压精馏耦合进行分离。塔釜液中丙二醇的分离包括：合成塔的塔釜液送入甲醇回收塔，甲醇塔的塔顶冷凝液返回合成塔，甲醇回收塔的塔釜液进行碳酸化处理，碳酸化处理液进入精滤器过滤，脱除其中的固体物，得到的滤液进入脱轻塔，脱去其中的轻组分水、甲醇、DMC，塔釜得到不含轻组分中间料液；中间料液进入丙二醇精制塔，精制塔塔顶得到产品丙二醇，塔釜可得碳酸盐和高沸物的混合物，该高沸混合物再进入薄膜蒸发器回收其中的一缩丙二醇。脱轻塔塔顶得到的轻组分水、甲醇、DMC混合物再进入醇水分离塔，塔顶回收其中的甲醇和DMC，塔釜得到的水及高沸物的混合物再返回碳酸化罐中重复使用。为了实现粗丙二醇与催化剂的分离及丙二醇的连续化生产，该生产工艺复杂，包括碳酸化、过滤、精馏脱轻组分、丙二醇的精制、醇水分离、薄膜蒸发等单元。专利CN101774888A也是关于在甲醇钠催化剂的作用下碳酸丙烯酯与甲醇合成碳酸二甲酯和丙二醇的工艺过程，该专利与专利CN102304050A不同的地方是前者对甲醇与DMC共沸物的分离采用碳酸丙烯酯萃取精馏的方法进行。通过萃取精馏塔，萃取剂回收塔来分离DMC和甲醇。反应精馏塔塔釜液首先进入甲醇回收塔，甲醇回收塔塔顶得到甲醇、碳酸二甲酯、丙烯醇、丙二醇单甲醚混合物，该混合物再进入甲醇精制塔，精制塔塔顶得到的纯甲醇返回反应精馏塔中，塔釜得到含有丙二醇、碳酸二甲酯、丙烯醇、丙二醇单甲醚的物料作为废料；甲醇回收塔塔釜得到含有丙二醇和催化剂的釜液然后进行一次碳化、碳酸钠晶体的一次过滤、丙二醇的精制、二次碳化、碳酸钠晶体的二次过滤、一缩丙二醇的精制提纯。为了把丙二醇中催化剂脱除掉，需要把水加入体系中，通过化学反应把没有失效的催化剂甲醇钠变为氢氧化钠，并通入二氧化碳气体与碱反应生成碳酸钠结晶，然后通过过滤把废渣滤掉。由于水的加入，使得后续的丙二醇的分离变得复杂，同时在过滤过程中滤渣会不可避免的带走部分丙二醇，导致丙二醇收率降低。如专利CN101671038A所示，过滤催化剂废渣时，滤渣夹带走的丙二醇的量占到整个丙二醇量的2％之多；同时，经过碳化和废渣过滤后的滤液中还会溶解有甲醇钠或碳酸钠固体。在后续的精馏过程中，随着挥发性组分的蒸出，还会有固体颗粒从溶液中结晶出来，这样就会导致精馏塔再沸器结垢或固体物附着在填料上，影响设备的连续正常运转，为此专利CN202717726U专门提出了抗脏堵塔板来解决这个问题。

从上面的专利可以看出，甲醇钠催化剂的使用，使得现有的碳酸二甲酯的合成工艺非常复杂，而且还存在许多其它缺点，如催化剂的用量大，催化剂失效后产生大量的固体废渣，造成环境污染，催化系统中固体的析出影响系统连续生产的稳定性，催化剂不能回用，当催化剂废渣排放时不可避免的会夹带走丙二醇，导致丙二醇收率的降低。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对上述现有的以碳酸丙烯酯和甲醇为原料，以甲醇钠为催化剂，合成碳酸二甲酯工业化技术存在的问题而提出的。本发明是在用离子液体替代甲醇钠催化剂的情况下，制定适应新催化剂特性的碳酸丙烯酯和甲醇为原料通过酯交换反应合成碳酸二甲酯同时联产丙二醇的新工艺。该合成工艺与甲醇钠作催化剂的合成碳酸二甲酯工艺相比，步骤大大简化，分离后的离子液体催化剂可以重复使用，合成过程中催化剂的成本大大降低，分离过程能耗减少，整个生产过程中没有固体废渣排放，是真正的碳酸二甲酯绿色合成工艺。

本发明的目的及其主要技术问题的解决是采用以下技术方案来实现的：

一种离子液体催化碳酸丙烯酯合成碳酸二甲酯的合成方法，是采用离子液体催化碳酸丙烯酯和甲醇进行酯交换反应，合成碳酸二甲酯并联产丙二醇的工艺；包括反应精馏、碳酸二甲酯的分离提纯和丙二醇的分离提纯。

所述的反应精馏是：将原料甲醇、碳酸丙烯酯和离子液体催化剂经反应精馏塔的上部进料，在反应精馏塔中，原料碳酸丙烯酯和离子液体催化剂以及反应生成的丙二醇作为重组分从塔的上部移向塔釜，反应生成轻组分碳酸二甲酯和原料甲醇一起移向塔的顶部，最终以共沸物的形式从塔顶馏出；塔釜釜液为丙二醇、甲醇、少量的碳酸二甲酯以及微量的碳酸丙烯酯的混合物。

所述的碳酸二甲酯的分离提纯过程与现有工艺相同，包括三个塔：碳酸二甲酯加压精馏塔、碳酸二甲酯常压精馏塔和碳酸二甲酯产品塔。反应精馏塔顶馏出物经过碳酸二甲酯加压精馏塔和常压精馏塔的耦合操作，进行甲醇和DMC的分离，在加压精馏塔塔釜得到粗的碳酸二甲酯产品，送入碳酸二甲酯产品塔，制备产品纯度大于99.7％以上的碳酸二甲酯产品，常压精馏塔的塔釜得到纯的甲醇，随后送入配料罐循环使用。

所述的丙二醇的分离提纯包括脱轻塔、丙二醇产品塔和甲醇回收塔三个精馏塔组成；从反应精馏塔塔釜过来的物料，首先进入脱轻塔减压操作，没有冷凝的气相直接进入反应精馏塔塔釜继续反应，冷凝下来的液体作为回流液返回塔顶；脱轻塔塔釜物料然后进入丙二醇产品塔，丙二醇产品塔采用真空操作，丙二醇产品从丙二醇产品塔的上部侧线采出，经冷却器冷却后送入丙二醇成品罐；从丙二醇产品塔塔釜排出的含有离子液体催化剂的物料的三分之二返回反应精馏塔，回用其中的离子液体催化剂，为了防止高沸点物料的积累，小部分物料排入废料罐中作为燃料油使用。

所述的从丙二醇产品塔塔顶采出含有甲醇物料送入甲醇回收塔回收其中的甲醇，回收的甲醇送回反应配料罐循环使用，塔釜重组分送入废料罐中作为燃料油使用。

所述的丙二醇脱轻塔塔顶设置分凝器，部分冷凝下来的液体回流至塔顶，没有冷凝下来的气体直接返回反应精馏塔的塔釜，继续进行反应。

本发明采用催化合成碳酸二甲酯的离子液体为催化剂，优选的离子液体为催化剂可以是季铵盐离子液体，结构式如下：

其中：R₁、R₂、R₃、R₄为1-12个碳原子烷基，R₁、R₂、R₃、R₄为相同基团、部分相同基团或不同基团；X-选自BF₄ ^-、BF₆ ^-、PF₆ ^-、NO₂ ^-、NO₃ ^-、SO₄ ^-、PO^- ₄、HCO₃ ^-、RCOO^-、NH₂RCOO^-或CF₃COO^-中的一种。

优选R₁、R₂、R₃、R₄为甲基、乙基或羟乙基。

催化剂用量为碳酸丙烯酯质量0.1-2.5％，通过酯交换法合成碳酸二甲酯。

本发明离子液体催化碳酸丙烯酯和甲醇合成碳酸二甲酯并联产丙二醇绿色合成工艺，详细说明如下：

(1)反应精馏

将原料甲醇、碳酸丙烯酯和离子液体催化剂按比例送入配料罐中，充分混合后，经泵打入反应精馏塔的上部进料口，来自后续轻组分蒸出塔塔顶的气相物料也直接由塔釜进入反应精馏塔，在反应精馏塔中，碳酸丙烯酯和离子液体催化剂作为重组分从塔的上部向塔釜移动，与上升的甲醇蒸汽进行两相传质并进行化学反应，反应生成的碳酸二甲酯与原料甲醇一起移向塔的顶部，最终以共沸物的形式从塔顶馏出，经过塔顶冷凝器冷凝后的液体分成两部分，一部分回流至反应精馏塔塔顶，一部分采出后由泵打入碳酸二甲酯分离提纯阶段进行分离。反应生成的丙二醇、反应原料碳酸丙烯酯和离子液体催化剂以重组分的形式移向塔釜，最终到达塔釜时，碳酸丙烯酯转化率超过99.5％，塔釜釜液的组成为丙二醇、甲醇和少量的碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯以及微量的丙二醇单甲醚的混合物。反应精馏塔塔釜液通过泵打入脱轻塔中部，该塔采用减压操作。脱轻塔塔顶得到轻组分气相物料返回反应精馏塔的塔釜继续反应，脱轻塔塔釜得到的丙二醇粗产品进入丙二醇分离提纯工段进行分离。

(2)碳酸二甲酯的分离提纯

碳酸二甲酯的分离提纯过程包括三个塔：碳酸二甲酯加压精馏塔、碳酸二甲酯常压精馏塔、碳酸二甲酯产品塔。

碳酸二甲酯加压精馏塔和常压精馏塔的目的是通过改变精馏塔的操作压力来改变甲醇与碳酸二甲酯共沸物的组成，通过两个塔的耦合，达到甲醇和DMC的分离，甲醇与碳酸二甲酯共沸物的组成随着压力的升高，共沸物组成中DMC的含量降低，例如压力0.1MPa下，共沸物的组成为甲醇:DMC＝70:30(质量比)，0.8MPa共沸物的质量组成为甲醇:DMC＝85:15(质量比)，1.5MPa下共沸物的质量组成为甲醇:DMC＝95:5(质量比)。在加压精馏塔中，精馏塔塔顶得到的是碳酸二甲酯含量降低的共沸物，塔釜得到碳酸二甲酯粗品。从碳酸二甲酯加压精馏塔塔顶采出的碳酸二甲酯含量降低的共沸物进入碳酸二甲酯常压精馏塔，通过碳酸二甲酯常压精馏，塔顶得到碳酸二甲酯含量增加的共沸物，塔釜便得到纯的甲醇，塔顶共沸物送回加压精馏塔继续分离，塔釜甲醇送回原料罐作为原料循环使用。

碳酸二甲酯加压精馏塔釜得到的是DMC含量大于97％的碳酸二甲酯粗品，送入碳酸二甲酯产品塔，该塔为常压塔，侧线得到产品纯度大于99.7％的碳酸二甲酯产品，塔顶得到的含有甲醇的DMC物料返回碳酸二甲酯常压塔回收其中的甲醇和DMC，塔釜得到重组分送入废料罐中，作为燃料油使用。

(3)丙二醇的分离提纯工段

丙二醇分离提纯工段包括丙二醇产品塔和甲醇回收塔。

从脱轻塔塔釜过来的主要含有丙二醇和离子液体催化剂的物料，通过泵打入丙二醇产品塔。为了减少丙二醇缩合生成一缩丙二醇副产物，丙二醇产品塔采用真空操作。纯度大于99.9％丙二醇产品从丙二醇产品塔的上部侧线采出，经冷却器冷却后送入丙二醇成品罐。从丙二醇产品塔塔釜排出的主要含有离子液体催化剂的物料分为两部分，大部分返回反应精馏塔，回用其中的离子液体催化剂，少部分排到废料罐中作为燃料油使用。从丙二醇产品塔塔顶采出含有甲醇、碳酸二甲酯、丙二醇单甲醚成分物料进入甲醇回收塔回收其中的甲醇和碳酸二甲酯，回收的甲醇送回反应配料罐作为反应进料重新使用，塔釜重组分含有丙二醇、丙二醇单甲醚送入废料罐中作为燃料油使用。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)通过离子液体催化剂的使用，使得通过碳酸丙烯酯和甲醇合成碳酸二甲酯并联产丙二醇的工艺变得简单；

(2)催化剂可重复使用，催化剂的用量少，减少了催化剂的使用成本；

(3)用离子液体作催化剂，在生产过程中不会产生固体废渣，是真正的绿色环保生产工艺；

(4)生产过程中不会产生固体废料堵塞管道，不会污染精馏塔填料和再沸器列管，生产中间无需再停车清洗设备，可做到完全连续生产；

(5)生产过程中无需再往系统中通入二氧化碳和水来脱除固体催化剂，生产过程简化，生产成本降低；

(6)由于没有废渣排出体系时带来的丙二醇夹带问题，提高了产品丙二醇的收率。

附图说明

附图为本发明的工艺流程图。

附图标识说明：

T-101反应精馏塔、T-102轻组分蒸出塔、T-201DMC/甲醇加压共沸精馏塔、T-202DMC/甲醇常压共沸精馏塔、T-203碳酸二甲酯产品塔、T-301丙二醇产品塔、T-302甲醇回收塔、V-101原料混合槽、V-102废料罐。

图中还包括如下原料管线：1-原料甲醇、2-原料碳酸丙烯酯、3-离子液体催化剂；

产品管线：4-产品碳酸二甲酯、5-产品丙二醇；

中间物料管线：6-DMC/甲醇常压共沸精馏塔塔釜甲醇返回物料管线、7-离子液体催化剂回用管线、8-甲醇塔塔顶甲醇管线、9-反应精馏塔混合进料管线、10-反应精馏塔塔顶采出管线、11-反应精馏塔塔釜物料管线、12-脱轻塔塔顶物料管线、13-脱轻塔塔釜物料管线、14-DMC/甲醇加压共沸精馏塔塔顶物料管线、15-粗DMC物料管线、16-DMC/甲醇常压共沸精馏塔塔顶物料管线、17-DMC产品塔塔顶物料采出管线、18-DMC/甲醇返回管线、19-DMC产品塔塔釜物料管线、20-丙二醇产品塔塔顶物料管线、21-丙二醇产品塔塔釜出料管线、22-丙二醇产品塔塔釜废料管线、23-甲醇回收塔塔釜废料管线。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步说明：

(1)反应精馏

通过原料甲醇管线1、原料碳酸丙烯酯管线2按摩尔比1：8～1:12的比例送入配料罐V-101中，离子液体催化剂通过管线3也送入配料罐中，催化剂用量为碳酸丙烯酯质量0.1-2.5％。

同时将碳酸二甲酯常压精馏塔塔釜回收的甲醇通过DMC/甲醇常压共沸精馏塔塔釜甲醇回用物料管线6、丙二醇产品塔塔釜含有离子液体催化剂的物料通过离子液体催化剂回用管线7、甲醇回收塔塔顶回收的甲醇通过甲醇塔塔顶甲醇回收管线8也一起打入配料罐中，充分混合后，经泵打入反应精馏塔T-101的上部进料口进料。在反应精馏塔T-101中甲醇和碳酸丙烯酯进行反应，反应的同时进行精馏分离，生成的DMC产品和原料甲醇形成最低温度共沸物作为轻组分向塔顶移动，原料碳酸丙烯酯和离子液体催化剂以及生成的丙二醇产物形成重组分向塔釜移动，最终反应精馏塔顶得到DMC/甲醇共沸物通过管线10采出，然后送入碳酸二甲酯的分离提纯工段进行分离。

反应精馏塔塔釜的甲醇、丙二醇为主要成分，并含有离子液体催化剂、一缩二丙二醇、丙二醇单甲醚的混合物通过反应精馏塔塔釜重组分物料管线11由泵打入脱轻塔T-102中部，脱轻塔塔顶得到轻组分气相物料通过物料管线12返回反应精馏塔的塔釜继续反应，T-102塔釜得到的丙二醇粗产品通过物料管线13进入T-301塔的中部进行产品丙二醇的分离提纯。

(2)碳酸二甲酯的分离提纯

从反应精馏塔T-101塔顶物料管线10来的DMC和甲醇的共沸物进入DMC/甲醇加压共沸精馏塔T-201的中部，通过加压共沸精馏，塔顶共沸物质量组成由进料甲醇：DMC＝70:30变为甲醇：DMC＝80:20～95:5，塔顶物料通过DMC/甲醇加压共沸精馏塔塔顶物料管线14送入DMC/甲醇常压共沸精馏塔T-202的中部作为该塔的进料；塔釜得到的是DMC含量大于97％的碳酸二甲酯粗品，通过粗DMC物料管线15送入DMC产品塔T-203生产DMC产品。DMC/甲醇常压共沸精馏塔塔顶采出物料通过管线16与来自DMC产品塔塔顶物料管线17的物料合并后通过管线18返回DMC/甲醇加压精馏塔T-201进行分离，回收其中的DMC,该塔塔釜得到的甲醇通过DMC/甲醇常压共沸精馏塔塔釜物料管线6返回配料罐V-101作为配料使用。

碳酸二甲酯加压精馏塔T-201塔釜得到的是DMC含量大于97％的碳酸二甲酯粗品，送入碳酸二甲酯产品塔T-203中部，通过精馏分离，塔上部侧线采出得到的产品纯度大于99.7％以上的碳酸二甲酯产品通过物料管线4送入产品灌区外卖，塔顶得到的含有甲醇成分的DMC物料通过物料管线17与来自DMC/甲醇塔顶采出的物料管线16的物料混合后返回DMC/甲醇加压共沸精馏塔回收其中的甲醇和DMC，塔釜得到少量重组分通过物料管线19送入废料罐V-102中，作为燃料油使用。

(3)丙二醇的分离提纯

来自脱轻塔T-102的塔釜物料经过塔釜物料管线13进入丙二醇产品塔T-301的中部，丙二醇产品塔采用真空操作，塔顶压力控制在10-20kPa，产品丙二醇从该塔的中上部侧线采出，经冷却器冷却后通过物料管线5送入丙二醇成品罐，塔顶采出含有甲醇成分的物料通过物料管线20送入甲醇回收塔T-302的中部，甲醇回收塔也是一个常压塔，从塔顶采出的甲醇通过物料管线8也返回配料罐V-101中循环使用，该塔釜重组分通过物料管线23送入废料罐V-102中作为燃料油使用。

从丙二醇产品塔塔釜物料管线21排出的含有离子液体催化剂的重组分物料分为两部分，大约三分之二的物料通过物料管线7返回配料罐V-101中回用其中的离子液体催化剂，三分之一物料通过物料管线22排到废料罐V-102中，与来自碳酸二甲酯产品塔T-203塔釜重组分以及甲醇回收塔T-302塔釜重组分混合后一起作为燃料油使用。

反应精馏塔进料中甲醇与碳酸丙烯酯的摩尔比为8～12:1，离子液体用量占碳酸丙烯酯质量百分含量0.1～2.5％，优选1～2.5％；反应精馏塔的压力控制在0.10-0.11MPa，塔顶温度为60-65℃，反应段温度为65-90℃，塔釜温度控制在80-130℃，塔顶回流比控制在2-5，物料在精馏塔内的停留时间控制在1-2小时。塔顶采出的甲醇与碳酸二甲酯的共沸物质量组成为甲醇：碳酸二甲酯＝70:30左右。

脱轻塔T-102采用减压操作，塔顶温度控制在30-45℃，塔釜温度140-160℃，压力控制在0.01-0.04MPa。

DMC/甲醇加压共沸精馏塔T-201操作压力控制在0.75-1.5MPa，精馏温度控制在125-145℃，回流比控制在1.0-3.0，塔顶共沸物质量组成为甲醇：DMC＝80:20～95:5，塔釜得到的是DMC含量大于97％的碳酸二甲酯粗品。常压精馏塔T-301操作压力控制在0.1MPa左右，塔顶温度控制在62-64℃，塔釜温度65-75℃，常压塔顶共沸物组成为甲醇：DMC＝70:30左右，塔釜为纯甲醇。

碳酸二甲酯产品塔T-203操作条件为，操作压力为常压，塔顶温度90-92℃，塔釜温度95-110℃，回流比控制在1.5-3之间。

丙二醇产品塔T-301采用真空操作，塔顶压力控制在10-20kPa，产品丙二醇从该塔的中上部侧线采出，丙二醇的采出温度为125-135℃，塔釜的操作温度控制在140-170℃，回流比控制在1.0-3.0。

甲醇回收塔T-302也是一个常压塔，塔顶温度63-65℃，塔釜温度70-90℃之间，回流比控制在0.5-1.5。

下面根据实施例更具体说明本发明

实施例

如附图所示的设备中，通过原料管线(1、2、3)分别把原料甲醇(982.0g/h)、碳酸丙烯酯(1232.0g/h)、离子液体催化剂(8.2g/h)打入配料罐V-101中，另一方面来自DMC/甲醇常压共沸精馏塔塔釜回收的甲醇(2921.5g/h)通过管线6和来自甲醇回收塔塔顶回收的甲醇(19.3g/h)通过物料管线8也一并打入配料罐V-101中，同时丙二醇产品塔T-301塔釜物料的循环回用催化剂(70g/h)(催化剂质量含量25-30％)通过物料管线7也打入配料罐中，充分混合后，由泵通过管线9打入反应精馏塔T-101的中上部进料口。在反应精馏塔T-101中甲醇和碳酸丙烯酯进行反应，反应的同时进行精馏分离，生成的DMC和原料甲醇形成最低温度共沸物移向塔顶，原料碳酸丙烯酯和离子液体催化剂以及生成的丙二醇产物形成重组分向塔釜移动，反应精馏塔T-101操作压力为常压，塔顶温度为63.5℃，反应段温度在64-68℃，塔釜温度98℃，反应精馏塔顶通过管线10采出DMC甲醇共沸物(4179g/h)(其质量百分含量为DMC30％，甲醇70％)，然后送入碳酸二甲酯的分离提纯工段进行分离。

反应精馏塔T-101塔釜物料重组分主要含有高沸点的丙二醇、离子液体催化剂、一缩二丙二醇、少量碳酸丙烯酯以及低沸点甲醇和少量碳酸二甲酯混合物，通过管线11排出(2262g/h)的物料进入脱轻塔T-102中部，该塔采用减压操作，塔顶温度控制在40℃，塔釜温度155℃，压力控制在0.035MPa，塔顶的气相物料(1132.6g/h)返回反应精馏塔T-101塔釜继续反应，塔釜采出丙二醇粗产品(1130g/h)通过物料管线13进入丙二醇产品塔T-301进料口去分离丙二醇产品。

反应精馏T-101塔顶通过管线10采出DMC甲醇共沸物(4179g/h)，与来自DMC/甲醇常压共沸精馏塔塔顶通过物料管线16过来的碳酸二甲酯与甲醇共沸物(2921.5g/h)以及来自碳酸二甲酯产品塔塔顶过来的物料(233.3g/h)合并后进入DMC/甲醇加压共沸精馏塔中部进料口进行加压精馏分离。

碳酸二甲酯加压精馏塔操作压力控制在0.8MPa，加压塔塔顶达到大约甲醇:DMC＝85:15的混合物，塔顶温度130℃，回流比控制在2.5，塔顶(5843.0g/h)物料通过物料管线14通过设备压差自动送入碳酸二甲酯常压精馏塔T-202中部进料口进行常压共沸精馏分离；

常压精馏塔T-202操作压力控制在0.1MPa左右，塔顶温度控制在63.5℃，塔釜温度68℃，常压塔顶物料(2921.5g/h)经过泵通过物料管线16与来自T-203的塔顶物料合并后通过物料管线18送回加压精馏塔的进料口再进行甲醇和碳酸二甲酯的分离，塔釜甲醇(2921.5g/h)通过物料管线6送入原料罐中作为配料使用。

碳酸二甲酯加压精馏塔T-201塔釜采出DMC含量97％的物料(1292.5g/h)通过物料管线15送入碳酸二甲酯产品塔T-203，该塔为常压塔，塔顶温度90℃，塔釜温度105℃，回流比为3，侧线得到的产品纯度为99.7％以上的碳酸二甲酯产品(1257.5g/h)通过物料管线4送入灌区，塔顶得到的含有甲醇成分DMC物料(233.3g/h)通过物料管线17与来自T-202常压DMC/甲醇共沸精馏塔塔顶物料16合并后返回DMC/甲醇加压共沸精馏塔循环分离其中的甲醇和DMC，塔釜得到重组分(8g/h)通过物料管线19送入废料罐中，作为燃料使用。

来自脱轻塔T-102塔釜采出的(1130g/h)丙二醇粗产品通过物料管线13进入丙二醇塔T-301的中部，丙二醇塔采用真空操作，塔顶控制在10kPa，产品从丙二醇的侧线采出，丙二醇的采出温度为126℃，丙二醇产品的质量分数为99.9％，产出量为(1012.2g/h)，经物料管线5送入丙二醇成品罐，塔釜的操作温度控制在152℃，回流比为3。塔顶采出含有甲醇成分物料以(47.8g/h)进入甲醇回收塔T-302中部进料口，回收其中的甲醇，回收的甲醇(20g/h)通过物料管线8送回反应配料罐V-101中循环使用。

从丙二醇产品塔釜通过管线21采出重组分(105.3g/h)，该物料中的催化剂的含量为25-30％之间，将塔釜物料分为两部分，其中大约70g/h物料通过管线7返回配料罐回用其中的催化剂，(35g/h)物料通过管线22排到废料罐V-102中作为燃料油使用。

Claims (4)

1.一种离子液体催化剂催化合成碳酸二甲酯并联产丙二醇的方法，其特征是该合成方法包括反应精馏、碳酸二甲酯的分离提纯和丙二醇的分离提纯；将原料甲醇、碳酸丙烯酯和离子液体催化剂经反应精馏塔的上部进料，在反应精馏塔中，碳酸丙烯酯和离子液体催化剂作为重组分从塔的上部移向塔釜，反应生成的碳酸二甲酯和原料甲醇一起移向塔的顶部，最终以共沸物的形式从塔顶馏出；反应生成的丙二醇和反应原料碳酸丙烯酯以及离子液体催化剂以重组分的形式移向塔釜，塔釜液的组成为丙二醇、甲醇、少量的碳酸二甲酯以及微量的碳酸丙烯酯的混合物，塔釜液进入脱轻塔，脱轻塔采用减压操作，塔顶设置分凝器，大部分没有冷凝的气体直接进入反应精馏塔釜继续反应，冷凝下来的液体作为回流液返回塔顶，脱轻塔塔釜物料进入后续的丙二醇分离提纯。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的丙二醇的分离提纯包括丙二醇产品塔和甲醇回收塔两个精馏塔；从脱轻塔塔釜来的物料进入丙二醇产品塔，该塔采用真空操作，丙二醇产品从丙二醇产品塔的上部侧线采出，经冷却器冷却后送入丙二醇成品罐；从丙二醇产品塔釜排出含有离子液体催化剂的重组分物料。

3.如权利要求2所述的方法，其特征是所述的从丙二醇产品塔塔顶采出含有甲醇物料送入甲醇回收塔回收其中的甲醇，回收的甲醇送回反应配料罐循环使用，而塔釜重组分送入废料罐中作为燃料油使用。

4.如权利要求2所述的方法，其特征是从丙二醇产品塔塔釜排出的含有离子液体催化剂的物料分为两部分，大约三分之二物料返回反应精馏塔，回用其中的离子液体催化剂，其余排到废料罐中作为燃料油使用。