CN103980246A - 二氧化碳与环氧丙（乙）烷管式反应制取碳酸丙（乙）烯酯生产方法 - Google Patents

二氧化碳与环氧丙（乙）烷管式反应制取碳酸丙（乙）烯酯生产方法 Download PDF

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Abstract

二氧化碳与环氧丙（乙）烷管式反应制取碳酸丙（乙）烯酯生产方法，催化剂与环氧丙（乙）烷混合液、分散于循环碳酸丙（乙）烯酯中的二氧化碳并流进入管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器（3），边流动、边混合、边反应；通过管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器（3）外设夹套取出反应热；调整管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器（3）不同管段内冷却介质量获得合适的反应器轴向温度分布；出管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器（3）的粗碳酸丙（乙）烯酯去气液分离器（4）释放出过量的二氧化碳后去碳酸丙（乙）烯酯分离精制装置（5），获得产品碳酸丙（乙）烯酯合。本发明传质与传热效果优异，可及时移除反应热，生产过程稳定，易于控制，操作方便。

Description

二氧化碳与环氧丙(乙)烷管式反应制取碳酸丙(乙)烯酯生产方法
技术领域
本发明涉及一种化工产品的生产方法，特别是涉及一种二氧化碳与环氧丙（乙）烷管式反应制取碳酸丙（乙）烯酯的生产方法。
背景技术
碳酸丙（乙）烯酯是一种优良的化工溶剂，在石油化工领域具有广泛的应用。其生产方法主要有光气法、尿素醇解法、丙二醇与二氧化碳合成法、二氧化碳与环氧丙（乙）烷合成法。前三种方法或采用剧毒原料，对人体和环境造成严重危害；或工业化技术尚不成熟；或生产成本高，产品质量欠佳。二氧化碳与环氧丙（乙）烷合成法是国内外使用最多的碳酸丙（乙）烯酯工业化生产方法。目前国内碳酸丙（乙）烯酯生产均为连续化生产技术，典型的工艺流程如图1。所用的合成反应器为两台串联使用的塔式反应器，原料环氧丙（乙）烷和催化剂由第一台塔式反应器顶部加入，二氧化碳由第一台反应器中下部加入，环氧丙（乙）烷和二氧化碳在第一塔式反应器内逆流接触反应；第一塔式反应器底部含有未反应环氧丙（乙）烷的中间反应液进入第二塔式反应器继续反应；出第二反应器的粗碳酸丙（乙）烯酯经脱除过量的二氧化碳及精制得到产品碳酸丙（乙）烯酯。由于环氧丙（乙）烷与二氧化碳合成碳酸丙（乙）烯酯的反应是放热、体积缩小的反应，故降低操作温度和提高操作压力有利于反应的进行。为了移出反应热，设计中在第一塔式反应器底部使反应液分流，一部分去第二塔式反应器，另一部分移出塔外换热后再由第一反应塔顶部返回以维持反应器内保持规定的温度。
现有的二氧化碳与环氧丙（乙）烷合成反应由于使用的是塔式反应器，存在着设备投资高；需采用外循环的方式对反应液进行冷却，反应热移出不及时；反应器内气液接触不充分，生产效率低等不足。
提出新的碳酸丙（乙）烯酯合成工艺及设备，使该生产过程流程简单、设备投资低、操作方便、易于控制、产品质量高、生产过程安全可靠，具有非常重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种管式碳酸丙（乙）烯酯合成新技术，包括碳酸丙（乙）烯酯管式合成反应器和附属设备及由该管式合成反应器等形成的管式反应制取碳酸丙（乙）烯酯的生产方法，所用管式合成反应器内环氧丙（乙）烷与二氧化碳混合效果好，传质与传热效果优异，可及时移除反应热，生产过程稳定，易于控制，操作方便、生产效率高、产品质量好。
本发明的技术方案是：
二氧化碳与环氧丙（乙）烷管式反应制取碳酸丙（乙）烯酯生产方法，所述方法的所用的生产装置包括管式催化剂混合器、管式二氧化碳预分散器、管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器、气液分离器、碳酸丙（乙）烯酯分离精制装置、连接管线及各种附件；所用的合成碳酸丙（乙）烯酯生产方法包括催化剂与环氧丙（乙）烷进管式催化剂混合器形成催化剂与环氧丙（乙）烷混合液；二氧化碳与循环碳酸丙（乙）烯酯进入管式二氧化碳预分散器；催化剂与环氧丙（乙）烷混合液、分散于循环碳酸丙（乙）烯酯中的二氧化碳并流进入管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器进行反应；通过管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器外设夹套取出反应热；调整管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器不同管段内冷却介质量获得合适的反应器轴向温度分布；出管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器的粗碳酸丙（乙）烯酯去气液分离器释放出过量的二氧化碳后去碳酸丙（乙）烯酯分离精制装置，获得产品碳酸丙（乙）烯酯合。
上述二氧化碳与环氧丙（乙）烷管式反应制取碳酸丙（乙）烯酯生产方法，所用的催化剂混合器、管式二氧化碳预分散器、管式混合反应器为单台（段）或多台（段）联合使用的管式设备。前述管式设备为空管或管内设置化工填料、管内设置扰流元件。
本发明具有如下优点：
1.本发明使环氧丙（乙）烷与二氧化碳合成反应制取碳酸丙（乙）烯酯实现了管道化连续生产，工艺简单，设备投资少，操作方便，易于控制。
2.本发明反应过程产生的反应热直接从管式反应器取出，换热及时。
3.管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器传质效果好，气液接触充分。
4.调整管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器不同部位的冷却介质加入量，可控制管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器的轴向温度分布。
5.装置操作弹性大，可在较宽的产量范围内稳定操作。
6.生产效率高，二氧化碳过量少，产品质量好，副产物少，能耗与物耗低。
附图说明
图1是传统塔式碳酸丙（乙）烯酯合成反应技术工艺简图；
图2是本发明管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应技术工艺简图。
具体实施方式
实施例1
管式反应制取碳酸丙烯酯生产方法，生产过程所用的原料为环氧丙烷、二氧化碳和碳酸丙烯酯合成催化剂。所用的生产装置包括10台（段）串联使用的管式碳酸丙烯酯合成反应器（3）、1台（段）管式催化剂混合器（1）、1台（段）管式二氧化碳预分散器（2）、气液分离器（4）、碳酸丙烯酯分离精制装置（5）、连接管线及各种附件。管式反应制取碳酸丙烯酯生产方法包括：催化剂与环氧丙烷进管式催化剂混合器（1）形成催化剂与环氧丙烷混合液；二氧化碳与循环碳酸丙烯酯进管式二氧化碳预分散器（2）形成二氧化碳分散液；催化剂与环氧丙烷混合液、分散于循环碳酸丙烯酯中的二氧化碳并流进入管式碳酸丙烯酯合成反应器（3），边流动、边混合、边反应；通过管式碳酸丙烯酯合成反应器（3）外设夹套取出反应热；出管式碳酸丙烯酯合成反应器（3）的粗碳酸丙烯酯去气液分离器（4），释放出过量的二氧化碳后去碳酸丙烯酯分离精制装置（5）获得产品碳酸丙烯酯。管式催化剂混合器（1）、管式二氧化碳预分散器（2）、管式碳酸丙烯酯合成反应器（3）为管内设置化工填料。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于管式催化剂混合器（1）、管式二氧化碳预分散器（2）、管式碳酸丙烯酯合成反应器（3）为市售静态混合器。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同，不同之处在于生产过程所用原料为环氧乙烷、二氧化碳和碳酸乙烯酯催化剂，产品为碳酸乙烯酯。

Claims (2)

1.二氧化碳与环氧丙（乙）烷管式反应制取碳酸丙（乙）烯酯生产方法，其特征在于，所述方法的所用生产装置包括管式催化剂混合器（1）、管式二氧化碳预分散器（2）、管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器（3）、气液分离器（4）、碳酸丙（乙）烯酯分离精制装置（5）、连接管线及各种附件；所用的合成碳酸丙（乙）烯酯生产方法包括催化剂与环氧丙（乙）烷进管式催化剂混合器（1）形成催化剂与环氧丙（乙）烷混合液；二氧化碳与循环碳酸丙（乙）烯酯进入管式二氧化碳预分散器（2）；催化剂与环氧丙（乙）烷混合液、分散于循环碳酸丙（乙）烯酯中的二氧化碳并流进入管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器（3）进行反应；通过管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器（3）外设夹套取出反应热；调整管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器（3）不同管段内冷却介质量获得合适的反应器轴向温度分布；出管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器（3）的粗碳酸丙（乙）烯酯去气液分离器（4）释放出过量的二氧化碳后去碳酸丙（乙）烯酯分离精制装置（5），获得产品碳酸丙（乙）烯酯合。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳与环氧丙（乙）烷管式反应制取碳酸丙（乙）烯酯生产方法，其特征在于，所用的管式催化剂混合器（1）、管式二氧化碳预分散器（2）、管式碳酸丙（乙）烯酯合成反应器（3）为单台（段）或多台（段）联合使用的管式设备，前述管式设备为空管或管内设置化工填料、管内设置扰流元件。
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