CN105985310A

CN105985310A - 一种尿素与1，2-丙二醇为原料生产碳酸丙烯酯的方法

Info

Publication number: CN105985310A
Application number: CN201510072925.1A
Authority: CN
Inventors: 屈强好; 赵建波; 王海波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2016-10-05

Abstract

一种尿素与1，2-丙二醇为原料生产碳酸丙烯酯的方法，包含物料溶解、物料混合、反应精馏、催化剂分离、1，2-丙二醇回收及碳酸丙烯酯精馏步骤；反应在循环反应器和反应精馏塔进行，1，2-丙二醇与催化剂进料质量比10∶1~20∶1，溶解温度145~160℃；1，2-丙二醇与尿素按进料质量比1.5∶1~4∶1，溶解温度140~150℃；催化剂溶液与尿素溶液质量比为1∶1~1∶5；反应精馏系统控制反应温度150~170℃，压力-60~-80KPa；催化剂通过过滤系统分离，1，2-丙二醇与碳酸丙烯酯经两个精馏系统分离得到碳酸丙烯酯产品。本发明解决了以环氧丙烷和二氧化碳为原料联合酯交换法生产碳酸二甲酯工艺副产物1，2-丙二醇市场有限的问题，提供了一种以尿素和1，2-丙二醇为原料连续化生产碳酸丙烯酯的生产方法，本方法尿素转化率达到100%，碳酸丙烯酯收率达到96%，且无环境污染。

Description

一种尿素与1，2-丙二醇为原料生产碳酸丙烯酯的方法

技术领域

本发明涉及到一种尿素与1，2-丙二醇为原料生产碳酸丙烯酯的方法，属于精细化工领域。

背景技术

碳酸丙烯酯是一种极性溶剂，性质稳定，无毒、纯的溶剂，对碳钢设备无腐蚀，用于脱除天然气、石油裂解气、合成氨原料气中二氧化碳和硫化氢，是一种理想的溶剂；在电子工业上可作高能电池及电容器的优良介质；在高分子工业上可作聚合物的溶剂和增塑剂等；也可以作油性溶剂以及烯烃和芳烃的萃取剂；在纺织工业上可用作合成纤维的助剂和固定剂、纺丝溶剂或水溶剂染料颜料分散剂；碳酸丙烯酯是酯交换法生产碳酸二甲酯的原料，是目前中国碳酸丙烯酯的主要用途。国内碳酸丙烯酯的生产方法为环氧丙烷与二氧化碳反应生成碳酸丙烯酯，该方法在高温高压条件下进行，对设备要求高，且原料环氧丙烷价格波动大；碳酸丙烯酯主要用途是生产碳酸二甲酯，而酯交换法生产碳酸二甲酯副产1，2-丙二醇，随着碳酸二甲酯市场规模的不断提升，而1，2-丙二醇的市场有限，限制了酯交换法碳酸二甲酯的发展。尿素与1，2-丙二醇反应生产碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯再与甲醇酯交换生产碳酸二甲酯并副产1，2-丙二醇，整个过程中1，2-丙二醇再作为原料参与反应。

在中国专利203329395U中提出了用于尿素法生产碳酸丙烯酯的减压反应精馏装置，适用于以尿素和1，2-丙二醇为原料全连续生产碳酸丙烯酯。

在中国专利100364956C中公开了一种以环氧烷烃为原料反应精馏酯交换法联产碳酸二甲酯与二元醇的方法。

在中国专利101289369B与中国专利1235865C中分别介绍了以碳酸丙烯酯和甲醇为原料酯交换法联合生产碳酸二甲酯与1，2-丙二醇的工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种尿素与1，2-丙二醇为原料生产碳酸丙烯酯的方法，解决了现有环氧丙烷与二氧化碳生产碳酸丙烯酯联合酯交换法生产碳酸二甲酯时副产1，2-丙二醇市场有限的影响，解决了环氧丙烷价格波动对生产的影响，并提供了尿素法与1，2-丙二醇生产碳酸丙烯酯的工业生产方法，反应转化率高，产品收率高，生产过程全连续，对环境无污染。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种尿素与1，2-丙二醇为原料生产碳酸丙烯酯的方法，其特征是该方法包含以下步骤：

a. 将1，2-丙二醇与催化剂进料质量比10：1~20：1的比例分别加入催化剂溶解釜中，溶解温度维持145~160℃，保温1小时；将1，2-丙二醇与尿素按进料质量比1.5：1~4：1的比例分别加入到尿素溶解釜中，溶解温度维持140~150℃，保温2小时；开启催化剂溶解出料泵，将催化剂溶解釜内催化剂溶液输送至进料混合器中，开启尿素溶解出料泵，将尿素溶解釜内尿素溶液输送至进料混合器中，两股物料在进料混合器中混合均匀，催化剂溶液与尿素溶液质量比为1：1~1：5，混合后溶液输送至反应精馏塔；

b.反应精馏塔压力控制在-60~-80KPa，塔釜温度150~170℃，塔顶温度130~140℃；反应精馏塔顶部物料经冷凝器冷凝后液相回流到反应精馏系统顶部，氨气从冷凝器放空出至真空系统；反应精馏系统塔釜为碳酸丙烯酯和未反应的1，2-丙二醇、催化剂由反应精馏出料泵（P输送至过滤系统处理，过滤后液相为碳酸丙烯酯和1，2-丙二醇混合物料，固体为催化剂；

c.液相的碳酸丙烯酯和1，2-丙二醇物料进入丙二醇分离系统精馏，压力控制-90~-98KPa，塔釜温度135~150℃，回流比2：1~1：1，顶部得到1，2-丙二醇及少量碳酸丙烯酯，塔釜得到碳酸丙烯酯粗品通过丙二醇分离出料泵输送至碳酸丙烯酯精馏系统精馏得到碳酸丙烯酯产品，压力控制-95~-100KPa，塔釜温度130~150℃，回流比1.5：1~0.5：1。

真空系统得到的氨气输送至氨气回收系统处理得到副产物液氨产品。

过滤系统处理后固体催化剂返回至催化剂溶解釜循环使用。

丙二醇分离系统顶部得到1，2-丙二醇及少量碳酸丙烯酯返回至尿素溶解釜循环使用。

在上述步骤中，催化剂溶解釜作用是使催化剂完全溶解于1，2-丙二醇中并将混合物料升温至145~160℃；尿素溶解釜作用是使尿素完全溶解于1，2-丙二醇中并将混合物料升温至140~150℃；溶解后的催化剂溶液和尿素溶液按照比例进入到进料混合器中，混合均匀后输送至反应精馏系统；反应精馏系统为主要反应装置，物料进入反应精馏系统后开始反应，反应温度控制150~170℃有利于反应进行，同时适宜的温度降低了尿素的分解量，使负反应减少，生成的氨气以气相形式从塔顶部采出，使反应向正向加速进行；底部蒸发的1，2-丙二醇提供系统内反应温度，真空系统提供反应负压，并使氨气能快速采出；过滤系统处理反应精馏后含催化剂固体的混合物料，将分离的催化剂返回至催化剂溶解釜循环使用，分离出的液相物料输送至丙二醇分离系统处理；丙二醇分离系统将1，2-丙二醇和碳酸丙烯酯分离，塔顶精馏得到的1，2-丙二醇返回至尿素溶解釜循环使用，塔釜得到的碳酸丙烯酯粗品输送至碳酸丙烯酯精馏系统精馏得到碳酸丙烯酯产品。

本发明的整个过程中，物料充分的循环使用，副产物氨气经过处理后成为液氨，无环境污染；循环反应器和反应精馏塔的两步反应使尿素充分反应，转化率达到100%，产品碳酸丙烯酯收率达到96%；原料使用尿素及酯交换法生产碳酸二甲酯的副产物1，2-丙二醇，不仅仅避开了环氧丙烷价格波动的影响，也解决了1，2-丙二醇市场限制酯交换法DMC工艺的发展问题。

附图说明

图1是本发明流程示意图。

图中：R1、催化剂溶解釜 R2、尿素溶解釜 P1、催化剂溶解出料泵 P2、尿素溶解出料泵 M、进料混合器 P3、反应精馏出料泵 P4、丙二醇分离出料泵 T1、反应精馏系统 T2、丙二醇分离系统 T3、碳酸丙烯酯精馏系统 V、真空系统 Z、氨气回收系统 F、过滤系统。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明。实施例仅用于说明本发明，而不是限制本发明的范围。

实施例1：向催化剂溶解釜（R1）中投入1，2-丙二醇2.5t开启搅拌升温至140℃，投入催化剂0.2t，维持釜内温度150℃，保温1小时；向尿素溶解釜（R2）中投入1，2-丙二醇5t开启搅拌升温至140℃，投入尿素2.5t，维持釜内温度145℃，保温2小时；开启催化剂溶解出料泵（P1）将物料以1.3t/h流量输送至进料混合器（M）中，开启尿素溶解出料泵（P2）、将物料以1.9t/h流量输送至进料混合器（M）中，将物料匀速输送至反应精馏系统（T1）；反应精馏系统建立平衡，控制压力-65KPa，塔釜温度162~165℃，开启反应精馏出料泵（P3），塔釜采出流量2.84t/h；物料经过系统处理后，固体催化剂返回至催化剂溶解釜（R1），返回物料量约为0.09 t/h，含湿量约38%；液体进入丙二醇分离系统（T2）精馏，控制压力-95KPa，塔顶采出控制1.65t/h返回至尿素溶解釜（R2）；丙二醇分离系统（T2）塔釜物料进入碳酸丙烯酯精馏系统（T3），控制压力-98KPa，根据实际情况塔顶采出碳酸丙烯酯产品；系统稳定后，连续运行96小时，经统计整个运行过程中，消耗尿素60.8t，消耗1，2-丙二醇78.67t，催化剂循环使用，生产出碳酸丙烯酯99.44t，副产出液氨33.76t；经过分析衡算：原料尿素转换率100%，产品碳酸丙烯酯含量99.6%，碳酸丙烯酯收率96.2%。

实施例2：向催化剂溶解釜（R1）中投入1，2-丙二醇3t开启搅拌升温至140℃，投入催化剂0.2t，维持釜内温度150℃，保温1小时；向尿素溶解釜（R2）中投入1，2-丙二醇9t开启搅拌升温至140℃，投入尿素3t，维持釜内温度145℃，保温2小时；开启催化剂溶解出料泵（P1）将物料以1.6t/h流量输送至进料混合器（M）中，开启尿素溶解出料泵（P2）、将物料以3t/h流量输送至进料混合器（M）中，将物料匀速输送至反应精馏系统（T1）；反应精馏系统建立平衡，控制压力-65KPa，塔釜温度162~165℃，开启反应精馏出料泵（P3），塔釜采出流量3.17t/h；物料经过系统处理后，固体催化剂返回至催化剂溶解釜（R1），返回物料量约为0.15t/h，含湿量约34%；液体进入丙二醇分离系统（T2）精馏，控制压力-95KPa，塔顶采出控制2.85t/h返回至尿素溶解釜（R2）；丙二醇分离系统（T2）塔釜物料进入碳酸丙烯酯精馏系统（T3），控制压力-98KPa，根据实际情况塔顶采出碳酸丙烯酯产品；系统稳定后，连续运行168小时，经统计整个运行过程中，消耗尿素126t，消耗1，2-丙二醇162.12t，催化剂循环使用，生产出碳酸丙烯酯206.92t，副产出液氨69.26t；经过分析衡算：原料尿素转换率100%，产品碳酸丙烯酯含量99.57%，碳酸丙烯酯收率96.6%。

Claims

1.一种尿素与1，2-丙二醇为原料生产碳酸丙烯酯的方法，其特征在于该方法包含以下步骤：

a. 将1，2-丙二醇与催化剂进料质量比10：1~20：1的比例分别加入催化剂溶解釜（R1）中，溶解温度维持145~160℃，保温1小时；将1，2-丙二醇与尿素按进料质量比1.5：1~4：1的比例分别加入到尿素溶解釜（R2）中，溶解温度维持140~150℃，保温2小时；开启催化剂溶解出料泵（P1），将催化剂溶解釜（R1）内催化剂溶液输送至进料混合器（M）中，开启尿素溶解出料泵（P2），将尿素溶解釜（R2）内尿素溶液输送至进料混合器（M）中，两股物料在进料混合器（M）中混合均匀，催化剂溶液与尿素溶液质量比为1：1~1：5，混合后溶液输送至反应精馏系统（T1）；

b.反应精馏系统（T1）压力控制在-60~-80KPa，塔釜温度150~170℃，塔顶温度130~140℃；反应精馏系统（T1）顶部物料经冷凝器冷凝后液相回流到反应精馏系统（T1）顶部，氨气从冷凝器放空出至真空系统（V）；反应精馏系统（T1）塔釜为碳酸丙烯酯和未反应的1，2-丙二醇、催化剂由反应精馏出料泵（P3）输送至过滤系统（F）处理，过滤后液相为碳酸丙烯酯和1，2-丙二醇混合物料，固体为催化剂；

c.液相的碳酸丙烯酯和1，2-丙二醇物料进入丙二醇分离系统（T2）精馏，压力控制-90~-98KPa，塔釜温度135~150℃，回流比2：1~1：1，顶部得到1，2-丙二醇及少量碳酸丙烯酯，塔釜得到碳酸丙烯酯粗品通过丙二醇分离出料泵（P4）输送至碳酸丙烯酯精馏系统（T3）精馏得到碳酸丙烯酯产品，压力控制-95~-100KPa，塔釜温度130~150℃，回流比1.5：1~0.5：1。

2.按权利要求1所述方法，其特征是：权利要求1步骤c中真空系统（V）得到的氨气输送至氨气回收系统（Z）处理得到液氨产品。

3.按照权利要求1所述方法，其特征是：权利要求1步骤c中过滤系统（F）处理后固体催化剂返回至催化剂溶解釜（R1）循环使用。

4.按照权利要求1所述方法，其特征是：权利要求1步骤d中丙二醇分离系统（T2）顶部得到1，2-丙二醇及少量碳酸丙烯酯返回至尿素溶解釜（R2）循环使用。