CN107417534B - 一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统和工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统和工艺。所述系统包括相互连接的碳酸乙烯酯制备单元和碳酸乙烯酯醇解单元；所述碳酸乙烯酯制备单元包括相互连接的固定床反应器和脱轻罐；所述固定床反应器内填充有固载离子液体催化剂。所述工艺包括如下步骤：以二氧化碳和环氧乙烷为原料，在所述固定床反应器中反应，生成碳酸乙烯酯，纯化后与醇解反应催化剂混合，在反应精馏塔中与甲醇反应，生成碳酸二甲酯和乙二醇。本发明提供的工艺提高了环氧乙烷的转化率，且避免了传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，从而降低了工艺能耗，简化了工艺流程。

Description

一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统和工艺
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统和工艺。
背景技术
碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，DMC)，是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料，是一种重要的有机合成中间体，分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团，具有多种反应性能。
乙二醇(Ethylene Glycol，EG)，可用作溶剂、防冻剂。而且乙二醇的高聚物聚乙二醇具有良好的水溶性，并与许多有机物组分有良好的相溶性，在化妆品、制药、化纤、橡胶、塑料、造纸、油漆、电镀、农药、金属加工及食品加工等行业中均有着极为广泛的应用。
通常，工业上采用环氧乙烷与二氧化碳反应生成碳酸乙烯酯，再与甲醇发生醇解反应，来制备碳酸二甲酯和乙二醇。
环氧乙烷化学性质非常活泼，能与许多化合物发生开环加成反应。在与二氧化碳开环生成碳酸乙烯酯过程中，同样会放出大量热量，所以在反应过程中需要及时移除反应热，以避免催化剂在高温下失活。在传统的由环氧乙烷为原料制备碳酸二甲酯和乙二醇的工艺方法中，常采用均相催化剂催化环氧乙烷与二氧化碳生产碳酸乙烯酯。催化剂在进入醇解反应前必须分离后循环使用以降低生产成本。同时由于碳酸乙烯酯存在高沸点、低蒸汽压等特性，在与催化剂分离时需要较高的真空度以及能耗。CN 1432557A公开了一种间歇反应釜内生产碳酸乙烯酯的方法，环氧乙烷反应转化率较高，但后续需有碳酸乙烯酯与催化剂分离循环工序，工艺复杂，能耗较高。US 4233221公开了一种气相固定床生产工艺，原料环氧乙烷与大量的二氧化碳组成的混合气体在反应器内接触反应，碳酸乙烯酯收率仅87％，反应放出热量全部靠生成碳酸乙烯酯带出，床层温度不易控制，同时生成的碳酸乙烯酯需要脱除大量残留的环氧乙烷后才能进行后续操作，工艺流程复杂。
分离纯化后的碳酸乙烯酯进入醇解单元与甲醇反应，生成碳酸二甲酯与乙二醇。由于该反应是个平衡反应，因此碳酸乙烯酯的转化率易受化学平衡影响。为了提高原料利用率，工业上通常将产物碳酸二甲酯和/或乙二醇中混有的未反应的甲醇提纯后返回醇解单元与中。但是返回的甲醇也不可能是纯净物，其不可避免地含有产物碳酸二甲酯和乙二醇。如果返回的甲醇纯度太低，就会影响碳酸二甲酯和乙二醇反应化学平衡的移动，导致碳酸乙烯酯的转化率(碳酸二甲酯和乙二醇的产率)下降。为了不影响碳酸乙烯酯的转化率，通常要求返回的甲醇具有较高的纯度，如CN 1102826A要求返回的甲醇的纯度不低于99wt％，但这也意味着需要消耗较高的能量对甲醇进行提纯。
因此，如何避免传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，简化工艺流程，并且在不影响碳酸乙烯酯转化率的前提下，降低返回的甲醇的纯度以降低能耗，是本领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统和工艺。该工艺提高了环氧乙烷的转化率，且避免了传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，降低了工艺能耗，简化了工艺流程。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统，包括相互连接的碳酸乙烯酯制备单元和碳酸乙烯酯醇解单元；
所述碳酸乙烯酯制备单元包括相互连接的固定床反应器和脱轻罐；
所述固定床反应器内填充有固载离子液体催化剂。
本发明中固载离子液体催化剂优选CN 102516220A、CN 101318949A、CN103172608A、CN 102391241A或CN102336736A公开的任意一种或至少两种固载离子液体催化剂。
作为本发明的优选技术方案，所述固定床反应器上设置有撤热装置。
二氧化碳与环氧乙烷的反应为放热反应，为避免催化剂失活，需要对固定床反应器进行撤热。本发明对撤热的方式不做具体限定，可以列举的有用循环水撤热，或将热量用于原料的预热等。
优选地，所述脱轻罐的顶出料口与所述固定床反应器的二氧化碳进料口连接。
优选地，所述脱轻罐的顶出料口与所述固定床反应器的二氧化碳进料口之间的管道上设置有压缩机。
作为本发明的优选技术方案，所述碳酸乙烯酯醇解单元包括反应精馏塔。
优选地，所述脱轻罐的底出料口与所述反应精馏塔的碳酸乙烯酯进料口连接，且所述脱轻罐的底出料口与所述反应精馏塔的碳酸乙烯酯进料口之间的管道上设置有醇解反应催化剂进料口。
优选地，所述反应精馏塔上的碳酸乙烯酯进料口高于甲醇进料口。
通过调节碳酸乙烯酯进料口和甲醇进料口的位置，能够使碳酸乙烯酯与甲醇在反应精馏塔中逆向流动接触，反应更加充分，从而提高碳酸乙烯酯的转化率。
作为本发明的优选技术方案，所述系统还包括与所述碳酸乙烯酯醇解单元连接的碳酸二甲酯精制单元。
优选地，所述碳酸二甲酯精制单元包括相互连接的高压提浓塔和低压精制塔。
优选地，所述反应精馏塔的顶出料口与所述高压提浓塔的进料口连接，所述高压提浓塔的底出料口与所述低压精制塔的进料口连接。
优选地，所述高压提浓塔的顶出料口与所述反应精馏塔的甲醇进料口连接。
高压提浓塔顶部物料蒸汽的温度较高，可与反应精馏塔再沸器或低压精制塔再沸器等进行热量耦合集成，以降低工艺能耗。
优选地，所述低压精制塔的顶出料口与所述高压提浓塔的进料口连接。
作为本发明的优选技术方案，所述系统还包括与所述碳酸乙烯酯醇解单元连接的乙二醇精制单元。
优选地，所述乙二醇精制单元包括依次连接的乙二醇脱轻塔、水解反应器和乙二醇精制塔。
优选地，所述反应精馏塔的底出料口与所述乙二醇脱轻塔的进料口连接，所述乙二醇脱轻塔的底出料口与所述水解反应器的进料口连接，所述水解反应器的出料口与所述乙二醇精制塔的进料口连接。
优选地，所述乙二醇脱轻塔的顶出料口与所述反应精馏塔的甲醇进料口连接。
另一方面，本发明提供一种利用上述系统联产碳酸二甲酯和乙二醇的工艺，包括如下步骤：
(1)向固定床反应器中通入原料二氧化碳和环氧乙烷，使二者接触反应生成碳酸乙烯酯，反应产物和未反应的原料进入脱轻罐中进行分离；
(2)从所述脱轻罐底部采出碳酸乙烯酯，与醇解反应催化剂混合后，在反应精馏塔中与甲醇反应，生成碳酸二甲酯和乙二醇。
本发明采用填充有固载离子液体催化剂的固定床反应器制备碳酸乙烯酯，反应更加充分，能够提高环氧乙烷的转化率；固载离子液体催化剂不会被反应产物带出，避免了传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，降低了工艺能耗，简化了工艺流程。
作为本发明的优选技术方案，所述工艺还包括将所述脱轻罐顶部采出的二氧化碳经压缩机增压后返回至所述固定床反应器中。
优选地，步骤(1)中所述二氧化碳和环氧乙烷的进料摩尔比为1.2-10:1；例如可以是1.2:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1、9.5:1或10:1等。
优选地，所述固定床反应器内的压力为1.5-6MPa，例如可以是1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa或6MPa等；温度为80-200℃，例如可以是80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等。
优选地，所述脱轻罐内的压力为1-100kPa，例如可以是1kPa、10kPa、20kPa、30kPa、40kPa、50kPa、60kPa、70kPa、80kPa、90kPa或100kPa等；温度为50-200℃；例如可以是50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等。
作为本发明的优选技术方案，步骤(2)中所述醇解反应催化剂选自碱金属氧化物、碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、醇盐或离子液体中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述碳酸乙烯酯与醇解反应催化剂的进料摩尔比为100-1000:1；例如可以是100:1、200:1、300:1、400:1、500:1、600:1、700:1、800:1、900:1或1000:1等。
优选地，所述碳酸乙烯酯与甲醇的进料摩尔比为1:7-32，例如可以是1:7、1:8、1:9、1:10、1:12、1:15、1:18、1:20、1:22、1:25、1:28、1:30或1:32等。
优选地，所述反应精馏塔内的压力为100-400kPa，例如可以是100kPa、120kPa、150kPa、180kPa、200kPa、220kPa、250kPa、280kPa、300kPa、320kPa、350kPa、380kPa或400kPa等；塔顶温度为60-110℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等；塔底温度为80-130℃，例如可以是80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃或130℃等。
为了提高原料利用率，工业上通常将产物碳酸二甲酯和/或乙二醇中混有的未反应的甲醇提纯后返回反应精馏塔中。但是返回的甲醇也不可能是纯净物，其不可避免地含有产物碳酸二甲酯和乙二醇，如果返回的甲醇纯度太低，就会影响碳酸二甲酯和乙二醇反应化学平衡的移动，导致碳酸乙烯酯的转化率(碳酸二甲酯和乙二醇的产率)下降。为了不影响碳酸乙烯酯的转化率，通常要求返回的甲醇的纯度不低于99wt％，但这也意味着需要消耗较高的能量对甲醇进行提纯。本发明通过调节反应精馏塔内的压力、温度和回流比，在保证碳酸乙烯酯转化率的前提下，可使对返回的甲醇纯度的要求降低至90wt％，降低能耗。
作为本发明的优选技术方案，所述工艺还包括碳酸二甲酯纯化步骤。
优选地，所述碳酸二甲酯纯化步骤为：从所述反应精馏塔顶部采出碳酸二甲酯和甲醇的共沸物，依次进入高压提浓塔和低压精制塔中进行分离，将所述高压提浓塔顶部采出的甲醇返回至所述反应精馏塔中，将所述低压精制塔顶部采出的碳酸二甲酯和甲醇的混合物返回至所述高压提浓塔中，从所述低压精制塔底部采出碳酸二甲酯。
优选地，所述高压提浓塔内的压力为0.5-6MPa，例如可以是0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa或6MPa等；塔顶温度比反应精馏塔塔底温度高10-150℃，例如可以是10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃等。
优选地，从所述高压提浓塔顶部采出的甲醇的浓度为90-99.9wt％；例如可以是90wt％、91wt％、92wt％、93wt％、94wt％、95wt％、96wt％、97wt％、98wt％、98.5wt％、99wt％、99.5wt％或99.9wt％等。
优选地，所述低压精制塔内的压力为0.1-1MPa；例如可以是0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa或1MPa等。
作为本发明的优选技术方案，所述工艺还包括乙二醇纯化步骤。
优选地，所述乙二醇纯化步骤为：从所述反应精馏塔底部采出乙二醇、甲醇、碳酸乙烯酯和醇解反应催化剂的混合物，依次进入乙二醇脱轻塔、水解反应器中和乙二醇精制塔中，依次进行分离、水解和精制，将所述乙二醇脱轻塔顶部采出的甲醇返回至所述反应精馏塔中，从所述乙二醇精制塔的侧线采出乙二醇。
本发明中，少量未反应的碳酸乙烯酯在水解反应器中进行水解反应，生成乙二醇和二氧化碳，二氧化碳从水解反应器的气包处排出。
优选地，所述乙二醇脱轻塔内的压力为1-80kPa，例如可以是1kPa、10kPa、20kPa、30kPa、40kPa、50kPa、60kPa、70kPa或80kPa等；操作温度为20-180℃，例如可以是20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃等。
优选地，所述水解反应器内的压力为110-900kPa，例如可以是110kPa、150kPa、200kPa、300kPa、400kPa、500kPa、600kPa、700kPa、800kPa或900kPa等；操作温度为50-180℃；例如可以是50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃等。
优选地，所述乙二醇精制塔内的压力为1-80kPa，例如可以是1kPa、10kPa、20kPa、30kPa、40kPa、50kPa、60kPa、70kPa或80kPa等；操作温度为35-190℃，例如可以是35℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃或190℃等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用填充有固载离子液体催化剂的固定床反应器制备碳酸乙烯酯，反应更加充分，使环氧乙烷的转化率达到99-99.9％；固载离子液体催化剂不会被反应产物带出，避免了传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，降低了工艺能耗，简化了工艺流程。
通过对反应精馏塔中的工艺条件进行调节，在保证碳酸乙烯酯具有大于等于99％的转化率的同时，可使对返回的甲醇纯度的要求降低至90wt％，从而降低能耗。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统的结构示意图；
其中，1为固定床反应器，2为脱轻罐，3为反应精馏塔，4为高压提浓塔，5为低压精制塔，6为乙二醇脱轻塔，7为水解反应器，8为乙二醇精制塔，9为压缩机，图中所示箭头为物料的流动方向。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
下述实施例中所用原料纯度分别为：二氧化碳99.999％，环氧乙烷99.995％，甲醇99.9％；固载离子液体催化剂为聚苯乙烯树脂负载的羟基咪唑类离子液体催化剂；碳酸乙烯酯醇解反应的催化剂为甲醇钠。
实施例1
一种联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统，如图1所示，包括固定床反应器1、脱轻罐2、反应精馏塔3、高压提浓塔4、低压精制塔5、乙二醇脱轻塔6、水解反应器7、乙二醇精制塔8和压缩机9；
其中，固定床反应器1的出口与脱轻罐2的进料口连接；
脱轻罐2的顶出料口与固定床反应器1的二氧化碳进料口连接，且管道上设置有压缩机9；
脱轻罐2的底出料口与反应精馏塔3的碳酸乙烯酯进料口连接，且脱轻罐2的底出料口与反应精馏塔3的碳酸乙烯酯进料口之间的管道上设置有醇解反应催化剂进料口；
反应精馏塔3上的碳酸乙烯酯进料口高于甲醇进料口；
反应精馏塔3的顶出料口与高压提浓塔4的进料口连接，高压提浓塔4的底出料口与低压精制塔5的进料口连接，高压提浓塔4的顶出料口与反应精馏塔3的甲醇进料口连接，低压精制塔5的顶出料口与高压提浓塔4的进料口连接；
反应精馏塔3的底出料口与乙二醇脱轻塔6的进料口连接，乙二醇脱轻塔6的顶出料口与反应精馏塔3的甲醇进料口连接，乙二醇脱轻塔6的底出料口与水解反应器7的进料口连接，水解反应器7的出料口与乙二醇精制塔8的进料口连接。
实施例2
一种利用实施例1提供的系统联产碳酸二甲酯和乙二醇的工艺，包括如下步骤：
(1)向固定床反应器1中连续通入原料二氧化碳和环氧乙烷，使二者接触反应生成碳酸乙烯酯，反应产物和未反应的原料进入脱轻罐2中进行分离，从脱轻罐2顶部采出的二氧化碳经压缩机9增压后循环进入固定床反应器1中继续参与反应；
其中，二氧化碳的进料速率为13kg/h，环氧乙烷的进料速率为6kg/h；固定床反应器1内的压力为3MPa，温度为125℃；脱轻罐2内的压力为40kPa，温度为100℃；
从固定床反应器1出口处采出的混合物组成为66.27wt％的碳酸乙烯酯、33.53wt％的二氧化碳和0.2wt％的环氧乙烷，环氧乙烷的转化率为99.7％；
(2)从脱轻罐2的底部采出碳酸乙烯酯，与醇解反应催化剂进料口通入的甲醇钠混合后，从上部的碳酸乙烯酯进料口进入反应精馏塔3中，与从下部的甲醇进料口通入的甲醇逆流接触，发生醇解反应，生成碳酸二甲酯和乙二醇；
其中，碳酸乙烯酯的进料速率为11.9kg/h，甲醇钠的进料速率为0.012kg/h，甲醇的进料速率为50.9kg/h；反应精馏塔3内的压力为100kPa，塔顶温度为63.4℃，塔底温度为90℃，回流比为0.5，塔釜热负荷为0.15kW；
反应精馏塔3内碳酸乙烯酯的含量为0.028wt％，碳酸乙烯酯的转化率为99.8％；
(3)从反应精馏塔3顶部采出46.7kg/h的碳酸二甲酯和甲醇的共沸物，进入高压提浓塔4中进行提浓，从高压提浓塔4顶部采出的甲醇返回至反应精馏塔3内继续参与反应，从高压提浓塔4底部采出的提浓后的碳酸二甲酯溶液进入低压精制塔5中进行精制，从低压精制塔5顶部采出碳酸二甲酯和甲醇的混合物返回高压提浓塔4中，从低压精制塔5底部采出12.1kg/h的碳酸二甲酯；
其中，高压提浓塔4内的压力为1600kPa，塔顶温度为150.3℃，顶部采出的甲醇纯度为90wt％；低压精制塔5内的压力为400kPa，塔顶温度为110℃，塔底温度为140℃；
(4)从反应精馏塔3底部采出12.2kg/h的乙二醇、甲醇、碳酸乙烯酯和醇解反应催化剂的混合物，进入乙二醇脱轻塔6中进行分离，从乙二醇脱轻塔6顶部采出3.8kg/h的甲醇返回至反应精馏塔3中继续参与反应，从乙二醇脱轻塔6底部采出8.4kg/h的乙二醇混合液(含0.7wt％的碳酸乙烯酯)进入水解反应器7中进行水解，最后进入乙二醇精制塔8中进行精制，从乙二醇精制塔8的底部采出重组分(二乙二醇、三乙二醇和甲醇钠)，从乙二醇精制塔8的侧线采出纯度大于99.9％的乙二醇；
其中乙二醇脱轻塔6内的压力为23kPa，塔顶温度为49.4℃，塔底温度为151℃；水解反应器7内的压力为800kPa，操作温度为160℃；乙二醇精制塔8内的压力为10kPa，塔顶温度为120.6℃。
本实施例采用填充有固载离子液体催化剂的固定床反应器制备碳酸乙烯酯，使环氧乙烷的转化率达到99.7％，且避免了传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，降低了工艺能耗，简化了工艺流程。
通过对反应精馏塔中的工艺条件进行调节，使返回的甲醇的纯度为90wt％时，仍具有99.8％的碳酸乙烯酯转化率，降低了对甲醇提纯时的能耗。
实施例3
与实施例2的区别在于固定床反应器1内的压力为2.5MPa，温度为110℃；反应精馏塔3内的压力为200kPa，塔顶温度为82℃，塔底温度为107℃；其他工艺条件与实施例2相同。
本实施例采用填充有固载离子液体催化剂的固定床反应器制备碳酸乙烯酯，环氧乙烷的转化率达到99.3％，且避免了传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，降低了工艺能耗，简化了工艺流程。
通过对反应精馏塔中的工艺条件进行调节，使返回的甲醇的纯度为90.4wt％时，仍具有99.4％的碳酸乙烯酯转化率，降低了对甲醇提纯时的能耗。
实施例4
与实施例2的区别在于固定床反应器1内的压力为2.7MPa，温度为120℃；反应精馏塔3内的压力为300kPa，塔顶温度为93℃，塔底温度为118℃；其他工艺条件与实施例2相同。
本实施例采用填充有固载离子液体催化剂的固定床反应器制备碳酸乙烯酯，环氧乙烷的转化率达到99.5％，且避免了传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，降低了工艺能耗，简化了工艺流程。
通过对反应精馏塔中的工艺条件进行调节，使返回的甲醇的纯度为90.5wt％时，仍具有99％的碳酸乙烯酯转化率，降低了对甲醇提纯时的能耗。
实施例5
与实施例2的区别在于固定床反应器1内的压力为1.5MPa，温度为80℃；反应精馏塔3内的压力为400kPa，塔顶温度为110℃，塔底温度为130℃；其他工艺条件与实施例2相同。
本实施例采用填充有固载离子液体催化剂的固定床反应器制备碳酸乙烯酯，环氧乙烷的转化率达到99.0％，且避免了传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，降低了工艺能耗，简化了工艺流程。
通过对反应精馏塔中的工艺条件进行调节，使返回的甲醇的纯度为90.6wt％时，仍具有99.3％的碳酸乙烯酯转化率，降低了对甲醇提纯时的能耗。
实施例6
与实施例2的区别在于固定床反应器1内的压力为6MPa，温度为200℃；反应精馏塔3内的压力为110kPa，塔顶温度为60℃，塔底温度为80℃；其他工艺条件与实施例2相同。
本实施例采用填充有固载离子液体催化剂的固定床反应器制备碳酸乙烯酯，环氧乙烷的转化率达到99.6％，且避免了传统均相催化剂与碳酸乙烯酯分离的工序，降低了工艺能耗，简化了工艺流程。
通过对反应精馏塔中的工艺条件进行调节，使返回的甲醇的纯度为90.1wt％时，仍具有99.5％的碳酸乙烯酯转化率，降低了对甲醇提纯时的能耗。
对比例1
与实施例2的区别在于反应精馏塔3内的压力为500kPa，塔顶温度为115℃，塔底温度为140℃；其他工艺条件与实施例2相同。
由于对比例1中反应精馏塔3内的工艺条件不在本发明限定的范围内，且返回的甲醇纯度较低(90wt％)，因此导致碳酸乙烯酯的转化率下降为97％。
对比例2
与实施例2的区别在于反应精馏塔3内的压力为80kPa，塔顶温度为55℃，塔底温度为75℃；其他工艺条件与实施例2相同。
由于对比例1中反应精馏塔3内的工艺条件不在本发明限定的范围内，且返回的甲醇纯度较低(90wt％)，因此导致碳酸乙烯酯的转化率下降为95％。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (16)

1.一种利用联产碳酸二甲酯和乙二醇的系统、碳酸乙烯酯转化率≥99％、对返回反应精馏塔的甲醇纯度的要求降低至90wt％的联产碳酸二甲酯和乙二醇的工艺，其特征在于，所述系统包括相互连接的碳酸乙烯酯制备单元和碳酸乙烯酯醇解单元；
所述碳酸乙烯酯制备单元包括相互连接的固定床反应器和脱轻罐；
所述固定床反应器内填充有固载离子液体催化剂；
所述碳酸乙烯酯醇解单元包括反应精馏塔；所述脱轻罐的底出料口与所述反应精馏塔的碳酸乙烯酯进料口连接，且所述脱轻罐的底出料口与所述反应精馏塔的碳酸乙烯酯进料口之间的管道上设置有醇解反应催化剂进料口；所述反应精馏塔上的碳酸乙烯酯进料口高于甲醇进料口；
所述系统还包括与所述碳酸乙烯酯醇解单元连接的碳酸二甲酯精制单元，所述碳酸二甲酯精制单元包括相互连接的高压提浓塔和低压精制塔，所述高压提浓塔的顶出料口与所述反应精馏塔的甲醇进料口连接；所述低压精制塔的顶出料口与所述高压提浓塔的进料口连接；所述系统还包括与所述碳酸乙烯酯醇解单元连接的乙二醇精制单元；所述乙二醇精制单元包括依次连接的乙二醇脱轻塔、水解反应器和乙二醇精制塔；所述反应精馏塔的底出料口与所述乙二醇脱轻塔的进料口连接，所述乙二醇脱轻塔的底出料口与所述水解反应器的进料口连接，所述水解反应器的出料口与所述乙二醇精制塔的进料口连接；所述乙二醇脱轻塔的顶出料口与所述反应精馏塔的甲醇进料口连接；
所述工艺包括如下步骤：
(1)向固定床反应器中通入原料二氧化碳和环氧乙烷，使二者接触反应生成碳酸乙烯酯，反应产物和未反应的原料进入脱轻罐中进行分离；
(2)从所述脱轻罐底部采出碳酸乙烯酯，与醇解反应催化剂混合后，在反应精馏塔中与甲醇反应，生成碳酸二甲酯和乙二醇；
所述碳酸乙烯酯与甲醇的进料摩尔比为1:7-32；所述反应精馏塔内的压力为100-400kPa，塔顶温度为60-110℃，塔底温度为80-130℃；
所述工艺还包括碳酸二甲酯纯化步骤；所述碳酸二甲酯纯化步骤为：从所述反应精馏塔顶部采出碳酸二甲酯和甲醇的共沸物，依次进入高压提浓塔和低压精制塔中进行分离，将所述高压提浓塔顶部采出的甲醇返回至所述反应精馏塔中，将所述低压精制塔顶部采出的碳酸二甲酯和甲醇的混合物返回至所述高压提浓塔中，从所述低压精制塔底部采出碳酸二甲酯；
所述工艺还包括乙二醇纯化步骤；所述乙二醇纯化步骤为：从所述反应精馏塔底部采出乙二醇、甲醇、碳酸乙烯酯和醇解反应催化剂的混合物，依次进入乙二醇脱轻塔、水解反应器中和乙二醇精制塔中，依次进行分离、水解和精制，将所述乙二醇脱轻塔顶部采出的甲醇返回至所述反应精馏塔中，从所述乙二醇精制塔的侧线采出乙二醇。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述固定床反应器上设置有撤热装置。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述脱轻罐的顶出料口与所述固定床反应器的二氧化碳进料口连接。
4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述脱轻罐的顶出料口与所述固定床反应器的二氧化碳进料口之间的管道上设置有压缩机。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺还包括将所述脱轻罐顶部采出的二氧化碳经压缩机增压后返回至所述固定床反应器中。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述二氧化碳和环氧乙烷的进料摩尔比为1.2-10:1。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述固定床反应器内的压力为1.5-6MPa，温度为80-200℃。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述脱轻罐内的压力为1-100kPa，温度为50-200℃。
9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(2)中所述醇解反应催化剂选自碱金属氧化物、碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、醇盐或离子液体中的一种或至少两种的组合。
10.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述碳酸乙烯酯与醇解反应催化剂的进料摩尔比为100-1000:1。
11.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述高压提浓塔内的压力为0.5-6MPa，塔顶温度比反应精馏塔塔底温度高10-150℃。
12.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，从所述高压提浓塔顶部采出的甲醇的浓度为90-99.9wt％。
13.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述低压精制塔内的压力为0.1-1MPa。
14.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述乙二醇脱轻塔内的压力为1-80kPa，操作温度为20-180℃。
15.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述水解反应器内的压力为110-900kPa，操作温度为50-180℃。
16.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述乙二醇精制塔内的压力为1-80kPa，操作温度为35-190℃。
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