CN107428669B - 用于生产碳酸芳基酯的整合的方法和装置 - Google Patents

用于生产碳酸芳基酯的整合的方法和装置 Download PDF

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Abstract

在一个实施方式中，一种用于生产碳酸烷基芳基酯的方法，包括：生产包含碳酸二烷基酯和未反应的烷醇的碳酸二烷基酯共沸物流；在包含蒸馏塔和渗透蒸发单元的碳酸二烷基酯纯化区段中，纯化碳酸二烷基酯共沸物流，以提供第一纯化的碳酸二烷基酯流和第一纯化的烷醇流；在碳酸烷基芳基酯反应器中，在第二酯交换催化剂存在下，使第一纯化的碳酸二烷基酯流与芳香族醇反应，以生产包含烷醇产物和未反应的碳酸二烷基酯的烷醇产物流，以及包含碳酸烷基芳基酯和未反应的芳香族醇的碳酸烷基芳基酯产物流；和在碳酸二烷基酯纯化区段中纯化烷醇产物流。

Description

用于生产碳酸芳基酯的整合的方法和装置
相关申请的引用
本申请要求2015年3月23日提交的欧洲专利申请序列号No.15382136的权益。相关申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
本公开总体涉及用于生产碳酸芳基酯诸如碳酸烷基芳基酯和碳酸二芳基酯的方法和装置，并且尤其涉及用于生产碳酸芳基酯的方法和装置。
碳酸二芳基酯如碳酸二苯酯(DPC)是生产聚碳酸酯的重要反应物。聚碳酸酯可以通过芳香族二羟基化合物如双酚A(BPA)与碳酸二芳基酯如DPC的聚合来制备。聚碳酸酯因其物理性质和化学性质而成为受到重视的有用的材料。随着聚碳酸酯用途的增加，碳酸二芳基酯的有效生产变得越来越重要。无光气的方法包括首先在酯交换催化剂使碳酸二烷基酯如碳酸二甲酯(DMC)与芳香族醇如苯酚反应，以生产碳酸烷基芳基酯(例如碳酸苯酯甲酯(PMC))和脂族一元醇(烷醇)(例如甲醇或乙醇)。在第二步中，碳酸烷基芳基酯的两个分子经历歧化反应，以产生一分子碳酸二芳基酯(例如DPC)和一分子原料碳酸二烷基酯(例如DMC)。
用于生产碳酸二烷基酯原料的无光气工业方法包括烷醇的氧化羰基化、烷基硝酸酯羰基化、从CO2直接合成和醇的环氧化物羰基化。在环氧化物羰基化方法中，在催化剂存在下，使环氧烷(例如环氧乙烷)与二氧化碳反应生成碳酸亚烷基酯(例如碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯)，然后使碳酸亚烷基酯与烷醇(例如甲醇或乙醇)酯交换以生产碳酸二烷基酯(例如碳酸二甲酯)和亚烷基二醇(例如乙二醇)，亚烷基二醇本身是有价值的副产物。
尽管开发和改进这些无光气工业方法已经进行了大量工作，仍然需要用于生产碳酸二芳基酯特别是DPC的方法和装置，其降低了能量消耗，同时仍然生产高质量的碳酸二芳基酯。如果可以以更低的投资成本采用方法和装置，这将是更有利的。
发明内容
本文公开了用于生产碳酸芳基酯的整合的方法和装置。
在一个实施方式中，一种用于生产碳酸烷基芳基酯的方法，包括在碳酸二烷基酯反应器中在第一酯交换催化剂存在下使碳酸亚烷基酯和烷醇反应，以生产包含碳酸二烷基酯和未反应的烷醇的碳酸二烷基酯共沸物流以及包含亚烷基二醇和未反应的烷醇的亚烷基二醇产物流；在包含蒸馏塔和渗透蒸发单元的碳酸二烷基酯纯化区段中纯化碳酸二烷基酯共沸物流，以提供第一纯化的碳酸二烷基酯流和第一纯化的烷醇流；在碳酸烷基芳基酯反应器中在第二酯交换催化剂存在下，使第一纯化的碳酸二烷基酯流和芳香族醇反应，以产生包含烷醇产物和未反应的碳酸二烷基酯的烷醇产物流，以及包含碳酸烷基芳基酯和未反应的芳香族醇的碳酸烷基芳基酯产物流；和，在碳酸二烷基酯纯化区段中纯化烷醇产物流。
在另一实施方式中，一种用于生产碳酸烷基芳基酯的方法，包括：在反应器中在催化剂存在下使一氧化碳、氧气和烷醇反应，以生产包含碳酸二烷基酯和水的粗碳酸二烷基酯流，以及包含碳酸二烷基酯和未反应的烷醇的碳酸二烷基酯共沸物流；在回收区段，从粗碳酸二烷基烃流中回收包含水的水流和包含碳酸二烷基酯的第二纯化的碳酸二烷基酯流；在包含蒸馏塔和渗透蒸发单元的碳酸二烷基酯纯化区段中纯化碳酸二烷基酯共沸物流，以提供第一纯化的碳酸二烷基酯流和第一纯化的烷醇流；在碳酸烷基芳基酯反应器中在酯交换催化剂的存在下，使第一纯化的碳酸二烷基酯流、第二纯化的碳酸二烷基酯流或包含前述中至少一种的组合与芳香族醇反应，以产生包含烷醇产物和未反应的碳酸二烷基酯的烷醇产物流，以及包含碳酸烷基芳基酯和未反应的芳香族醇的碳酸烷基芳基酯产物流；以及在碳酸二烷基酯纯化区段中纯化烷醇产物流。
在另一实施方式中，用于生产碳酸烷基芳基酯的装置，包含：碳酸二烷基酯反应器、碳酸二烷基酯纯化区段、碳酸烷基芳基酯反应蒸馏塔。碳酸二烷基酯反应器包括反应物入口和碳酸二烷基酯共沸物出口，该出口与碳酸二烷酯纯化区段的碳酸二烷基酯共沸物入口呈流体连通。碳酸二烷基酯纯化区段包含与渗透蒸发单元液体连通的蒸馏塔、碳酸二烷基酯共沸物入口、第一纯化的碳酸二烷基酯出口和第一纯化的烷醇出口。碳酸烷基芳基酯反应蒸馏塔包含芳香族醇入口、与碳酸二烷基酯纯化区段的第一纯化的碳酸二烷基酯出口流体连通的第一纯化的碳酸二烷基酯入口、与碳酸二烷基酯纯化区段的入口流体连通的烷醇产物出口、和碳酸烷基芳基酯出口。
通过以下附图和具体实施方式例示了上述及其它特征。
附图说明
以下是附图的简要说明，其中相同元件编号相同，并且附图为了说明本文公开的示例性实施方式而存在，而不是为了限制本文公开的示例性实施方式。
图1是环氧化物羰基化和酯交换方法的实施方式的说明；
图2是烷醇羰基化方法的一个实施方式的说明；
图3是利用用于制备碳酸二烷基酯的碳酸亚烷基酯酯交换方法的二芳基生产方法的实施方式的说明；以及
图4是利用用于制备碳酸二烷基酯的烷醇羰基化方法的二芳基生产方法的实施方式的说明。
具体实施方式
如例如在US专利8,049,028中所描述的，在生产碳酸芳基酯烷基酯的过程中，通常依赖高压蒸馏法以在二芳基生产之前分离出未反应的烷醇。由于烷醇(例如甲醇和乙醇)和碳酸二甲酯在63℃和1巴(绝压(abs))或100千帕斯卡kPa(绝压)下形成共沸物，因此高压蒸馏法通常被用于分离烷醇(如甲醇和乙醇)和碳酸二甲酯，其中缩写“绝压(abs)”是指绝对压力或以完美真空作为零参照的压力。然而，高压蒸馏可以是能量密集的低效的方法，例如依赖于高质量的蒸汽，这可能导致高的运行成本。如本文所公开的，发现了用于生产碳酸烷基芳基酯的方法和装置，其可以提高该方法的总体效率，包括降低能源消耗成本和初始资本成本，其包括通过包含蒸馏塔和渗透蒸发单元的纯化区段从碳酸二烷基酯中分离出未反应的烷醇的分离方法。此外，通过将从碳酸二烷基酯方法和碳酸烷基芳基酯方法中回收未反应的烷醇合并到单一回收系统中，本发明的方法可以提供整合的的碳酸二烷基酯和碳酸烷基芳基酯的生产方法。换言之，来自碳酸二烷基酯生产反应器和来自碳酸烷基芳基酯生产反应器的流可以被送入到单一的碳酸二烷基酯纯化区段。从该单元获得的输出可以是富含碳酸二烷基酯的流，这种流可以直接用于生产碳酸烷基芳基酯和纯化的烷醇。可以通过调整碳酸二烷基酯纯化区段的操作条件而调整烷醇的纯度。由此，可以减少分离产物和回收未反应的反应物所需的分离单元的数量。当在碳酸芳基酯的生产中使用时，整个过程可以更有效率，并且可以降低成本(例如资本成本运营成本、维护成本等)。
图1示意性的示出了用于生产纯化的碳酸二烷基酯流46的环氧化物羰基化和酯交换工艺10。在工艺10中，可以在反应器区段20中在催化剂的存在下使环氧烷流12与二氧化碳流14反应以生产碳酸亚烷基酯流22。然后，可以在第二反应器区段30中在催化剂的存在下使碳酸亚烷基酯流22与烷醇流24酯交换，以生产含有碳酸二烷基酯、亚烷基二醇和未反应的烷醇的粗碳酸二烷基酯流32。由于酯交换反应的产率可以通过平衡转化来限制，所以可以使用摩尔过量的烷醇流24来克服该热力学限制。存在于粗碳酸二烷基酯流32中的未反应的烷醇可以从分离区段40中作为未反应的烷醇流42回收，并且可以循环回到碳酸二烷基酯生产工艺中。任选地，存在于粗碳酸二烷基酯流32中的亚烷基二醇可以被回收到亚烷基二醇流44中，以向碳酸二芳基酯生产工艺中提供纯化的碳酸二烷基酯流46。
图2示意性地示出了用于生产纯化的碳酸二烷基酯流76的烷醇羰基化工艺50。在烷醇羰基化工艺50中，可以在反应器区段60中，在催化剂(例如氯化铜)的存在下，使一氧化碳流52与烷醇流54和含有氧气的流56反应，以生产含有碳酸二烷基酯、未反应的烷醇和水的粗碳酸二烷基酯流62。在烷醇羰基化工艺50之后，存在于粗碳酸二烷基酯流62中的未反应的烷醇可以作为未反应的烷醇流72回收到分离区段70中并且可以再循环回碳酸二烷基酯生产工艺中。任选地，存在于粗碳酸二烷基酯流62中的水可以来自分离区段70的水流74中，以将纯化的碳酸二烷基酯流76提供到碳酸二芳基酯生产工艺中。
通过这些方法任一种生产的碳酸二烷基酯然后可以碳酸二芳基酯生产工艺中被转化为碳酸二芳基酯。在碳酸二芳基酯生产工艺中，可以在酯交换催化剂的存在下，使碳酸二烷基酯与芳香族醇反应以生产碳酸烷基芳基酯和烷醇。碳酸烷基芳基酯的歧化可以生产碳酸二芳基酯。在碳酸二烷基酯的酯交换中，还出现了烷醇和碳酸二烷基酯的共沸混合物。
可以通过参考图3-图4获得对本文公开的组件、过程和装置的更完整的理解，图3-图4是基于展示本公开的便利性和容易性的示意图，因此其不旨在表示装置或其组件的相对大小和尺寸，和/或限定或限制示例性实施方式的范围。
尽管为了清楚起见，在下面的描述中使用了特定术语，但是这些术语仅用于指代附图所示选定实施方式的特定结构，并不意图限定或限制本公开的范围。附图中示出了各种进料、产物和再循环流。还应注意的是，本领域技术人员将理解，如本文的各种流/线的定位，例如在特定塔的“顶部”、“中间”、“底部”或“侧面”，是相对的，因为要引入或回收的材料所处的实际位置取决于特定塔中保持的条件。例如，进入塔的“底部”的流实际上可以进入贮槽(包括塔的再沸器)之上的多个级，并且排出塔的“顶部”的线/流实际上可以从顶部级(包括塔的冷凝器)下方的多个级排出。因此，这些术语被包括进来易于参考，以描述关于各个塔和线/流的一般取向，并且这些术语并不意味着限制于一个精确位置。此外，尽管为了说明的目的，附图及其描述可以描绘单个容器，例如反应容器或混合容器，应当理解的是，在合适的情况下可以使用串联或并联的多个容器。各个图中示出了每条线的流动方向。各种阀、加热器、泵、热交换器、配件等可选地与所示的进料/再循环线一起被包括，以使设计适应特定的安装。
图中的反应器和单元可以通过一系列进料/再循环线互连，进料/再循环线用于输送包含反应物和/或产物的流。应当理解的是，可以选择和优化图中所示的反应器和单元中的条件(例如反应物进料的温度、压力和摩尔比)以减少或以其他方式控制产物的浓度，而无需过多的实验。图中描绘的装置可以在根据本文公开的实施方式的用于生产碳酸二芳基酯(例如DPC)的方法中使用。虽然过程的描述针对连续过程，但是可以分配进行任何一个或多个步骤。
图3示意性的描绘了利用碳酸亚烷基酯酯交换工艺用于生产碳酸二烷基酯的系统200。系统200包含三个反应器210、240和280，用于纯化两个独立的共沸物流的碳酸二烷基酯纯化区段260，以及任选的亚烷基二醇纯化单无230。
图4示意性地描绘了利用烷醇羰基化工艺生产碳酸二烷基酯的系统300。系统300包含两个反应器340和380，用于纯化两个独立的共沸物流人碳酸二烷基酯纯化区段360，和任选的水回收区段330。
有利地是，碳酸二烷基酯纯化区段(260、360)可以从碳酸二烷基酯生产设施和碳酸烷基芳基酯或碳酸二芳基酯生产设施回收烷醇。应注意的是，反应器210、240、280、340和380各自可以包含一个或多个反应蒸馏塔，每个蒸馏塔包含精馏区段和其中发生化学反应的反应区段。塔的反应区段可以配有填料或固定的内部构件(“内部构件”在本文中是指蒸馏塔中使气体和液体实际上彼此接触的部分)，以提供至少一个反应式蒸馏阶段。例如，塔的反应区段可以提供大于或等于5(诸如5至60)个反应式阶段，具体地，大于或等于10(诸如10至40)个蒸馏阶段。可以使用已知的散装填料和/或排列的填料。具体地，可以使用具有较大的表面积、良好的润湿和液相停留时间的填料，诸如例如Novolax环、CY填料。也可以使用固定的内部构件，例如托盘塔，具体实例包括筛塔盘、阀塔盘和泡盖罩塔盘。
亚烷基二醇纯化单元230可以包括高压蒸馏塔。水回收区段330可以包括一个或多个蒸馏塔。这样的塔可以基于沸点进行材料分离，而不会引起同时发生的化学反应。
碳酸二烷基酯纯化区段(260、360)可以包括蒸馏塔(270、370)和渗透蒸发单元(290、390)。蒸馏塔(270、370)标称上可以在环境压力下操作并且可以向渗透蒸发单元(290、390)提供进料流，渗透蒸发单元(290、390)可以通过质量传输选择性屏障装置(例如膜)基于质量传输差异来分离进料混合物中的各物种。
在系统200的操作中，碳酸亚烷基酯流202包含碳酸亚烷基酯(例如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等)并且烷醇流204包含烷醇(例如甲醇、乙醇等)，其可以是新鲜的、回收的或它们的组合。碳酸亚烷基酯流202和烷醇流204可以被连续地进料到碳酸二烷基酯反应器210，其可以是反应蒸馏塔。酯交换可以在催化剂的存在下进行，以生产亚烷基二醇(例如乙二醇)和碳酸二烷基酯(例如碳酸二甲酯)。当催化剂是均相时，催化剂可以与碳酸亚烷基酯或烷醇一起进料，或者可以在不同于两者的位置进料。当催化剂是非均相时，催化剂可以以所需量装填在碳酸二烷基酯反应器210的所需位置。在一个实施方式中，催化剂是固定在催化剂床的非均相催化剂。
可以从碳酸二烷基酯反应器210的下部以液体形式连续地取出具有高沸点温度的反应混合物，含有二醇的亚烷基二醇产物流212，并且可以从碳酸二烷基酯反应器210的上部以气体形式连续地取出低沸点反应混合物，含有碳酸二烷基酯产物的碳酸二烷基酯共沸物流206。
碳酸二烷基酯共沸物流206可以进料到碳酸二烷基酯纯化区段260的蒸馏塔270的入口、渗透蒸发单元290的入口、或包含前述中至少一种的组合。如下文更详细描述的，碳酸二烷基酯纯化区段260可以包括蒸馏塔270和渗透蒸发单元290。碳酸二烷基酯纯化区段260可以将共沸物流(烷醇产物流224和碳酸二烷基酯共沸物流206)分离为含有烷醇作为主要组分的第一纯化的烷醇流291和含有碳酸二烷基酯作为主要组分的第一纯化的碳酸二烷基酯流234。第一纯化的烷醇流291可以任选地被再循环到碳酸二烷基酯反应器210。系统200可以任选地包括第二纯化的碳酸二烷基酯流242，其可以向碳酸烷基芳基酯反应器240提供附加碳酸二烷基酯的源。第二纯化的碳酸二烷基酯流242可以与第一纯化的碳酸二烷基酯流234组合或者单独地进料到碳酸烷基芳基酯反应器240中。
在系统300的操作中，碳酸二烷基酯反应器区段310可以被用于烷醇羰基化工艺中以提供碳酸二烷基酯共沸物流306和粗碳酸二烷基酯流304。碳酸二烷基酯反应器区段可以包含一个或多个反应器和一个或多个分离单元，例如碳酸二烷基酯反应器区段310可以包含碳酸二烷基酯反应器312和两个分离塔314和315。一个或多个流可以进入碳酸二烷基酯反应器，其中，图4示出了流302进入碳酸二烷基酯反应器312。反应物流302可以包含一氧化碳、烷醇和氧气。同样地，一氧化碳、烷醇和氧气可以作为单独的流进入碳酸二烷基酯反应器312。碳酸二烷基酯共沸物流306可以被进料到碳酸二烷基酯纯化区段360的蒸馏塔370的入口、渗透蒸发单元390的入口、或包含前述中的至少一种的组合。碳酸二烷基酯纯化区段360可以将共沸物流(烷醇产物流324和碳酸二烷基酯共沸物流306)分离为含有烷醇作为主组分的第一纯化的烷醇流391以及含有碳酸二烷基酯作为主要组分的第一纯化的碳酸二烷基酯流334。第一纯化的烷醇流391可以任选地被再循环到碳酸二烷基酯反应器区段310中。
用于生产碳酸烷基芳基酯(例如碳酸甲基苯酯)的反应可以在碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)(例如烷基芳基反应蒸馏塔)中进行。芳香族醇进料流(222、322)可以包含酯交换催化剂和芳香族醇(例如苯酚)，该芳香族醇可以是新鲜的、再循环的或它们的组合。例如，除了或代替新鲜的芳香族醇进料，可从碳酸二芳基酯反应器(280、380)回收含有芳香族醇的芳香族醇产物流(236、336)。用于生产碳酸烷基芳基酯的另一种起始材料，可以在第一纯化的碳酸二烷基酯流(234、334)中提供碳酸二烷基酯，第一纯化的碳酸二烷基酯流(234、334)可以回收自碳酸二烷基酯纯化区段(260、360)。
第一纯化的碳酸二烷基酯流(234、334)可以被进料到例如碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)的底部，包括直接进料到再沸器。第一纯化的碳酸二烷基酯流(234、334)以是液体、蒸汽或两相(例如液体和蒸汽)。芳香族醇进料流(222、322)可以作为液体进料到例如碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)的中段，或在反应蒸馏区段的顶部位置或其附近。芳香族醇进料流(222、322)和第一纯化的碳酸二烷基酯流(234、334)的进料速率，可以使得引入到碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)中的碳酸二烷基酯与芳香族醇的摩尔比为0.1和10，具体地0.5和5，并且更具体地0.5和3。碳酸二烷基酯可以通过第一纯化的碳酸二烷基酯流(234、334)过量提供，因为碳酸二烷基酯可以作为反应物和汽提剂，其有助于去除在酯交换反应中产生的烷醇。这种去除能够提高碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)中碳酸烷基芳基酯的生产速率。
酯交换反应可以在碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)中，在例如大于或等于100摄氏度(℃)(例如大于或等于130℃，或大于或等于140℃，或100℃至300℃，或110℃至270℃，或120℃至250℃)的温度下进行。碳酸烷基芳基酯反应器240顶部的操作压力可以大于或等于0.5巴(表压(g))(50kPa(表压))，例如大于或等于2巴(表压)(200kPa(表压))，或大于或等于3巴(表压)(300kPa(表压))，其中缩写“表压(g)”是指表压或以海平面处的环境空气压力为零参考的压力。可以通过烷醇产物流(224、324)和碳酸烷基芳基酯产物流(226、326)以连续方式，从碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)中移除反应产物和未反应的起始材料。可以从碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)顶部取出烷醇产物流(224、324)。烷醇产物流(224、324)可以包含未反应的碳酸二烷基酯和酯交换反应中产生的烷醇以及其它反应物和副产物诸如芳香族醇。
碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)可以具有精馏区段和反应区段。精馏区段是碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)的上段，在至少一种反应物的进料点的上方，并且可以包含例如填充物和塔盘。一般认为在精馏区段不发生化学反应。精馏区段的存在可以影响烷醇产物流(224、324)中的芳香族醇的量。替代地，烷醇产物流(224、324)可以任选地首先传递到任选的精馏塔(未示出)以进行加工和回收。
精馏区段和可选的精馏塔也可以配备有填料或固定的内部构件，以提供例如大于或等于3，具体来说，大于或等于5，更具体地说，5到50个蒸馏阶段。例如，可以采用已知的散装填料和/或排列填料。
任选的精馏塔(未示出)的温度概况可以大于或等于10℃，例如大于或等于50℃，或10℃至200℃，或50℃至110℃。任选的精馏塔中的操作压力可以大于或等于0.1巴(表压)(10kPa(表压))，例如大于或等于0.5巴(表压)(50kPa(表压))，或0.1巴(表压)至10巴(表压)(10kPa(表压)至1000kPa(表压))，或0.5巴(表压)至3巴(表压)(50kPa(表压)至300kPa(表压))。
烷醇产物流(224、324)可以包含酯交换工艺中生产的碳酸二烷基酯和烷醇的共沸混合物以及以微量或更大量的芳香族醇。烷醇产物流(224、324)可以被进料到碳酸二烷基酯纯化区段(260、360)中，其中烷醇可以被回收在第一纯化的烷醇流(291、391)中并且碳酸二烷基酯可以被回收在第一纯化的碳酸二烷基酯流(234、334)中。
可以从例如碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)的底部(诸如当碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)包含烷基芳基反应蒸馏塔时，从再沸器)取出的碳酸烷基芳基酯产物流(226、326)，可以包含在碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)产生的碳酸烷基芳基酯结合未反应的起始材料、烷基芳基醚和催化剂中的一种或多种。碳酸烷基芳基酯产物流(226、326)可适于在碳酸二芳基酯的生产中使用。然而，应当理解的是，如本文生产的碳酸烷基芳基酯可以用于其它目的，例如作为溶剂或用于制造其它化合物或聚合物。
在碳酸二芳基酯(例如DPC)的制造中，碳酸烷基芳基酯产物流(226、326)可以被进料到碳酸二芳基酯反应器(280、380)的入口，碳酸二芳基酯反应器(280、380)可以是反应蒸馏塔，以通过歧化碳酸烷基芳基酯来生产碳酸二芳基酯(例如碳酸二苯酯)。碳酸二芳基酯反应器(280、380)可以在有效进一步促使反应朝向所需碳酸二芳基酯产物并同时从产物中分离出其它材料的条件下操作，其它材料可以被再循环。包含所产生的碳酸二芳基酯以及残留催化剂、未反应的碳酸烷基芳基酯和高沸点温度副产品的碳酸二芳基酯产物流(238、338)可以从碳酸二芳基酯反应器(280、380)的底部取出。如果需要额外的纯化，可以任选地进一步纯化碳酸二芳基酯产物流(238、338)。另外，因为该方法中的反应使用不含卤素的原料和催化剂进行，因此在该方法中生产的碳酸二烷基酯可以被制造为不含卤素。例如，碳酸二芳基酯产物流(238、338)具有的浓度可以大于或等于97wt％，或大于或等于99wt％，或大于或等于99.9wt％，卤素含量按重量计为0.5百万分之一份(ppm)或更少，或0.1ppm或更少，或1十亿分之一份(ppb)或更少。
可以从碳酸二芳基酯反应器(280、380)的顶部移出包含未反应的芳香族醇起始材料、碳酸二烷基酯和副产物烷基芳基醚的芳香族醇产物流(236、336)。在一个实施方式中，芳香族醇产物流(236、336)可以单独地或与芳香族醇进料流(222、322)组合再循环到碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)中。
碳酸二芳基酯反应器(280、380)可以在大于或等于90℃的温度下操作，例如大于或等于100℃，或大于或等于110℃，或100℃至140℃，或120℃至250℃，或110℃至240℃。碳酸二芳基酯反应器(280、380)的操作压力可以大于或等于10毫巴(表压)(毫巴(表压))(1kPa(表压))，例如大于或等于50毫巴(表压)(5kPa(表压))，或大于或等于100毫巴(表压)(10kPa(表压))，或50毫巴(表压)至3巴(表压)(5kPa(表压)至300kPa(表压))，或50毫巴(表压)至1巴(表压)(5kPa(表压)至100kPa(表压))，或200毫巴(表压)至900毫巴(表压)(20kPa(表压)至90kPa(表压))。
如上图3中所描述的，来自碳酸二烷基酯反应器210的碳酸二烷基酯共沸物流206和来自碳酸烷基芳基酯反应器240的烷醇产物流224可以被导引到相同的纯化工艺中，特别是碳酸二烷基酯纯化区段260，其将碳酸二烷基酯和烷醇分离为第一纯化的烷醇流291和第一纯化的碳酸二烷基酯流234。任选地，在系统200中，亚烷基二醇产物流212可以被进料到亚烷基二醇纯化单元230(其可以是高压蒸馏塔，其中，可以从纯化的亚烷基二醇流212中分离出未反应的烷醇并且以第二纯化的烷醇流208再循环例如到碳酸二烷基酯反应器210中。
如前文在图2中的描述，因为烷醇羰基化工艺中产生水，粗碳酸二烷基酯流304可以包括碳酸二烷基酯、未反应的烷醇和水。图4示出了，通过使粗碳酸二烷基酯流304穿过任选的水回收区段330，任选地将水以水流316回收。水回收区段330可以包括分离装置例如蒸馏塔320蒸馏塔350，并且可以向烷基芳基生产反应器340提供第二纯化的碳酸二烷基酯流342和水流316。
除了任选地从粗碳酸二烷基酯共混物流304回收水之外，水回收区段330可以任选地接收来自二烷基纯化区段360(图4中通过虚线示出)的第一纯化的碳酸二烷基酯流334的一部分或全部，并且可以从这种附加流中除去水。以这种方式，水回收区段330可以用来从含有碳酸二烷基酯和水的一个或多个流中除去水并且将第二纯化的碳酸二烷基酯流342进料到烷基芳基生产塔340中。
烷醇羰基化工艺可以产生碳酸二烷基酯共沸物流306，其可以包括碳酸二烷基酯和烷醇。这以使这种流经受分离工艺以回收烷醇并且纯化碳酸二烷基酯。碳酸二烷基酯共沸物流306可以被送入到碳酸二烷基酯纯化区段360，在其中被分享为第一纯化的烷醇流391和第一纯化的碳酸二烷基酯流334。第一纯化的碳酸二烷基酯流334可以被直接进料到碳酸烷基芳基酯反应器340，再循环到水回收区段330，与粗碳酸二烷基酯流304组合，或者包括前述中的至少一种的组合。当作为独立的流或作为与粗碳酸二烷基酯流304的组合流再循环到水回收区段330中时，可以在将碳酸二烷基酯进料到碳酸烷基芳基酯反应器340中之前除去流中可能存在的水，这可以改善碳酸烷基芳基酯转化。
在一个实施方式中，碳酸二烷基酯纯化区段(260、360)可以包括蒸馏塔(270、370)和渗透蒸发单元(290、390)。蒸馏塔(270、370)可以包括包含汽提区段和富集区段的连续多级蒸馏塔。连续多级蒸馏塔在汽提区段和富集区段的每一个中可以包含塔盘或填料作为内部构件(即蒸馏塔中实际使气体和液体彼此接触的部分)。塔盘的示例包括泡盖罩塔盘、筛塔盘、波纹塔盘、压载塔盘、阀塔盘、逆流塔盘、Unifrax塔盘、Superfrac塔盘、Maxfrac塔盘、双流塔盘、格栅平板塔盘、涡扇式平板塔盘、Kittel塔盘等。填料的例子包括随机填料，如Raschig环、Lessing环、Pall环、Berl鞍座、Intalox鞍座、Dixon填料、McMahon填料或Heli-Pak，或结构填料，如Mellapak、Gempak、Techno-填料、Flexipac、Sulzer填料、Goodroll填料或Glitschgrid。还可以使用同时具有塔盘部分和填充有填料的部分的多级蒸馏塔。连续多级蒸馏塔的汽提区段和富集区段中的内部构件可以是塔盘。可以使用具有筛子部分和溢流管部分的筛塔盘，例如在筛子部分中具有150至1200个孔每平方米(孔/m2)的筛塔盘，或在筛子部分具有200至1100个孔/m2或250至1000个孔/m2，其中，每个筛塔盘的每孔的横截面面积为0.5至5平方厘米(cm2)，或0.7至4cm2或0.9至3cm2。可以在环境压力或接近环境压力下操作，诸如在0.8巴(绝压)至1.2巴(绝压)下操作。
渗透蒸发单元(290、390)可以包括膜或类似的质量传输选择性屏障装置。选择性屏障可以布置成任何形状，例如扁平、圆锥形、圆柱形、管状、螺旋形等。选择性屏障可以包括起伏、波纹、褶皱和其他特征以增加选择性屏障的传质表面积，或包括至少一种前述的组合。选择性屏障可以被布置为形成由该选择性屏障分开的滞留腔和渗透腔的内联过滤器。在一个实施方式中，选择性屏障可以布置成螺旋缠绕的片材，其可以进一步包括间隔层，其用于将选择性屏障间隔开并允许缠绕选择性屏障的相邻层之间的渗透和/或滞留流动。在一个实施方式中，选择性屏障可以被布置为管壁，其中管可以具有允许渗透物通过管壁质量传输的多孔芯(例如渗透物可以进入多孔核心，而滞留物保留在核心外部，反之亦然)。
选择性屏障可以以任何流动构造布置，例如交叉流动、死端流动、逆流动、共流动或包括至少一个上述的组合。例如，在交叉流动构造中，进料流可以与选择性屏障的表面相切(例如螺旋缠绕膜形成圆柱体并且进料流轴向通过圆柱体跨越膜表面)。在另一个流动构造中，进料流的方向可以垂直于选择性屏障的表面。选择性屏障可以与设置在选择性屏障侧面的间隔层相邻，这可以增加流动通道的横截面流动面积(例如渗透物流动通道、滞留物流通道或两者)，其能够允许连续流过纯化单元。间隔层可以包括多孔基底，其可以为选择性屏障提供机械支撑并提供用以提供穿过间隔层的流动通道的开口体积。选择性屏障可以包括厚度小于0.5微米(μm)的选择层(沿其最短尺寸测量)，例如0.01μm至0.4μm，或0.05μm至0.15μm。
渗透蒸发单元可以通过允许过料流渗透通过选择性屏障并蒸发来分离进料流的成分。有利地是，渗透蒸发单元可以基于通过选择性屏障的各个成分的质量传输速率的差异来分离进料流，而不是依赖于其挥发性的差异(例如蒸馏)。进料流的各个成分的传输速率，可以是液体进料和蒸气渗透物中的物种在选择性屏障两侧的化学势的差异的函数。
选择性屏障可以包括能够分离共沸烷醇和碳酸二烷基酯混合物的任何材料。例如，选择性屏障可以包括陶瓷材料、聚合材料、疏水材料、亲水材料、纳米多孔材料(例如具有小于或等于100纳米的孔径)或包括前述中的至少一种的组合。选择性屏障可以包括聚丙烯腈支撑层，其中聚丙烯腈可以具有的数均分子量为5,000至100,000道尔顿，具体地，20,000至60,000道尔顿。支撑层可以具有40至80微米的厚度。支撑层的孔径可以小于500埃。
选择性屏障可以包括选择性层，其包含聚(乙烯醇)(PVA)和聚(丙烯酸)(PAA)(诸如聚(甲基丙烯酸))中的一种或两种。PVA具有的数均分子量(Mn)基于聚苯乙烯或聚碳酸酯可以为20,000至200,000道尔顿，具体地，96,000至15,000道尔顿。PAA具有的Mn基于聚苯乙烯或聚碳酸酯标准可以为90,000至300,000道尔顿，具体地90,000-250,000道尔顿。PVA与PAA的重量比可以为0.1-10:1。选择性层可以与脂族二醛、二酸、二卤代化合物、表氯醇、烯属醛、硼酸、磺酰胺醛或包含上述一种或多种的组合交联。选择性屏障可以包含亲有机物的膜(亲甲醇)，诸如PERVAPTM1137膜(可从Sulzer Chemtech Ltd.,Switzerland商业获得)。分离层可以具有1至80微米的厚度。
渗透蒸发单元(290、390)可以由任何合适的材料构成，包括陶瓷、金属等。渗透蒸发单元(290、390)可以包括内部特征，例如保持环、夹子、保持器、管板、多孔隔离件、挡板等。内部特征可以支持选择性屏障。内部特征可以通过渗透蒸发单元(290、390)控制流动方向。渗透蒸发单元(290、390)的使用可以降低分离共沸烷醇和碳酸二烷基酯混合物所需的热能，并因此可以降低碳酸烷基芳基酯生产设施的资金和/或经营成本。例如，渗透蒸发单元(290、390)将共沸烷醇和碳酸二烷基酯混合物分离为富含烷醇的流和富含碳酸二烷基酯的流，而无需使用蒸汽。
基于单元内部特征的形式、膜的形式、选择性屏障的类型、渗透蒸发进料流(228、328)的组成和流速、要通过分离获得的碳酸二烷基酯和/或烷醇的纯度等，可以改变渗透蒸发单元(290、390)操作的有效条件。渗透蒸发单元(290、390)的温度可以为150℃至250℃或170℃至230℃或180℃至220℃。渗透蒸发单元(290、390)的压力可以根据单元中的组合物和渗透蒸发单元290的温度而改变。渗透蒸发单元(290、390)的气相区段(例如渗透腔或渗透物出口)可以在真空下操作，以增加物种通过选择性屏障的质量传输速率，例如，渗透腔、渗透物出口或包括前述的至少一种的组合可以被维持在0.01巴(绝压)至1巴(绝压)(1kPa(绝压)至100kPa(绝压))或0.01巴(绝压)至0.25巴(绝压)(1kPa(绝压)至25kPa(绝压))。渗透蒸发单元(290、390)的液相部分可以含有碳酸二烷基酯，其可以被选择性地保留在渗透蒸发单元(290、390)的滞留腔中并且可以通过滞留物出口流(232、332)返回到蒸馏塔(270、370)。
当向碳酸二烷基酯纯化区段(260、360)进料碳酸二烷基酯共沸物流206和烷醇产物流224(图3)或碳酸二烷基酯共沸物流306和烷醇产物流324(图4)时，流可以单独地进料或在进入单元之前组合。任何进料流可以气体形式、液体形式或两相形式进料。在一个实施方式中，进料可以被加热到或冷却到接近碳酸二烷基酯纯化区段(260、360)的进料入口附近的液体温度的温度，例如在1至10℃的范围内。将进料引入到蒸馏塔(270、370)的位置可以在汽提区段和富集区段之间。碳酸烷基芳基酯反应器(240、340)可以配备用于加热馏出物的再沸器和回流装置。
从碳酸二烷基酯纯化区段(260、360)排出的第一纯化的烷醇流(291、391)中的烷醇的浓度，可以大于或等于80wt％，或大于或等于85wt％，大于或等于90wt％。从碳酸二烷基酯纯化区段(260、360)排出的第一纯化的碳酸二烷基酯流(234、334)中的碳酸二烷基酯的尝试，可以大于或等于97wt％，或大于或等于99wt％，或大于或等于99.9wt％。第一纯化的碳酸二烷基酯流(234、334)中的未反应的烷醇的含量可以少于或等于3wt％，或少于或等于1wt％，或少于或等于0.1wt％。
上述的方法和工艺可以用于由碳酸亚烷基酯、烷醇和芳香族醇起始材料生产各种碳酸二烷基酯他碳酸二芳基酯。
碳酸亚烷基酯的例子包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、1,3-二氧杂环己烷-2-酮、1,3-二氧杂环庚烷-2-酮和包含前述中的至少一种的组合。碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯由于易于取得而特别有利，碳酸亚乙酯是优选的。
可以使用的烷醇包括直链和支链C1-12脂族醇和C4-8脂环族醇的所有异构体，它们各自可以是未被取代的或被取代有1至3个卤素、C1-6烷氧基、氰基、C1-6烷氧基羰基、C6-12芳氧基羰基、C1-6酰氧基或硝基，前提条件是未超出任何被取代的碳的原子价。烷醇的例子包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、烯丙醇、1-丁醇、2-丁醇、3-丁烯-1-醇、戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇和4-庚醇、环戊醇、环己醇、环庚醇、环辛醇、3-甲基环戊醇、3-乙基环戊醇、3-甲基环己醇、2-乙基环己醇(异构体)、2,3-二甲基环己醇、1,3-二乙基环己醇、3-苯基环己醇、苄醇、2-苯乙醇和3-苯基丙醇。在一个具体的实施方式中，烷醇是甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇或3-丁醇。可以使用乙醇或甲醇，但优选甲醇。
根据酯交换催化剂的类型和量以及反应条件，可以改变碳酸亚烷基酯的量与烷醇的量之间的比。为了提高碳酸亚烷基酯的转化率，可以超过碳酸亚烷基酯的摩尔数的2倍使用烷醇，例如烷醇与碳酸亚烷基酯的摩尔比可以为2至20，具体地3至15，更具体地，5至12。
酯交换可以在均相或非均相催化剂存在下进行。催化剂的实例包括碱金属和碱土金属，诸如锂、钠、钾、镁、钙和钡；碱金属和碱土金属的碱性化合物，诸如氢化物、氢氧化物、醇盐、芳氧化物和酰胺；碱金属和碱土金属的碱性化合物，诸如碳酸盐、碳酸氢盐和有机酸盐；叔胺如三乙胺、三丁胺、三己胺和苄基二乙胺；含氮杂芳香族化合物如N-烷基吡咯、N-烷基吲哚、恶唑、N-烷基咪唑、N-烷基吡唑、恶二唑、吡啶、喹啉、异喹啉、吖啶、菲咯啉、嘧啶、吡嗪和三嗪；环状脒如二氮杂双环十一碳烯(DBU)和二氮杂双环壬烯(DBN)；锡化合物如三丁基甲氧基锡、二丁基二乙氧基锡、二丁基苯氧基锡、二苯基甲氧基锡、乙酸二丁基锡、三丁基氯化锡和2-乙基己酸锡；锌化合物如二甲氧基锌、二乙氧基锌、亚乙基二氧锌和二丁氧基锌；铝化合物如三甲醇铝、三异丙醇铝和三丁醇铝；钛化合物如四甲氧基钛、四乙氧基钛、四丁氧基钛、二氯二甲氧基钛、四异丙氧基钛、乙酸钛和乙酰丙酮钛；磷化合物如三甲基膦、三乙基膦、三丁基膦、三苯基膦、三丁基甲基鏻卤化物、三辛基丁基鏻卤化物和三苯基甲基鏻卤化物；锆化合物如卤化锆、乙酰丙酮锆、烷氧基锆和乙酸锆；和铅和含铅化合物，例如铅氧化物，诸如PbO、PbO2和Pb3O4，硫化铅如PbS、Pb2S3和PbS2，和铅氢氧化物如Pb(OH)2、Pb3O2(OH)2、Pb2[PbO2(OH)2]和Pb2O(OH)2。具体地，催化剂包括钛化合物如四苯氧化钛、异丙醇钛、四氯化钛、有机锡化合物以及铜、铅、锌、铁和锆的化合物，以及包含前述中的至少一种的组合。基于碳酸亚烷基酯和烷醇的总重量，催化剂的量可以为0.005至20wt％，具体地为0.01至10wt％。
用地碳酸烷基芳基酯的酯交换的芳香族醇包括C6-12芳香族醇，其可以是未被取代的或被取代有1至3个卤素、C1-6烷氧基、氰基、C1-6烷氧基羰基、C6-12芳氧基羰基、C1-6酰氧基或硝基，前提条件是未超过任何被取代的碳的原子价。例子包括苯酚、邻甲酚、间甲酚或对甲酚、邻氯苯酚、间氯苯酚或对氯苯酚、邻甲氧基苯酚、间甲氧基苯分或对甲氧基苯酚、2,6-二甲基苯酚、2,4-二甲基苯酚、3,4-二甲基苯酚、1-萘酚和2-萘酚。具体地可以提及苯酚。在该酯交换中使用的催化剂包括在制备碳酸二烷基酯的方法中描述的那些。具体地，催化剂包括钛化合物诸如四苯氧化钛、异丙醇钛、四氯化钛、有机锡化合物，以及铜、铅、锌、铁和锆的化合物，和包含前述中的至少一种的组合。
在一个实施方式中，碳酸亚烷基酯是碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯，烷醇是甲醇或乙醇，并且芳香族醇是苯酚。
所生产的碳酸二芳基酯可以被用来制造聚碳酸酯。在一个实施方式中，二羟基化合物可以被用作反应物，以碳酸二芳基酯诸如碳酸二苯酯作为碳酸酯源。
通常，在熔融聚合工艺中，聚碳酸酯可以通过在酯交换催化剂存在下，在熔融状态下共反应二羟基反应物和碳酸二芳基酯来制备。反应可以在典型的聚合设备中进行，诸如连续搅拌反应器(CSTR)、塞流式反应器、线湿落型聚合器、自由落型聚合器、擦膜聚合器、BANBURY混合器、单螺杆或双螺杆挤出机或者前述的组合。通过蒸馏从熔融反应物中除去挥发性一元酚，并将聚合物作为熔融残渣分离。熔融聚合可以作为分批工艺或连续工艺进行。在每种情况下，所使用的熔融聚合条件可以包含两个或更多个不同的反应阶段，例如，第一反应阶段，其中将起始二羟基芳香族化合物和碳酸二芳基酯转化为低聚聚碳酸酯，和第二反应阶段，其中将在第一反应阶段中形成的低聚聚碳酸酯转化为高分子量聚碳酸酯。这种“阶段化的”聚合反应条件特别适合用于连续聚合系统中，其中在第一反应容器中将起始单体低聚并且将其中形成的低聚聚碳酸酯连续地转移到一个或多个下游反应器中，在下游反应器中，将低聚聚碳酸酯转化为高分子量聚碳酸酯。典型地，在低聚阶段，所产生的低聚聚碳酸酯具有的数均分子量为1,000至7,500道尔顿。在一个或多个随后的聚合阶段，聚碳酸酯的数均分子量(Mn)被提高到8,000和25,000道尔顿(使用聚碳酸酯标准)。典型地，在工艺中使用溶剂，并且反应物二羟基芳香族化合物和碳酸二芳基酯处于熔融状态。反应温度可以为100℃至350℃，具体地180℃至310℃。压力可以处于大气压力、超大气压力，或者在反应的起始阶段处于从大气压至15托(torr)的压力范围内，并且在随后的阶段中处于降低的压力下，例如0.2至15托。反应时间一般为0.1小时至10小时。
在熔融聚合中可以采用酯交换催化剂。在熔融酯交换聚合生产聚碳酸酯中使用的酯交换催化剂可以包括第一催化剂和第二催化剂中的一种或两者，其中第一催化剂包含碱离子和碱土离子中的至少一种的源，并且其中第二催化剂包含季铵化合物、季鏻化合物或包含至少一种前述物质的组合。第二种催化剂可以具有降低的金属盐浓度。如本文所用的，术语第一催化剂和第二催化剂不用于表示加料顺序，并且仅用于区分两种催化剂。
第一催化剂包括碱离子和碱土离子中的一种或两种的源。这些离子的来源包括碱土金属氢氧化物如氢氧化镁和氢氧化钙。碱金属离子的来源可以包括碱金属氢氧化物，诸如由氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾和包含至少一种前述物质的组合所示的。碱土金属氢氧化物的实例是氢氧化钙、氢氧化镁和包含至少一种前述物质的组合。碱土金属和碱金属离子的其它可能来源包括羧酸盐、乙二胺四乙酸的衍生物、非挥发性无机酸的盐。替代地或附加地，第一酯交换催化剂可以包含混合的磷酸碱金属盐，诸如NaKHPO4、CsNaHPO4、CsKHPO4和包含至少一种前述物质的组合。第一催化剂可以包含KNaHPO4，其中Na与K的摩尔比为0.5至2。通常，相对于每摩尔使用的二羟基化合物，以足以提供1×10-2至1×10-8mol(具体地1×10-4至1×10-7mol)金属氢氧化物的量使用第一催化剂。
第二催化剂包含季铵化合物、季鏻化合物或包含前述中的至少一种的组合。季铵化合物可以是具有结构(R4)4N+X-的有机铵化合物，其中每个R4相同或不同并且是C1-20烷基、C4-20环烷基或C4-20芳基；并且X-是有机或无机阴离子，例如氢氧根、卤离子、羧酸根、磺酸根、硫酸根、甲酸根、碳酸根或碳酸氢根。季鏻化合物可以是具有结构(R5)4P+X-的有机鏻化合物，其中每个R5相同或不同并且是C1-20烷基、C4-20环烷基或C4-20芳基；并且X-是有机或无机阴离子，例如氢氧根、酚根、卤离子、羧酸根如乙酸根或甲酸根、磺酸根、硫酸根、甲酸根、碳酸根或碳酸氢根。其中X-是多价阴离子如碳酸根或硫酸根，应当理解的是，季铵和鏻结构中的正电荷和负电荷适当平衡。例如，其中每个R5独立地为甲基并且X-是碳酸根，应当理解的是，X-表示2(CO3 -2)。相对于反应混合物中二羟基化合物的总摩尔量，所采用的第二催化剂(例如有机铵或鏻盐)的量通常为1×10-2至1×10-5mol(具体地1×10-3至1×10-4mol)。
通过下列非限制性的实施例进一步说明了根据实施方式的上述方法和装置。值得注意的是，下例实施例部分地基于如图3所示的生产设施的计算机模拟。
实施例
在本实施例中并且参照上述的图3，通过碳酸亚烷基酯流202以5.77吨/小时(ton/h)将碳酸亚乙酯(EC)进料到碳酸二烷基酯反应器210的中部位置，该碳酸二烷基酯反应器210可以是反应式或催化式蒸馏塔，同时通过烷醇流204以3.78吨/小时(ton/h)将富含甲醇的流进料到该塔的下部区段。烷醇流204是新鲜甲醇和通过第一纯化的烷醇流291(包括甲醇和DMC)再循环的甲醇的组合流。烷醇流204包含83.7wt％的甲醇和16.2wt％的DMC。碳酸亚乙酯和甲醇之间的反应在氢氧化钾存在下进行。产出5.74吨/小时的亚烷基二醇产物流212(70.8wt％的乙二醇、29.1wt％的甲醇)，其是从塔的底部取出的并且被送入到亚烷基二醇纯化单元230以回收乙二醇和未反应的甲醇。
随后，以55.7吨/小时将富含苯酚的流(75.4wt％的苯酚、19.2wt％的DMC、1.3wt％的苯甲醚，芳香族醇进料流222)进料到碳酸烷基芳基酯反应器240的中部位置，该碳酸烷基芳基酯反应器240可以是反应式或催化式蒸馏塔。此外，以47.7吨/小时将富含DMC的流(97.1wt％的DMC、2.9wt％的苯甲醚，第一纯化的碳酸二烷基酯流234)进料到碳酸烷基芳基酯反应器240中低于芳香族醇进料流222进料点的位置。在合适的催化剂的存在下，在该反应工塔中进行DMC和苯酚的酯交换。
从碳酸烷基芳基酯反应器240以57.4吨/小时回收底部产物(碳酸烷基芳基酯产物流226)，其含有29.0wt％的PMC和4.3wt％的DPC、51.9wt％的苯酚、10.1wt％的DMC、1.3wt％苯甲醚和催化剂。将碳酸烷基芳基酯产物流226进料到碳酸二芳基酯反应器280中，该碳酸二芳基酯反应器280可以是反应式或催化式蒸馏塔。在碳酸二芳基酯反应器280的底部区段，发生PMC歧化反应。从其塔顶馏出物中获得富含苯酚的流(芳香族醇产物流236)并且再循环到碳酸烷基芳基酯反应器240，同时将富含DPC的产物(碳酸二芳基酯产物流238)送入到纯化工艺中。
在单一的碳酸二烷基酯纯化区段260中处理来自碳酸二烷基酯反应器210(碳酸二烷基酯流206)和碳酸烷基芳基酯反应器240(烷醇产物流224)的馏出物流。渗透蒸发单元290从其渗透出口以4.35吨/小时回收包含83.1wt％的甲醇(余量为DMC)的流作为塔顶产物(第一纯化的烷醇流291)，其可以被再循环回碳酸二烷基酯反应器210。将来自碳酸二烷基酯纯化区段260的第一纯化的碳酸二烷基酯流234作为富含DMC的进料流送回到碳酸烷基芳基酯反应器240中。渗透蒸发单元290可以在渗透出口为0.1巴(绝压)至0.25巴(绝压)(1kPa(绝压)至25kPa(绝压))的渗透出口压力和在滞留出口为90℃至220℃的条件下操作。
以下描述的是本发明的制造碳酸烷基芳基酯的方法以及用于制造碳酸烷基芳基酯的系统的一些实施方式。
实施方式1：一种用于生产碳酸烷基芳基酯的方法，包含：在碳酸二烷基酯反应器中在第一酯交换催化剂的存在下，使碳酸亚烷基酯和烷醇反应，以生产包含碳酸二烷基酯和未反应的烷醇的碳酸二烷基酯共沸物流以及包含亚烷基二醇和未反应的烷醇的亚烷基二醇产物流；在包含蒸馏塔和渗透蒸发单元的碳酸二烷基酯纯化区段中纯化碳酸二烷基酯共沸物流，以提供第一纯化的碳酸二烷基酯流和第一纯化的烷醇流；在碳酸烷基芳基酯反应器中在第二酯交换催化剂的存在下，使第一纯化的碳酸二烷基酯流和芳香族醇反应，以生产包含烷醇产物和未反应的碳酸二烷基酯的烷醇产物流以及包含碳酸烷基芳基酯和未反应的芳香族醇的碳酸烷基芳基酯产物流；和在碳酸二烷基酯纯化区段中纯化碳酸二烷基酯纯化区段。
实施方式2：实施方式1的方法，进一步包含将第一纯化的烷醇流再循环到碳酸二烷基酯反应器中。
实施方式3：前述实施方式中任一项的方法，进一步包含在亚烷基二醇纯化单元中纯化亚烷基二醇产物流，以提供纯化的亚烷基二醇流和第二纯化的烷醇流。
实施方式4：实施方式3的方法，进一步包含将第二纯化的烷醇流再循环到碳酸二烷基酯反应器中。
实施方式5：一种用于生产碳酸烷基芳基酯的方法，包含：在反应器中在催化剂的存在下使一氧化碳、氧气和烷醇反应，以产生包含碳酸二烷基酯和水的粗碳酸二烷基酯流以及包含碳酸二烷基酯和未反应的烷醇的碳酸二烷基酯共沸物流；在回收区段从粗碳酸二烷基酯流回收包含水的水流以及包含碳酸二烷基酯的第二纯化的碳酸二烷基酯流；在包含蒸馏塔和渗透蒸发单元的碳酸二烷基酯纯化区段纯化碳酸二烷基酯共沸物流，以提供第一纯化的碳酸二烷基酯流和第一纯化的烷醇流；在碳酸烷基芳基酯反应器中，在酯交换催化剂的存在下，使第一纯化的碳酸二烷基酯流、第二纯化的碳酸二烷基酯流、或包含前述中的至少一种的组合与芳香族醇反应，以产生包含烷醇产物和未反应的碳酸二烷基酯的烷醇产物流以及包含碳酸烷基芳基酯和未反应的芳香族醇的碳酸烷基芳基酯产物流；和在碳酸二烷基酯纯化区段中纯化烷醇产物流。
实施方式6：实施方式5的方法，进一步包含将第一纯化的碳酸二烷基酯流与粗碳酸二烷基酯流组合以形成组合流，并且在水回收区段中从组合流中回收水流，以生产第二纯化的碳酸二烷基酯流。
实施方式7：前述实施方式任一项的方法，进一步包含在碳酸二芳基酯反应器中使碳酸烷基芳基酯产物流反应，以通过歧化生产包含碳酸二芳基酯的碳酸二芳基酯产物流以及包含芳香族醇和碳酸二烷基酯的芳香族醇产物流。
实施方式8：实施方式7的方法，进一步包含在催化剂的存在下使芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯聚合以产生聚碳酸酯。
实施方式9：前述实施方式任一项的方法，进一步包含将芳香族醇产物流再循环到碳酸烷基芳基酯反应器中。
实施方式10：前述实施方式中任一项的方法，其中渗透蒸发单元包含1至100kPa(绝压)的渗透出口压力。
实施方式11：前述实施方式中任一项的方法，其中碳酸二烷基酯反应器、碳酸烷基芳基酯反应器、碳酸二芳基酯反应器或包含前述中至少一种的组合是反应蒸馏塔。
实施方式12：实施方式1至4中任一项的方法，其中
碳酸二烷基酯反应器是第一反应蒸馏塔，其维持在65℃至150℃的第一温度下和在该第一反应蒸馏塔第一塔顶处的50至300kPa(g)的第一压力下，并且碳酸烷基芳基酯反应器是第二反应蒸馏塔，其维持在120℃至270℃的第二温度下并且在该第二反应蒸馏塔的第二塔顶处的200至700kPa(g)的第二压力下。
实施方式13：实施方式1-12中任一项的方法，其中碳酸亚烷基酯是碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯，并且烷醇是甲醇或乙醇，碳酸二烷基酯是碳酸二甲酯或碳酸二乙酯，芳香族醇是苯酚，并且碳酸烷基芳基酯是碳酸甲基苯酯或碳酸乙基苯酯。
实施方式14：实施方式7-8中任一项的方法，其中碳酸二芳基酯包含金属化合物，其中金属化合物包含少于或等于500ppb钼；；少于或等于33ppb钒；少于或等于33ppb铬；少于或等于75ppb钛；少于或等于375ppb铌；少于或等于33ppb镍；少于或等于10ppb锆；和少于或等于10ppb铁；全部均基于碳酸二烷基酯和金属化合物的总重量计。
实施方式14：一种用于生产碳酸烷基芳基酯的装置，包含：碳酸二烷基酯反应器、碳酸二烷基酯纯化区段、碳酸烷基芳基酯反应蒸馏塔。碳酸二烷基酯反应器包含反应物入口以及与碳酸二烷基酯纯化区段的碳酸二烷基酯共沸物入口流体连通的碳酸二烷基酯共沸物出口。碳酸二烷基酯纯化区段包含与渗透蒸发单元流体连通的蒸馏塔、碳酸二烷基酯共沸物入口、第一纯化的碳酸二烷基酯出口和第一纯化的烷醇出口。碳酸烷基芳基酯反应蒸馏塔包含芳香族醇入口、与碳酸二烷基酯纯化区段的第一纯化的碳酸二烷基酯出口流体连通的第一纯化的碳酸二烷基酯入口、与碳酸二烷基酯纯化区段的入口流体连通的烷醇产物出口、以及碳酸烷基芳基酯出口。
实施方式15：实施方式14的装置，其中碳酸二烷基酯反应器包含碳酸亚烷基酯酯交换反应器并且包含用于输送碳酸亚烷基酯和烷醇的一个或多个入口。
实施方式16：实施方式14的装置，其中碳酸二烷基酯反应器包含烷醇羰基化反应器并且包含输送氧气、二氧化碳和烷醇的一个或多个入口。
实施方式17：实施方式14-16中任一项的装置，进一步包含碳酸二芳基酯反应蒸馏塔，该碳酸二芳基酯反应蒸馏塔包含与碳酸烷基芳基酯出口流体连通的碳酸烷基芳基酯入口、碳酸芳香醇酯的出口以及碳酸二芳基酯出口。
实施方式18：实施方式14-17中任一项的装置，其中，芳香族醇出口与碳酸烷基芳基酯反应蒸馏塔的入口流体连通。
实施方式19：实施方式14-18中任一项的装置，其中第一纯化的烷醇出口与碳酸二烷基酯反应器的入口流体连通。
实施方式20：前述实施方式中任一项的方法或装置，其中渗透蒸发单元包含选择性屏障，该选择性屏障包含分开渗透腔和滞留腔的选择性层(也称为膜)。
实施方式21：实施方式20的装置，其中膜包含聚合物、陶瓷、或包含前述中至少一种的组合。
实施方式22：实施方式20或21的方法或装置，其中选择性层包含聚(乙烯醇)(PVA)和聚(丙烯酸)(PAA)中的一者或两者。PVA可以具有20,000至200,000道尔顿或96,000至115,000道尔顿的Mn。PAA可以具有90,000至300,000或90,000-250,000道尔顿的Mn。PVA与PAA的重量比可以为0.1-10:1。
实施方式23：实施方式20-22的方法或装置，其中选择性层与脂族二醛、二酸、二卤素化合物、表氯醇、烯属醛、硼酸、磺酰胺醛，或包含上述一种或多种的组合交联。
实施方式24：实施方式20-23的方法或装置，其中选择性层包含亲有机物质(亲甲醇)膜。
实施方式25：实施方式20-24中任一项的方法或装置，其中分离层具有1至80微米的厚度。
一般而言，实施方式可以替代地包含(例如包括)本文公开的任何合适的组件、由本文公开的任何合适的组件组成或基本上由本文公开的任何合适的组件组成。附加地或替代地，这些实施方式可以经配制成不含或基本上不含现有技术组合物中使用的或因其它原因不是实现实施方式的功能和/或目标所必需的任何组件、材料、成分、佐剂或物质。
如本文所使用的，微量是基于产物的总重量小于0.01wt％的量。本文公开的所有范围包括端点，并且端点可独立地彼此组合(例如范围“多达25wt％或更具体地5wt％至20wt％”包括范围“5wt％至20wt％”的端点以及所有中间值等)。“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。另外，术语“第一”、“第二”等在本文不表示任何顺序、量或重要性，而是用来区分一个元素与另一个元素。术语“一(a)”、“一个(an)和“该/(the)”在本文中不表示对量的限制，而应当被解释为包括单数和复数，除非另有说明或与上下文明显矛盾。“或”是指“和/或”，除非另有明确说明。本文所用的后缀“(s)”旨在包括其修饰的术语的单数和复数，由此包括术语的一个或多个(例如，膜(s)包括一个或多个膜)。在整个说明书中提及“一个实施方式(one embodiment)”、“另一个实施方式(another embodiment)”、“一个实施方式(an embodiment)”等是指关链该实施方式所描述的特定元素(例如特征、结构和/或特性)被包括在本文描述的至少一个实施方式中，并且在其它实施方式中可以存在或不存在。此外，应当理解的是，所描述的元素可以任何实施方式在多个实施方式中组合。
虽然已经描述了特定实施方式，但是对于申请人或其他技术人员而言，可能会出现目前未预见或可能未预见的替代、修改、变化、改进以及实质等同物。因此，所附权利要求和可能被修改的权利要求旨在包括所有这样的替代、修改、变化、改进和实质等同物。

Claims (15)

1.一种用于生产碳酸烷基芳基酯的方法，包括：
在碳酸二烷基酯反应器中，在第一酯交换催化剂的存在下，使碳酸亚烷基酯与烷醇反应，以生产包含碳酸二烷基酯和未反应的烷醇的碳酸二烷基酯共沸物流以及包含亚烷基二醇和未反应的烷醇的亚烷基二醇产物流；
在包括蒸馏塔和渗透蒸发单元的碳酸二烷基酯纯化区段中纯化所述碳酸二烷基酯共沸物流；其中纯化所述碳酸二烷基酯共沸物流包括将所述碳酸二烷基酯共沸物流引导至所述蒸馏塔或所述渗透蒸发单元中的至少一个；将渗透蒸发进料流由所述蒸馏塔引导至所述渗透蒸发单元，并且将滞留物出口流从所述渗透蒸发单元引导至所述蒸馏塔，以由所述蒸馏塔提供第一纯化的碳酸二烷基酯流并且由所述渗透蒸发单元提供第一纯化的烷醇流；
在碳酸烷基芳基酯反应器中，在第二酯交换催化剂存在下，使所述第一纯化的碳酸二烷基酯流和芳香族醇反应，以生产包含烷醇产物和未反应的碳酸二烷基酯的烷醇产物流以及包含碳酸烷基芳基酯和未反应的芳香族醇的碳酸烷基芳基酯产物流；以及
将所述烷醇产物流引导至所述碳酸二烷基酯纯化区段的所述蒸馏塔。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述第一纯化的烷醇流再循环到所述碳酸二烷基酯反应器中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中
所述碳酸二烷基酯反应器是第一反应蒸馏塔，所述第一反应蒸馏塔维持在65℃至150℃的第一温度下和在所述第一反应蒸馏塔的第一塔顶的50至300kPa的第一压力下，所述第一压力是表压，并且
所述碳酸烷基芳基酯反应器是第二反应蒸馏塔，所述第二反应蒸馏塔维持在120℃至270℃第二温度下和在所述第二反应蒸馏塔的第二塔顶的200至700kPa的第二压力下，所述第二压力是表压。
4.一种用于生产碳酸烷基芳基酯的方法，包括：
在反应器中，在催化剂的存在下，使一氧化碳、氧气和烷醇反应，以生产包含碳酸二烷基酯和水的粗碳酸二烷基酯流以及包含碳酸二烷基酯和未反应的烷醇的碳酸二烷基酯共沸物流；
在回收区段中，从所述粗碳酸二烷基酯流回收包含水的水流以及包含所述碳酸二烷基酯的第二纯化的碳酸二烷基酯流；
在包括蒸馏塔和渗透蒸发单元的碳酸二烷基酯纯化区段中，纯化所述碳酸二烷基酯共沸物流；其中纯化所述碳酸二烷基酯共沸物流包括将所述碳酸二烷基酯共沸物流引导至所述蒸馏塔或所述渗透蒸发单元中的至少一个；将渗透蒸发进料流由所述蒸馏塔引导至所述渗透蒸发单元，并且将滞留物出口流从所述渗透蒸发单元引导至所述蒸馏塔，以由所述蒸馏塔提供第一纯化的碳酸二烷基酯流并且由所述渗透蒸发单元提供第一纯化的烷醇流；
在碳酸烷基芳基酯反应器中，在酯交换催化剂的存在下，使所述第一纯化的碳酸二烷基酯流、所述第二纯化的碳酸二烷基酯流或包含前述中的至少一种的组合与芳香族醇反应，以生产包含烷醇产物和未反应的碳酸二烷基酯的烷醇产物流以及包含碳酸烷基芳基酯和未反应的芳香族醇的碳酸烷基芳基酯产物流；以及
将所述烷醇产物流引导至所述碳酸二烷基酯纯化区段的所述蒸馏塔。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括将所述第一纯化的碳酸二烷基酯流与所述粗碳酸二烷基酯流组合以形成组合流，和在水回收区段中从所述组合流回收所述水流以生产所述第二纯化的碳酸二烷基酯流。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括在碳酸二芳基酯反应器中使所述碳酸烷基芳基酯产物流反应，以通过歧化作用生产包含碳酸二芳基酯的碳酸二芳基酯产物流以及包含所述芳香族醇和所述碳酸二烷基酯的芳香族醇产物流。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括将所述芳香族醇产物流再循环到所述碳酸烷基芳基酯反应器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述渗透蒸发单元包括1至100kPa的渗透出口压力，所述渗透出口压力是绝对压力。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述碳酸亚烷基酯是碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯，所述烷醇是甲醇或乙醇，所述碳酸二烷基酯是碳酸二甲酯或碳酸二乙酯，所述芳香族醇是苯酚，并且所述碳酸烷基芳基酯是碳酸甲基苯酯或碳酸乙基苯酯。
10.一种用于生产碳酸烷基芳基酯的装置，包括：
碳酸二烷基酯反应器，包括反应物入口和与碳酸二烷基酯纯化区段的碳酸二烷基酯共沸物入口流体连通的碳酸二烷基酯共沸物出口；
碳酸二烷基酯纯化区段，包括与渗透蒸发单元流体连通的蒸馏塔、碳酸二烷基酯共沸物入口、第一纯化的碳酸二烷基酯出口和第一纯化的烷醇出口；其中所述蒸馏塔的出口经由渗透蒸发进料流与所述渗透蒸发单元的入口流体连通；其中所述渗透蒸发单元的出口经由滞留物出口流与所述蒸馏塔的入口流体连通；其中所述蒸馏塔包括所述第一纯化的碳酸二烷基酯出口并且所述渗透蒸发单元包括所述第一纯化的烷醇出口；
碳酸烷基芳基酯反应蒸馏塔，包括芳香族醇入口、与所述碳酸二烷基酯纯化区段的所述第一纯化的碳酸二烷基酯出口流体连通的第一纯化的碳酸二烷基酯入口、与所述碳酸二烷基酯纯化区段的所述碳酸二烷基酯共沸物入口流体连通的烷醇产物出口、以及碳酸烷基芳基酯出口。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述碳酸二烷基酯反应器包括碳酸亚烷基酯酯交换反应器并且包括用于输送碳酸亚烷基酯和烷醇的一个或多个入口；或者其中所述碳酸二烷基酯反应器包括烷醇羰基化反应器并且包括用于输送氧气、一氧化碳和烷醇的一个或多个入口。
12.根据权利要求10-11中任一项所述的装置，进一步包括碳酸二芳基酯反应蒸馏塔，所述碳酸二芳基酯反应蒸馏塔包括：
与所述碳酸烷基芳基酯出口流体连通的碳酸烷基芳基酯入口、芳香族醇出口、和碳酸二芳基酯出口。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的装置，其中所述芳香族醇出口与所述碳酸烷基芳基酯反应蒸馏塔的所述芳香族醇入口流体连通。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的装置，其中所述第一纯化的烷醇出口与所述碳酸二烷基酯反应器的所述反应物入口流体连通。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的装置，其中所述渗透蒸发单元包括将渗透腔与滞留腔分隔开的膜。
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