CN109678653A - 用于碳酸亚烷基酯废弃物处理的工艺 - Google Patents

用于碳酸亚烷基酯废弃物处理的工艺 Download PDF

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戈军伟
何文军
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Abstract

本发明公开了一种高效废弃物处理工艺，主要解决碳酸亚烷基酯生产过程中产生的废弃物的处理难题。所述工艺为碳酸亚烷基酯催化转化处理工艺耦合分离工艺。所述催化转化处理工艺采用了均相或非均相催化剂，所述分离工艺采用了真空分离单元。该废弃物处理工艺可将高沸点废弃物高效转化为低沸点工业品后进行快速分离，产品质量和装置运行稳定，可用于工业生产过程中。

Description

用于碳酸亚烷基酯废弃物处理的工艺
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体为一种高效的碳酸亚烷基酯生产过程中的废弃物催化处理工艺。
背景技术
碳酸亚烷酯例如碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯是一种具有广泛用途的有机化工原料，在工业中广泛用作溶剂和稀释剂。碳酸亚烷基酯可用作纺织、印刷、高分子合成及电 化学方面的溶剂，也可作为化妆品和药物的原料以及相应二元醇的中间体。工业上碳 酸亚烷酯一般是通过二氧化碳与相应的环氧烷在催化剂的作用下反应而制得。已发现 的许多催化剂对此反应有催化效果，如过渡金属配合物、主族元素配合物、季铵盐、 季鏻盐和碱金属盐、离子液体、超临界二氧化碳等催化体系。工业上也多采用此类均 相催化剂。然而，由于均相催化剂的存在，工业生产过程中会产生大量的固体或高粘 度液体废弃物，包含催化剂、未完全分离碳酸亚烷酯、多元醇及其他杂质。这类废弃 物由于沸点高、粘度高，直接处理成本很高，通常直接做焚烧、掩埋或做为低价值粗 品处理，环保效益和经济效益十分低下。
发明内容
本发明目的之一旨在提供高效和经济的碳酸亚烷酯生产过程中的废弃物催化处理 工艺。本发明对这类废弃物进行催化预处理，降低废液粘度后进行再分离，使得分离 能在更低温度下快速进行，同时能够将废弃物回收再利用，得到高价值产物，具有良 好的经济效益和环保效益，具有良好的工业化应用前景。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效的碳酸亚烷基酯生产工艺中的废弃物处理工艺，包括废弃物中碳酸亚烷基酯催化反应过程和反应产物分离过程。
上述技术方案中，所述的催化反应过程具体实现为：均相或非均相催化剂将废弃物中碳酸亚烷基酯与反应原料进行催化反应，得到沸点低于碳酸亚烷基酯的反应产物。
上述技术方案中，在催化反应过程中，与废弃物中碳酸亚烷基酯反应的反应原料为水、甲醇、乙醇、丙醇、或异丙醇中的一种或几种。
上述技术方案中，废弃物中碳酸亚烷酯与反应原料的摩尔比为1：0.8～10。较为优选地，为1：1～5。
上述技术方案中，所述碳酸亚烷基酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氯化碳酸丙烯酯中的一种或几种，其在废弃物中的质量含量为1～99％。
上述技术方案中，所述催化反应过程所使用的催化剂包括均相催化剂或非均相催化剂，所述均相催化剂包括酸碱催化材料。较为优选地，所述非均相催化剂包括金属 氧化物、分子筛、树脂、或负载于树脂的酸性催化剂。较为优选地，所述酸碱催化材 料为氢氧化物、碳酸盐、季铵盐、季鏻盐、碱金属盐、或离子液体中的一种或几种。
上述技术方案中，催化反应过程的反应温度为30-200℃。较为优选地，反应温度为40-150℃。
上述技术方案中，所述的分离过程包括至少一个减压精馏单元，对对未反应的反应原料、未反应的废弃物、反应产物进行分离。较为优选地，包括1-4个减压精馏单 元。特别优选地，为2-3个。
上述技术方案中，所述分离过程为独立单元间歇进料或与催化反应过程连续运行。
上述技术方案中，分离过程中减压精馏单元操作压力为-0.1-0MPa，减压精馏单元操作温度为30-180℃。较为优选地，减压精馏单元操作温度为40-130℃。
本发明采用催化废弃物处理工艺，将难处理的高沸点、高粘度废弃物与反应原料在温和条件下反应进行转化，得到沸点低、粘度小的混合体系，经过简单减压精馏后， 可分离得到高附加值化学品，实现了废弃物的高效的转化，大大降低了废弃物排放量。
本发明将废弃物中碳酸亚烷酯在催化剂作用下与反应原料反应，再将反应产物、未反应原料和剩余废弃物分离，使得废弃物中碳酸亚烷酯可实现大于90％的转化和回 收，具有良好的技术效果。综上所述，本发明具有良好的废弃物处理效果，将无用的 废弃物能高效转化为具有高附加值化学品，同时极度减少了固废排放，产生了良好的 技术效果。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图1中，R1为催化反应塔，R2为未反应轻组分物料分离塔，R3为转化得 到的低沸点组分分离塔；L1、L2为物料进料管线；L3、L4为反应混合物管路； L5为处理后剩余废弃物；L6为经分离塔R2后塔底物料；L7为经分离塔R3后 塔底物料。过程工艺流程为，反应物料(反应原料和催化剂)经L1、废弃物经 L2进入塔R1反应后，组分为未反应原料、反应产物醇，降温后由L3进入真空 分离塔R2分离，未反应轻组分由塔顶分离后由管道L6进入储存点，塔釜重组分为惰性废弃物和少量未反应原料及反应产物醇，由管道L4进入塔R3真空分 离，塔顶出料为转化得到的反应产物醇组分由L7进入储存，塔釜出料为处理后 惰性废弃物和少量未反应原料，由L5进入储存点。
下面通过实施例对本发明给予进一步的说明，但不限制本发明的内容。
具体实施方式
【实施例1】
所述废弃物以1.000kg/h从塔底进入，其中含碳酸乙烯酯质量分数为80％，水以0.2kg/h从塔中进入，塔中反应温度为110℃，塔底装填聚苯乙烯负载的咪唑盐催化剂， 塔为全回流操作。反应后混合物料为碳酸乙烯酯1％，水4.73％，乙二醇69.40％，其他 固废24.88％，混合物料以0.804kg/h降温后进入分离塔R2，R2中温度为60℃，操作 压力为10kPa，塔顶全冷凝，以0.038kg/h采出水，塔底组分流量为0.766kg/h进入分 离塔R3，R3中温度为110℃，塔顶以流量0.547kg/h采出组分乙二醇，塔釜组分含碳 酸乙烯酯3.65％、乙二醇5.1％和未反应物料91.32％以0.219kg/h进入废液槽。
【实施例2】
所述废弃物以1kg/h从塔底进入，其中含碳酸乙烯酯质量分数为80％，水以0.25kg/h从塔中进入，塔中反应温度为110℃，塔底装填掺杂锡的zsm-5分子筛，塔为全 回流操作。反应后混合物料为碳酸乙烯酯0.94％，水10.3％，乙二醇65.34％，其他固 废23.42％，混合物料以0.854kg/h降温后进入分离塔R2，R2中温度为60℃，操作 压力为10kPa，塔顶全冷凝，全采出，0.088kg/h采出组分为未反应的水，塔底组分流 量为0.766kg/h进入分离塔R3，R3中温度为110℃，塔顶以流量0.547kg/h采出组分 乙二醇，塔釜组分含碳酸乙烯酯3.65％、乙二醇5.1％和未反应物料91.32％以0.219kg/h 进入废液槽。
【实施例3】
所述废弃物以1kg/h从塔底进入，其中含碳酸乙烯酯质量分数为90％，水以0.25kg/h从塔中进入，塔中反应温度为110℃，塔底装填D201，塔为全回流操作。反应后 混合物料含碳酸乙烯酯1.12％、未反应水8.42％、78.03％乙二醇和未反应废弃物，降温 后以质量流量0.805kg/h进入分离塔R2，R2中温度为60℃，操作压力为10kPa，塔 顶全冷凝，以0.068kg/h采出未反应的水，塔底组分流量为0.737kg/h进入分离塔R3， R3中温度为110℃，操作压力为10kPa，塔顶以流量0.547kg/h采出组分乙二醇，塔 釜组分塔釜组分含碳酸乙烯酯7.5％、乙二醇9.37％和未反应物料以0.12kg/h进入废液 槽。
【实施例4】
所述废弃物以1kg/h从塔底进入，其中含碳酸乙烯酯质量分数为90％，水以0.25kg/h从塔中进入，水中含5％的氢氧化钠。塔中反应温度为120℃，塔为全回流操作。 反应后混合物料含碳酸乙烯酯1.12％、未反应水8.42％、78.03％乙二醇和未反应废弃物， 降温后以质量流量0.805kg/h进入分离塔R2，R2中温度为60℃，操作压力为10kPa， 塔顶全冷凝，以0.0643kg/h采出未反应的水，塔底组分流量为0.7407kg/h进入分离塔 R3，R3中温度为110℃，操作压力为10kPa，塔顶以流量0.0.547kg/h采出组分乙二 醇，塔釜组分塔釜组分含碳酸乙烯酯7.28％、乙二醇9.03％和未反应物料以0.124kg/h 进入废液槽。
【实施例5】
所述废弃物以1.000kg/h从塔底进入，其中含碳酸丙烯酯质量分数为80％，水以0.2kg/h从塔中进入，塔中反应温度为110℃，塔底装填D201，塔为全回流操作。反 应后混合物料为碳酸乙烯酯0.93％，水7.5％，丙二醇68.76％，其他固废18.1％，混合 物料以0.858kg/h降温后进入分离塔R2，R2中温度为60℃，操作压力为10kPa，塔 顶全冷凝，以0.06kg/h采出水，塔底组分流量为0.798kg/h进入分离塔R3，R3中温 度为120℃，塔顶以流量0.578kg/h采出组分丙二醇，塔釜组分含碳酸丙烯酯3.64％、 丙二醇5.36％和未反应物料以0.22kg/h进入废液槽。
【实施例6】
所述废弃物以1.000kg/h从塔底进入，其中含碳酸丙烯酯质量分数为90％，水以0.2kg/h从塔中进入，塔中反应温度为110℃，塔底装填D201，塔为全回流操作。反 应后混合物料为碳酸乙烯酯1％，水7.5％，丙二醇73.40％，其他固废18.1％，混合物 料以0.8156kg/h降温后进入分离塔R2，R2中温度为60℃，操作压力为10kPa，塔顶 全冷凝，以0.0427kg/h采出水，塔底组分流量为0.773kg/h进入分离塔R3，R3中温 度为120℃，塔顶以流量0.651kg/h采出组分丙二醇，塔釜组分含碳酸丙烯酯7.38％、 丙二醇10.88％和未反应物料以0.122kg/h进入废液槽。
【比较例1】
所述废弃物以1kg/h从塔底进入，其中含碳酸乙烯酯质量分数为85％。塔中反应温度为120℃，塔为全回流操作。反应后物料进入储罐容器V1后，以质量流量1kg/h 进入分离塔R2，R2中温度为60℃，塔顶全冷凝，操作压力为10kPa，塔顶无采出， 塔底组分流量为1kg/h进入分离塔R3，R3中温度为110℃，塔顶无采出，塔釜组分 进入废液槽。
【比较例2】
所述废弃物以1kg/h从塔底进入，其中含碳酸乙烯酯质量分数为85％，水以0.55kg/h从塔中进入。塔中反应温度为120℃，塔为全回流操作。反应后混合物料进入储 罐容器V1后，以质量流量1.55kg/h进入分离塔R2，R2中温度为60℃，塔顶全冷凝， 操作压力为10kPa，采出组分为未反应的水，塔底组分流量为1kg/h进入分离塔R3， R3中温度为110℃，塔顶无采出，塔釜组分进入废液槽。

Claims (10)

1.一种高效的碳酸亚烷基酯生产工艺中的废弃物处理工艺，其特征在于，包括废弃物中碳酸亚烷基酯催化反应过程和反应产物分离过程。
2.根据权利要求1所述的碳酸亚烷基酯生产工艺中的废弃物处理工艺，其特征在于，所述的催化反应过程具体实现为：均相或非均相催化剂将废弃物中碳酸亚烷基酯与反应原料进行催化转化，得到了沸点低于碳酸亚烷基酯的反应产物。
3.根据权利要求1或2所述的碳酸亚烷基酯生产工艺中的废弃物处理工艺，其特征在于，在催化反应过程中，与废弃物中碳酸亚烷基酯反应的反应原料为水、甲醇、乙醇、丙醇、或异丙醇中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的碳酸亚烷基酯生产工艺中的废弃物处理工艺，其特征在于，废弃物中碳酸亚烷基酯与反应原料的摩尔比为1：0.8～10。
5.根据权利要求1所述的碳酸亚烷基酯生产工艺中的废弃物处理工艺，其特征在于，所述碳酸亚烷基酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氯化碳酸丙烯酯中的一种或几种，其在废弃物中的质量含量为1～99％。
6.根据权利要求1所述的碳酸亚烷基酯生产工艺中的废弃物处理工艺，其特征在于，所述催化反应过程所使用的催化剂包括均相催化剂或非均相催化剂，所述均相催化剂包括酸碱催化材料，所述非均相催化剂包括金属氧化物、分子筛、树脂、或负载于树脂的酸性催化剂。
7.根据权利要求1所述的碳酸亚烷基酯生产工艺中的废弃物处理工艺，其特征在于，催化反应过程的反应温度为30-200℃。
8.根据权利要求1所述的碳酸亚烷基酯生产工艺中的废弃物处理工艺，其特征在于，所述的分离过程包括至少一个减压精馏单元，对未反应的反应原料、未反应的废弃物、反应产物进行分离。
9.根据权利要求1所述的碳酸亚烷基酯生产工艺中的废弃物处理工艺，其特征在于，所述分离过程为独立单元间歇进料或与催化反应过程连续运行。
10.根据权利要求1所述的碳酸亚烷基酯生产工艺中的废弃物处理工艺，其特征在于，分离过程中减压精馏单元操作压力为-0.1-0MPa，减压精馏单元操作温度为30-180℃。
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