CN110627764B

CN110627764B - 一种碳酸乙烯酯生产设备系统及其生产方法

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Publication number: CN110627764B
Application number: CN201910976767.0A
Authority: CN
Inventors: 李博; 程牧曦; 韩伟; 郑敏; 周飞; 王�华; 梁衡
Original assignee: Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry
Current assignee: Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-08-25
Anticipated expiration: 2039-10-15
Also published as: CN110627764A

Abstract

本发明公开了一种碳酸乙烯酯生产设备系统及其生产方法，以实现原料的高转化率，并且保证产物的选择性和纯度。生产设备系统包括气体干燥器、压缩机、缓冲罐、第一冷凝器、第一鼓泡塔、预热器、汽提塔、碳酸乙烯酯精制单元、碳酸乙烯酯回收塔、混合液输送管和二氧化碳输送管。生产方法为将环氧乙烷与二氧化碳在单级或多级鼓泡塔中进行酯化反应，生成的碳酸乙烯酯粗产品经过二氧化碳汽提后进入碳酸乙烯酯精制单元进行精制得到高纯碳酸乙烯酯。本发明环氧乙烷的综合转化率大于99.5％，碳酸乙烯酯的收率为98‑99.6％，选择性不小于99％。

Description

一种碳酸乙烯酯生产设备系统及其生产方法

技术领域

本发明涉及化工产品的合成工艺，具体涉及一种碳酸乙烯酯生产设备系统及其生产方法。

背景技术

碳酸乙烯酯(EC)是一种性能优良的有机化工原料，有非常广泛的作用。①在化工行业，EC是酯交换法生产碳酸二甲酯的主要原料，是合成呋喃唑酮的原料、水玻璃系浆料、纤维整理剂，是生产润滑油和润滑脂的活性中间体，是聚丙烯腈、聚氯乙烯的良好溶剂；可用作纺织上的抽丝液，也可直接作为脱除酸性气体的溶剂及混凝土的添加剂，还可用作塑料发泡剂及合成润滑油的稳定剂。②在医药行业，EC可用作制药的组分和原料。③在电池工业上，EC可作为锂电池电解液的优良溶剂。

目前制备碳酸二甲酯的方法有光气法、酯交换法，以及环氧乙烷与二氧化碳加成法。

(1)光气法

光气法是最早工业化制备碳酸乙烯酯的方法。该工艺采用乙二醇与光气直接反应，由于光气有剧毒且对环境产生严重的污染，该方法在发达国家已被禁止使用，但在一些不发达国家，仍有企业在使用此法生产。

(2)酯交换法

由碳酸二乙酯和乙二醇的酯交换反应而制备碳酸乙烯酯的方法就是酯交换法。该法从过程来看并不复杂，关键是能找到合适的催化剂。以二丁基二月桂酸锡和微量强碱作酯交换反应的催化剂，在二甲苯回流控制体系的反应温度下，不断分馏出副产物(乙醇)，以减少碳酸二乙酯在蒸出乙醇过程中的损失，提高体系反应温度，加快反应速度。然后直接加入对甲苯磺酸中和并催化预聚合反应，生成的低聚物在高效裂解催化剂锡粉的催化下，经高温解聚制得环状碳酸酯，最终产物的收率≥75％。若能找到比较廉价的原料和高效的催化剂，该方法还是有实际应用价值的。

(3)环氧乙烷与二氧化碳加成法

环氧乙烷与二氧化碳加成反应制备碳酸乙烯酯为放热、体积缩小的反应，从化学平衡方面看，低温、高压的条件有利于反应的进行，同时选择合适的催化剂是反应能否顺利进行的关键。该反应的体系主要有均相催化体系和多相催化体系。

加成法的反应方程式如下：

目前工业上多使用加成法进行碳酸乙烯酯的合成并配套下游酯交换法合成碳酸二甲酯的生产线，该工艺涉及几个难点，①酯化反应为气液反应，增强反应效果在于有效的催化剂和增强气液传质效果；②酯化反应液中会有微量的环氧乙烷的存在，不仅增加了生产的不安全性，同时在反应精馏中，会产生副反应生成单甲醚，影响产品质量，因此要及时除去；③催化剂的回收利用。

为增强气液传质效果，专利201510540800.7中利用两个反应器串联进行酯化反应，通过外部强制循环增强传质，将第一个反应器中的95％循环，5％进入第二段反应器中，反应器为固定床、鼓泡池或流化床中的一种。专利US5508442采用鼓泡塔进行反应，鼓泡塔径高比5-30，EC/PC作为溶剂从最底部进入反应器，再往上是CO₂和EO/PO的进料口，顶部是反应物出口，同样采用外部强制循环的办法增加混合效果，将90％循环，10％进入分离器，反应温度110-180℃，压力8-60bar。

碳酸乙烯酯常用作酯交换合成碳酸二甲酯。环氧乙烷性质活泼，如果残留在碳酸乙烯酯中进入到酯交换合成碳酸二甲酯流程，会与该反应体系中的甲醇生成乙二醇单甲醚，乙二醇单甲醚发生连环反应与甲醇进一步反应生成多乙二醇甲醚，反应方程式如下：

此外，环氧乙烷还能和酯交换合成碳酸二甲酯反应体系中的乙二醇发生副反应生成二聚乙二醇，二聚乙二醇会继续反应生成多聚乙二醇，反应方程式如下：

这几种副产物都属于高沸点副产物，难以除去，影响产品质量。因此需要去除碳酸乙烯酯中微量的环氧乙烷。而现有技术中尚未有针对酯化反应液中微量环氧乙烷去除的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种碳酸乙烯酯生产设备系统及其生产方法，以实现原料的高转化率，并且保证产物的选择性和纯度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种碳酸乙烯酯的生产设备系统，包括气体干燥器、压缩机、缓冲罐、第一冷凝器、第一鼓泡塔、预热器、汽提塔、碳酸乙烯酯精制单元、碳酸乙烯酯回收塔、混合液输送管和二氧化碳输送管，所述混合液输送管与所述第一鼓泡塔连接用于为所述第一鼓泡塔输送环氧乙烷、碳酸乙烯酯溶液、催化剂和助剂，所述第一冷凝器与所述第一鼓泡塔的顶部通过管道连接，所述第一冷凝器、所述气体干燥器、所述压缩机、所述缓冲罐、所述预热器、以及所述第一鼓泡塔的底部顺序管道连接，所述二氧化碳输送管与所述汽提塔的底部通过管道连接用于为所述汽提塔输送二氧化碳，所述二氧化碳输送管与连接于所述压缩机和所述缓冲罐之间的管道相连接用于为所述缓冲罐内充入二氧化碳，所述第一鼓泡塔与所述汽提塔管道连接，所述汽提塔的顶部与所述气体干燥器管道连接，所述汽提塔与所述碳酸乙烯酯精制单元连接，所述碳酸乙烯酯精制单元与所述碳酸乙烯酯回收塔连接，所述碳酸乙烯酯精制单元与所述混合液输送管通过管道连接用于将回收的催化剂溶液输送至所述混合液输送管内。

进一步地，还包括相互连接的第二冷凝器和第二鼓泡塔，所述第二冷凝器与所述气体干燥器管道连接，所述第二鼓泡塔连接在所述第一鼓泡塔和所述汽提塔相连接的管道上，并且所述预热器与所述第二鼓泡塔的底部相连接。

进一步地，所述碳酸乙烯酯精制单元包括闪蒸塔和填料塔，所述汽提塔与所述闪蒸塔管道连接，所述闪蒸塔的顶部与所述填料塔管道连接，所述闪蒸塔的底部分别与所述碳酸乙烯酯回收塔和所述混合液输送管管道连接，所述闪蒸塔的直径为0.3-1m，高径比为3-10:1，内含规整填料，所述填料塔的塔板数为8-30块。

进一步地，所述第一鼓泡塔和所述第二鼓泡塔的结构相同，均包括从上至下依次分布的扩大段和反应段，所述扩大段和所述反应段的直径比为1.5-2.5:1、高度比为1:5-20，所述反应段的高度与直径比为5-15:1，所述反应段包括从上至下依次分布的第一反应段、第二反应段和第三反应段，所述第一反应段上设有混合液进料口，所述混合液输送管与所述混合液进料口连接，所述第三反应段的底部设有进气管，所述预热器与所述进气管连接，所述进气管位于所述第三反应段内的端口设有布气头，所述第一鼓泡塔的第三反应段与第二鼓泡塔的第一反应段连接，所述第二鼓泡塔的第三反应段与所述汽提塔连接，所述第二反应段内设有气体再分布器。

进一步地，所述扩大段内设有液体分布器和位于所述液体分布器正下方用于除沫的除沫器，所述扩大段的顶端设有与所述液体分布器相连接的尾气管，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器的冷凝液体出口分别与相应尾气管通过管道连接，所述汽提塔为板式塔，并且其塔板数为5-30块。

本发明所述的一种碳酸乙烯酯的生产方法，采用上述的碳酸乙烯酯的生产设备系统，具体包括以下步骤：

步骤1.进料：环氧乙烷、碳酸乙烯酯溶液、催化剂和助剂经混合液输送管由混合液进料口进入第一鼓泡塔，二氧化碳经二氧化碳输送管充入缓冲罐后，再经预热器加热后，由进气管上端的布气头进入第一鼓泡塔，与环氧乙烷的发生酯化反应，生成碳酸乙酯粗品液；所述碳酸乙烯酯粗品液由第一鼓泡塔的底部排出，经管道进入汽提塔；由第一鼓泡塔塔顶溶排出的气体经第一冷凝器冷凝，冷凝液体经第一鼓泡塔5的扩大段内的液体分布器进入到第一鼓泡塔中继续反应，不凝气则通过所述尾气管进入到所述气体干燥器中除水，除水后再通过所述压缩机压缩进入所述缓冲罐后，再次参与酯化反应；

步骤2.汽提：二氧化碳经二氧化碳输送管进入汽提塔，对碳酸乙烯酯粗品液进行汽提，使环氧乙烷从碳酸乙烯酯粗品液中分离出来，分离后的碳酸乙烯酯粗品液由汽提塔的底部排出进入闪蒸塔，汽提尾气由汽提塔的塔顶排出，依次经气体干燥器、压缩机后汇入缓冲罐中；

步骤3.精制：由汽提塔排出的碳酸乙烯酯粗品液进入精制单元的闪蒸塔中闪蒸，实现碳酸乙烯酯粗品液中催化剂与碳酸乙烯酯的分离；闪蒸后的碳酸乙烯酯气体经闪蒸塔的塔顶进入填料塔中精制，在填料塔使将碳酸乙烯酯与轻组分杂质分离，得到精制的碳酸乙烯酯；含有催化剂的碳酸乙烯酯液体经管道由闪蒸塔底排出，部分返回第一鼓泡塔中参与酯化反应，剩余部分进入碳酸乙烯酯回收塔对碳酸乙烯酯回收得到高纯碳酸乙烯酯。

作为本发明的一个实施例，所述生产设备系统第二鼓泡塔时，所述碳酸乙烯酯粗品液由第一鼓泡塔的底部排出后进入第一鼓泡塔，与经缓冲罐输送入第一鼓泡塔中的二氧化碳再次进行酯化反应，二次反应生成的碳酸乙烯酯粗品液由第二鼓泡塔底经管道进入汽提塔；由第二鼓泡塔塔顶溶排出的气体经第二冷凝器冷凝，冷凝液体经第二鼓泡塔的液体分布器进入到第二鼓泡塔中继续反应，不凝气则通过所述尾气管进入到所述气体干燥器中除水，除水后再通过所述压缩机压缩进入所述缓冲罐后再次参与酯化反应。

本发明的技术方案中，所述酯化反应的反应压力为1.5-5.0MPa、温度为90-150℃，往所述第一鼓泡塔或/和第二中鼓泡塔输送二氧化碳的气速为1-4cm/s，二氧化碳和环氧乙烷的进料摩尔比为1.2-2.4:1，二氧化碳和碳酸乙烯酯溶液的进料摩尔比为1-6:1，催化剂和环氧乙烷的进料摩尔比为0.05-0.1:1，助剂和环氧乙烷的进料质量比为0.03-0.05:1。

本发明的技术方案中，所述催化剂为季铵盐，所述季铵盐包括四乙基氯/溴/碘化铵、四丙基氯/溴/碘化铵、四丁基氯/溴/碘化铵中的一种或几种组合；所述助剂为碳酸钾、碳酸钠、ZnX₂中的一种或几种组合，所述X为I、Cl或Br。

作为本发明的优选方案，在汽提时，二氧化碳与碳酸乙烯酯粗品液的摩尔比为1:15-38，汽提时温度为50-80℃、压力1-100kPa。

作为本发明的实施例，汽提后使碳酸乙烯酯粗品液中中环氧乙烷浓度从200-500ppm降低至10-30ppm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明主要通过将环氧乙烷与二氧化碳在单级或多级的鼓泡塔中进行酯化反应，经过汽提、精制单元后得到99.9w％的碳酸乙烯酯。本发明通过对鼓泡塔结构及反应工艺流程优化，有效改善了酯化鼓泡塔内的气泡分布均匀程度，在鼓泡塔后增加汽提塔和气体回收装置，有效地减小环氧乙烷的溶解作用，减少副反应的发生，同时减小废气排放，增加环氧乙烷和CO2的综合利用率。本发明环氧乙烷的综合转化率大于99.5％，碳酸乙烯酯的收率为98-99.6％，选择性不小于99％。

附图说明

图1为本发明系统框图。

图2为本发明鼓泡塔结构示意图。

图3为本发明鼓泡塔中反应段内第二反应段的纵剖面视图。

图4为本发明鼓泡塔中反应段内第二反应段的横剖面视图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-气体干燥器、2-压缩机、3-缓冲罐、4-第一冷凝器、5-第一鼓泡塔、6-预热器、7-第二冷凝器、8-第二鼓泡塔、9-汽提塔、10-闪蒸塔、11-填料塔、12-碳酸乙烯酯回收塔、13-混合液输送管、14-二氧化碳输送管、15-扩大段、16-反应段、17-第一反应段、18-第二反应段、19-第三反应段、20-液体分布器、21-混合液进料口、22-进气管、23-布气头、24-除沫器、25-气体再分布器。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例1

如图1-4所示，本发明提供的一种碳酸乙烯酯的生产设备系统，包括气体干燥器1、压缩机2、缓冲罐3、第一冷凝器4、第一鼓泡塔5、预热器6、第二冷凝器7、第二鼓泡塔8、汽提塔9、碳酸乙烯酯精制单元、碳酸乙烯酯回收塔12、混合液输送管13和二氧化碳输送管14，所述混合液输送管13与所述第一鼓泡塔5连接用于为所述第一鼓泡塔5输送环氧乙烷、碳酸乙烯酯溶液、催化剂和助剂，所述第一冷凝器4与所述第一鼓泡塔5的顶部通过管道连接，所述第一冷凝器4、所述气体干燥器1、所述压缩机2、所述缓冲罐3、所述预热器6、以及所述第一鼓泡塔5的底部顺序管道连接，所述二氧化碳输送管14与所述汽提塔9的底部通过管道连接用于为所述汽提塔9输送二氧化碳，所述二氧化碳输送管14与连接于所述压缩机2和所述缓冲罐3之间的管道相连接用于为所述缓冲罐3内充入二氧化碳，所述第一鼓泡塔5与所述汽提塔9管道连接，所述汽提塔9的顶部与所述气体干燥器1管道连接，所述汽提塔9与所述碳酸乙烯酯精制单元连接，所述碳酸乙烯酯精制单元与所述碳酸乙烯酯回收塔12连接，所述碳酸乙烯酯精制单元与所述混合液输送管13通过管道连接用于将回收的催化剂溶液输送至所述混合液输送管13内。第二冷凝器7和第二鼓泡塔8相互管道连接所述第二冷凝器7与所述气体干燥器1管道连接，所述第二鼓泡塔8连接在所述第一鼓泡塔5和所述汽提塔9相连接的管道上，并且所述预热器6与所述第二鼓泡塔8的底部相连接。

本发明所述碳酸乙烯酯精制单元包括闪蒸塔10和填料塔11，所述汽提塔9与所述闪蒸塔10管道连接，所述闪蒸塔10的顶部与所述填料塔11管道连接，所述闪蒸塔10的底部分别与所述碳酸乙烯酯回收塔12和所述混合液输送管13管道连接，所述闪蒸塔10的直径为0.3-1m，高径比为3-10:1，内含规整填料，所述填料塔11的塔板数为8-30块。

本发明所述第一鼓泡塔5和所述第二鼓泡塔8的结构相同，均包括从上至下依次分布的扩大段15和反应段16，所述扩大段15和所述反应段16的直径比为1.5-2.5:1、高度比为1:5-20，所述反应段16的高度与直径比为5-15:1，优选为8-12:1，所述反应段16包括从上至下依次分布的第一反应段17、第二反应段18和第三反应段19，所述第一反应段17上设有混合液进料口21，所述混合液输送管13与所述混合液进料口21连接，所述第三反应段19的底部设有进气管22，所述预热器6与所述进气管22连接，所述进气管22位于所述第三反应段19内的端口设有布气头23，所述第一鼓泡塔5的第三反应段19与第二鼓泡塔8的第一反应段17连接，所述第二鼓泡塔8的第三反应段19与所述汽提塔9连接，所述第二反应段18内设有气体再分布器25。所述扩大段15内设有液体分布器20和位于所述液体分布器20正下方用于除沫的除沫器24，所述扩大段15的顶端设有与所述液体分布器20相连接的尾气管，所述第一冷凝器4和所述第二冷凝器7的冷凝液体出口分别与相应尾气管通过管道连接，所述汽提塔9为板式塔，并且其塔板数为5-30块。

本发明通过对第二鼓泡塔5、第二鼓泡塔8内部结构的优化，有效改善了酯化鼓泡塔内的气泡分布均匀程度；在鼓泡塔后增加汽提塔和气体回收装置，有效地减小环氧乙烷的溶解作用，减少副反应的发生，同时减小废气排放，增加环氧乙烷和CO₂的综合利用率。

实施例2

本实施例公开了本发明的一种碳酸乙烯酯的生产方法，采用实施例1所述的生产设备系统进行，

具体包括以下步骤：

步骤1.进料：环氧乙烷、碳酸乙烯酯溶液、催化剂和助剂经混合液输送管13由混合液进料口21进入第一鼓泡塔5，二氧化碳经二氧化碳输送管14充入缓冲罐3后，再经预热器6加热后，由进气管22上端的布气头23进入第一鼓泡塔5，与环氧乙烷的发生酯化反应，生成碳酸乙酯粗品液；所述碳酸乙烯酯粗品液由第一鼓泡塔5的底部排出后进入第一鼓泡塔6，与经缓冲罐3输送入第一鼓泡塔6中的二氧化碳再次进行酯化反应，二次反应生成的碳酸乙烯酯粗品液由第二鼓泡塔8底经管道进入汽提塔9；

由第一鼓泡塔5塔顶溶排出的气体经第一冷凝器4冷凝，冷凝液体经第一鼓泡塔5的扩大段15内的液体分布器20进入到第一鼓泡塔5中继续反应，不凝气则通过所述尾气管进入到所述气体干燥器1中除水，除水后再通过所述压缩机2压缩进入所述缓冲罐3后，再次参与酯化反应；

由第二鼓泡塔8塔顶溶排出的气体经第二冷凝器7冷凝，冷凝液体经第二鼓泡塔8的液体分布器20进入到第二鼓泡塔8中继续反应，不凝气则通过所述尾气管进入到所述气体干燥器1中除水，除水后再通过所述压缩机2压缩进入所述缓冲罐3后再次参与酯化反应；

步骤2.汽提：二氧化碳经二氧化碳输送管14进入汽提塔9，对碳酸乙烯酯粗品液进行汽提，使环氧乙烷从碳酸乙烯酯粗品液中分离出来，分离后的碳酸乙烯酯粗品液由汽提塔9的底部排出进入闪蒸塔10，汽提尾气由汽提塔9的塔顶排出，依次经气体干燥器、压缩机后汇入缓冲罐3中；

汽提时，二氧化碳与碳酸乙烯酯粗品液的摩尔比为1:15-38，汽提时温度为50-80℃、压力1-100kPa，汽提后使碳酸乙烯酯粗品液中环氧乙烷浓度从200-500ppm降低至10-30ppm。

步骤3.精制：由汽提塔9排出的碳酸乙烯酯粗品液进入精制单元的闪蒸塔10中闪蒸，实现碳酸乙烯酯粗品液中催化剂与碳酸乙烯酯的分离；闪蒸后的碳酸乙烯酯气体经闪蒸塔10的塔顶进入填料塔11中精制，在填料塔11使将碳酸乙烯酯与轻组分杂质分离，得到精制的碳酸乙烯酯；含有催化剂的碳酸乙烯酯液体经管道由闪蒸塔10底排出，部分返回第一鼓泡塔5中参与酯化反应，剩余部分进入碳酸乙烯酯回收塔12对碳酸乙烯酯回收得到高纯碳酸乙烯酯。

其中，所述酯化反应的反应压力为1.5-5.0MPa、温度为90-150℃，往所述第一鼓泡塔5或/和第二中鼓泡塔8输送二氧化碳的气速为1-4cm/s，二氧化碳和环氧乙烷的进料摩尔比为1.2-2.4:1，二氧化碳和碳酸乙烯酯溶液的进料摩尔比为1-6:1，催化剂和环氧乙烷的进料摩尔比为0.05-0.1:1，助剂和环氧乙烷的进料质量比为0.03-0.05:1。

所述催化剂为季铵盐，所述季铵盐包括四乙基氯/溴/碘化铵、四丙基氯/溴/碘化铵、四丁基氯/溴/碘化铵中的一种或几种组合；所述助剂为碳酸钾、碳酸钠、ZnX₂中的一种或几种组合，所述X为I、Cl或Br。

所述步骤3中，闪蒸塔10中进行闪蒸时，压力为0.2-5kPa，温度为90-130℃；填料塔精制时的压力为0.5-10kPa，温度为90-150℃，精制的碳酸乙烯酯从塔釜馏出。

本发明中，如果直接将未与催化剂分离的碳酸乙烯酯进入填料塔精制，亦容易发生碳酸乙烯酯的分解反应，反应方程式如下：

C₃H₄O₃＝CO₂+C₂H₄O。

采用本发明生产碳酸乙烯酯的工艺，环氧乙烷的转化率不小于99.5％，碳酸乙烯酯的选择性不小于99％。

实施例3

本实施例提供了采用实施例1的生产设备系统生产碳酸乙烯酯。本实施例中所用的第一鼓泡塔和第二鼓泡塔的结构数据如表1.1所示。

表1.1鼓泡塔结构

第一鼓泡塔和第二鼓泡塔的操作压力(绝压)均为2.5MPa，反应温度为120℃。环氧乙烷以315.7kg/h的进料速度，回收碳酸乙烯酯(含催化剂四乙基溴化铵)以121.2kg/h的进料速度和补充碳酸乙烯酯(含新鲜催化剂1.13kg/h和助剂溴化锌4.7kg/h)以11.1kg/h的进料速度通过各自的线路经过混合器混合，从第一鼓泡塔的混合液进料口进料，第一鼓泡塔的反应液从第二鼓泡塔的混合液进料口进料。CO₂以325.3kg/h的速率从布气头进入第一鼓泡塔反应，第二鼓泡塔中CO₂以77.6kg/h的速率从布气头进入反应。上述操作条件得到环氧乙烷的转化率为99.5％。上述操作条件得到环氧乙烷的转化率为99.5％。

CO₂汽提塔为板式塔，直径0.6m，汽提塔温度为60℃，压力100kPa。汽提气体CO₂的进料量为40kg/h，从汽提塔釜部进料，反应液从汽提塔上部进料。第一鼓泡塔和第二鼓泡塔塔顶的不凝气和CO₂汽提塔的汽提尾气进入干燥器后通过压缩机进入缓冲罐后，再参与酯化反应。碳酸乙烯酯精制单元的闪蒸塔直径0.5m，高径比＝8，操作压力为2kPa。闪蒸塔釜催化剂浓度为19.7wt％的碳酸乙烯酯液回流进入第一鼓泡塔进行反应。闪蒸塔顶物料进入填料塔进一步进行分离，填料塔直径0.5m，高径比＝15，压力为4kPa，精制的碳酸乙烯酯从塔釜馏出。上述操作条件得到的碳酸乙烯酯的纯度为99.9wt％。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种碳酸乙烯酯的生产设备系统，其特征在于，包括气体干燥器（1）、压缩机（2）、缓冲罐（3）、第一冷凝器（4）、第一鼓泡塔（5）、预热器（6）、汽提塔（9）、碳酸乙烯酯精制单元、碳酸乙烯酯回收塔（12）、混合液输送管（13）和二氧化碳输送管（14），所述混合液输送管（13）与所述第一鼓泡塔（5）连接用于为所述第一鼓泡塔（5）输送环氧乙烷、碳酸乙烯酯溶液、催化剂和助剂，所述第一冷凝器（4）与所述第一鼓泡塔（5）的顶部通过管道连接，所述第一冷凝器（4）、所述气体干燥器（1）、所述压缩机（2）、所述缓冲罐（3）、所述预热器（6）、以及所述第一鼓泡塔（5）的底部顺序管道连接，所述二氧化碳输送管（14）与所述汽提塔（9）的底部通过管道连接用于为所述汽提塔（9）输送二氧化碳，所述二氧化碳输送管（14）与连接于所述压缩机（2）和所述缓冲罐（3）之间的管道相连接用于为所述缓冲罐（3）内充入二氧化碳，所述第一鼓泡塔（5）与所述汽提塔（9）管道连接，所述汽提塔（9）的顶部与所述气体干燥器（1）管道连接，所述汽提塔（9）与所述碳酸乙烯酯精制单元连接，所述碳酸乙烯酯精制单元与所述碳酸乙烯酯回收塔（12）连接，所述碳酸乙烯酯精制单元与所述混合液输送管（13）通过管道连接用于将回收的催化剂溶液输送至所述混合液输送管（13）内；

所述生产设备系统还包括相互连接的第二冷凝器（7）和第二鼓泡塔（8），所述第二冷凝器（7）与所述气体干燥器（1）管道连接，所述第二鼓泡塔（8）连接在所述第一鼓泡塔（5）和所述汽提塔（9）相连接的管道上，并且所述预热器（6）与所述第二鼓泡塔（8）的底部相连接；

所述碳酸乙烯酯精制单元包括闪蒸塔（10）和填料塔（11），所述汽提塔（9）与所述闪蒸塔（10）管道连接，所述闪蒸塔（10）的顶部与所述填料塔（11）管道连接，所述闪蒸塔（10）的底部分别与所述碳酸乙烯酯回收塔（12）和所述混合液输送管（13）管道连接，所述闪蒸塔（10）的直径为0.3-1m，高径比为3-10:1，内含规整填料，所述填料塔（11）的塔板数为8-30块；

所述第一鼓泡塔（5）和所述第二鼓泡塔（8）的结构相同，均包括从上至下依次分布的扩大段（15）和反应段（16），所述扩大段（15）和所述反应段（16）的直径比为1.5-2.5:1、高度比为1:5-20，所述反应段（16）的高度与直径比为5-15:1，所述反应段（16）包括从上至下依次分布的第一反应段（17）、第二反应段（18）和第三反应段（19），所述第一反应段（17）上设有混合液进料口（21），所述混合液输送管（13）与所述混合液进料口（21）连接，所述第三反应段（19）的底部设有进气管（22），所述预热器（6）与所述进气管（22）连接，所述进气管（22）位于所述第三反应段（19）内的端口设有布气头（23），所述第一鼓泡塔（5）的第三反应段（19）与第二鼓泡塔（8）的第一反应段（17）连接，所述第二鼓泡塔（8）的第三反应段（19）与所述汽提塔（9）连接，所述第二反应段（18）内设有气体再分布器（25）；

所述扩大段（15）内设有液体分布器（20）和位于所述液体分布器（20）正下方用于除沫的除沫器（24），所述扩大段（15）的顶端设有与所述液体分布器（20）相连接的尾气管，所述第一冷凝器（4）和所述第二冷凝器（7）的冷凝液体出口分别与相应尾气管通过管道连接，所述汽提塔（9）为板式塔，并且其塔板数为5-30块。

2.一种碳酸乙烯酯的生产方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的碳酸乙烯酯的生产设备系统，具体包括以下步骤：

步骤1. 进料：环氧乙烷、碳酸乙烯酯溶液、催化剂和助剂经混合液输送管（13）由混合液进料口（21）进入第一鼓泡塔（5），二氧化碳经二氧化碳输送管（14）充入缓冲罐（3）后，再经预热器（6）加热后，由进气管（22）上端的布气头（23）进入第一鼓泡塔（5），与环氧乙烷的发生酯化反应，生成碳酸乙酯粗品液；所述碳酸乙烯酯粗品液由第一鼓泡塔（5）的底部排出，经管道进入汽提塔（9）；由第一鼓泡塔（5）塔顶溶排出的气体经第一冷凝器（4）冷凝，冷凝液体经第一鼓泡塔（5）的扩大段（15）内的液体分布器（20）进入到第一鼓泡塔（5）中继续反应，不凝气则通过所述尾气管进入到所述气体干燥器（1）中除水，除水后再通过所述压缩机（2）压缩进入所述缓冲罐（3）后，再次参与酯化反应；

步骤2.汽提：二氧化碳经二氧化碳输送管（14）进入汽提塔（9），对碳酸乙烯酯粗品液进行汽提，使环氧乙烷从碳酸乙烯酯粗品液中分离出来，分离后的碳酸乙烯酯粗品液由汽提塔（9）的底部排出进入闪蒸塔（10），汽提尾气由汽提塔（9）的塔顶排出，依次经气体干燥器、压缩机后汇入缓冲罐（3）中；

步骤3.精制：由汽提塔（9）排出的碳酸乙烯酯粗品液进入精制单元的闪蒸塔（10）中闪蒸，实现碳酸乙烯酯粗品液中催化剂与碳酸乙烯酯的分离；闪蒸后的碳酸乙烯酯气体经闪蒸塔（10）的塔顶进入填料塔（11）中精制，在填料塔（11）使将碳酸乙烯酯与轻组分杂质分离，得到精制的碳酸乙烯酯；含有催化剂的碳酸乙烯酯液体经管道由闪蒸塔（10）底排出，部分返回第一鼓泡塔（5）中参与酯化反应，剩余部分进入碳酸乙烯酯回收塔（12）对碳酸乙烯酯回收得到高纯碳酸乙烯酯；

所述碳酸乙烯酯粗品液由第一鼓泡塔（5）的底部排出后进入第一鼓泡塔（5），与经缓冲罐（3）输送入第一鼓泡塔（5）中的二氧化碳再次进行酯化反应，二次反应生成的碳酸乙烯酯粗品液由第二鼓泡塔（8）底经管道进入汽提塔（9）；由第二鼓泡塔（8）塔顶溶排出的气体经第二冷凝器（7）冷凝，冷凝液体经第二鼓泡塔（8）的液体分布器（20）进入到第二鼓泡塔（8）中继续反应，不凝气则通过所述尾气管进入到所述气体干燥器（1）中除水，除水后再通过所述压缩机（2）压缩进入所述缓冲罐（3）后再次参与酯化反应；

所述酯化反应的反应压力为1.5-5.0MPa、温度为90-150℃，往所述第一鼓泡塔（5）或/和第二中鼓泡塔（8）输送二氧化碳的气速为1-4cm/s，二氧化碳和环氧乙烷的进料摩尔比为1.2-2.4:1，二氧化碳和碳酸乙烯酯溶液的进料摩尔比为1-6:1，催化剂和环氧乙烷的进料摩尔比为0.05-0.1:1，助剂和环氧乙烷的进料质量比为0.03-0.05:1；

所述催化剂为季铵盐，所述季铵盐包括四乙基氯/溴/碘化铵、四丙基氯/溴/碘化铵、四丁基氯/溴/碘化铵中的一种或几种组合；所述助剂为碳酸钾、碳酸钠、ZnX2中的一种或几种组合，所述X为I、Cl或Br；

在汽提时，二氧化碳与碳酸乙烯酯粗品液的摩尔比为1:15-38，汽提时温度为50-80℃、压力1-100kPa。