CN111116543A - 一种尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法和装置，该装置包括催化剂过滤器、反应液进料调节阀、进料换热器，醇分离塔、碳酸酯精制塔及真空装置；醇分离塔塔顶配置冷凝器，塔釜配置有塔釜再沸器，塔釜底端液相出口与塔釜泵及旁路调节阀相连，塔釜泵后与回流调节阀和采出调节阀相连，实现塔釜液相采出或强制循环和釜液物料采出流量调节；塔釜采出与碳酸酯精制塔相连；碳酸酯精制塔塔顶设冷凝器；塔釜设再沸器，塔釜底端液相出口设置塔釜泵、回流调节阀、采出调节阀，实现塔釜液相采出或强制循环和釜液物料采出的流量调节。本发明采用双精馏塔串联工艺，可实现操作压力自由调节，合理控制塔内操作条件，保障分离效率和能耗。

Description

一种尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法 和装置

技术领域

本发明涉及一种尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法和装置，属于精细化工技术领域。

背景技术

环状碳酸酯（碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甘油酯等）是一类新型的绿色化工产品，受到国内外广泛关注。环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甘油酯等，可作为良好的溶剂、增塑剂、分散剂，应用于纺织、制药、化工、电子工业等领域，还可作为合成其它碳酸酯类化合物的原料。其中，碳酸乙烯酯可用于制药原料，还是一种优良的锂离子电池电解液溶剂；碳酸丙烯酯可作为高性能电池和电容器的导电介质，在高分子工业上可作为聚合物的溶剂和增塑剂，同时也是化工行业合成碳酸二甲酯的主要原料；碳酸甘油酯可作为高极性溶剂或高聚物中间体，也可作为聚亚安酯发泡粒子的组成部分和表面活性剂原料及衣料和涂料的潜在原料。

中国专利CN104059047A和CN105017206A公开了尿素与乙二醇、1,2丙二醇、甘油等多元醇合成碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸甘油酯等环状碳酸酯的连续反应工艺，实现了环状碳酸酯的合成。但未能提供一种针对其反应液的高效环状碳酸酯分离工艺。

中国专利CN204897799U中公开了一种尿素与1,2丙二醇制取碳酸丙烯酯产品分离及控制装置，实现了碳酸丙烯酯与1,2丙二醇混合物的分离。但其分离过程中的原料液包含了固体催化剂，会引起反应液的二次反应从而导致碳酸丙烯酯的收率降低，同时固体催化剂的存在容易引起精馏塔内部堵塞，不利于精馏系统的稳定操作。

另外，尿素与多元醇反应合成环状碳酸酯的反应受到不同催化过程的影响，其反应液中还包含有少量的中间产物羟基胺基甲酸酯组分。因此，需要一种高效的、易于连续操作的分离工艺来实现环状碳酸酯产品的分离。

发明内容

本发明旨在提供一种尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法和装置，易于控制，且能够连续生产。

本发明提供了一种尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法，包括以下步骤：

（1）由尿素与多元醇反应合成环状碳酸酯的反应液S1经催化剂过滤器进行固体催化剂过滤处理，处理形成的含有少量液体的催化剂固体物料S2进入催化剂回收处置，过滤固体组分后的反应液S3由进料泵P1（或经进料泵旁路阀V1）和进料调节阀V3连续送入醇分离塔，反应液的进料流量通过进料调节阀V3实现流量控制。进入醇分离塔的反应液中碳酸酯含量范围为30wt%-90wt%，多元醇的含量为10wt%-70wt%，中间产物含量为0wt%-10wt%。

（2）步骤（1）的反应液S3进入醇分离塔进行多元醇和粗碳酸酯产品的分离：醇分离塔塔顶气相经塔顶第一冷凝器进行冷凝，塔顶第一冷凝器后端与真空装置相连，实现抽真空操作；经塔顶第一冷凝器冷凝的液相经塔顶第一循环泵P2的塔顶采出液S4中含有少量碳酸酯和中间产物的多元醇产品，可收集进行进一步处理或作为与尿素反应的原料进行循环使用；醇分离塔的塔釜液通过第一旁路调节阀V6或第一塔釜泵P3后一部分经第二循环调节阀V7至塔釜再沸器加热，另一部分由第二采出调节阀V8采出；塔釜采出粗碳酸酯产品液S5进入碳酸酯精制塔进一步分离；反应液S3的进料温度控制在80-150℃，醇分离塔的操作压力为0-0.3MPa，塔顶温度100-200℃，塔釜温度为130-280℃，回流比为0.3-5。塔顶多元醇产品含量90wt%-99wt%，塔釜粗碳酸酯含量达到70wt%-90wt%。

（3）步骤（2）所述的粗碳酸酯产品液S5进入碳酸酯精制塔进行碳酸酯产品精制：碳酸酯精制塔7塔顶气相经塔顶第二冷凝器进行冷凝，塔顶冷凝器后端与真空装置相连，实现抽真空操作；经塔顶第二冷凝器冷凝的液相经塔顶第二循环泵P4的塔顶采出液S6中含有多元醇和碳酸酯混合物料循环至醇分离塔循环使用；碳酸酯精制塔塔釜液通过第二旁路调节阀V11或第二塔釜泵P5后一部分经第四循环调节阀V12至塔釜第二再沸器加热，另一部分由第四采出调节阀V13采出；塔釜采出液S7为碳酸酯和中间产物的混合液，通过产品罐收集或用作进一步反应的原料；碳酸酯精制塔的侧线采出S8为碳酸酯产品。粗碳酸酯液S5的进料温度为100-200℃，碳酸酯精制塔的操作压力为0-0.3MPa，塔顶温度100-200℃，塔釜温度130-280℃，回流比范围为0.3-7。碳酸酯精制塔侧线采出S8得到碳酸酯产品含量达到95wt%-100wt%（质量分数）。

如上步骤（1）所述的多元醇为乙二醇、丙二醇或甘油等反应物；

如上步骤（1）所述的环状碳酸酯可以是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸甘油酯；

如上步骤（1）所述的中间产物可以是羟乙基胺基甲酸酯、羟丙基胺基甲酸酯或甘油基甲酸酯；

如上步骤（1）所述的尿素与多元醇反应合成环状碳酸酯的反应液，可以是包含乙二醇、碳酸乙烯酯及少量羟乙基胺基甲酸酯混合或丙二醇、碳酸丙烯酯及少量羟丙基胺基甲酸酯混合或甘油、碳酸甘油酯及少量中间产物甘油基甲酸酯的混合液；

如上步骤（1）所述的催化剂过滤器可以是任何形式的固体催化剂过滤和分离设备；

如上步骤（1）所述的进料经进料缓冲罐实现流量缓冲，也可以在过滤催化剂后直接进入醇分离塔；

如上步骤（1）所述的进料控制可由进料泵P1和进料调节阀V3实现，也可以通过进料泵旁路阀V1和进料调节阀V3的组合实现流量控制；

如上步骤（2）所述的醇分离塔的塔顶第一冷凝器可以是冷凝换热器和冷凝液缓冲罐及其液位控制装置的组合；

如上步骤（2）所述的醇分离塔的塔釜第一再沸器可以是泵强制循环方式，也可利用热虹吸或釜内加热等多种形式及其组合；

如上步骤（3）所述的碳酸酯精制塔塔顶第二冷凝器可以是冷凝换热器和冷凝液缓冲罐及其液位控制装置的组合；

如上步骤（3）所述的碳酸酯精制塔塔釜第二再沸器可以是泵强制循环方式，也可利用热虹吸或釜内加热等多种形式及其组合；

如上步骤（3）所述的碳酸酯精制塔包含的侧线采出S8不仅限于针对中间产物存在情况，可根据液相中重组分或杂质情况配置侧线采出或可不配置侧线采出。

本发明提供了一种尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的装置，包括催化剂过滤器、进料缓冲罐（可选设备）、反应液进料泵P1或进料泵旁路阀V1、反应液进料调节阀V3、进料换热器，醇分离塔、碳酸酯精制塔、塔顶循环泵P2、P4和塔釜采出泵P3、P5及真空装置；醇分离塔塔顶配置第一冷凝器，第一冷凝器与真空装置相连，冷凝器液相出口连接塔顶第一循环泵P2，塔顶第一循环泵出口分别连接第一回流调节阀V4和第一采出调节阀V5控制回流和采出的物料流量，采出的S4收集于产品罐中。塔釜配置有塔釜第一再沸器，塔釜底端液相出口与第一塔釜泵P3及第一旁路调节阀V6相连，第一塔釜泵后与第二回流调节阀V7和第二采出调节阀V8相连，实现塔釜液相采出或强制循环和釜液物料采出的流量调节；醇分离塔的塔釜采出与碳酸酯精制塔相连；碳酸酯精制塔塔顶配置第二冷凝器，第二冷凝器与真空装置相连，冷凝器液相出口连接塔顶第二循环泵P4，塔顶第二循环泵P4出口分别连接第三回流调节阀V9和第三采出调节阀V10控制回流和采出流量，塔顶第三采出调节阀后与醇分离塔相连，碳酸酯精制塔塔釜配置第二再沸器，塔釜底端液相出口与第二塔釜泵P5及第二旁路调节阀V11相连，第二塔釜泵P5后与第四回流调节阀V12和第四采出调节阀V13相连，实现塔釜液相采出或强制循环和釜液物料采出的流量调节，采出的物料S7收集于产品罐中。碳酸酯精制塔中下部还设置侧线采出冷凝器，侧线采出冷凝器出口液相与泵P6相连接，泵P6后出口与侧线采出调节阀V14相连接，采出的物料S8收集于产品罐中。通过该工艺分离的环状碳酸酯产品纯度可达到98wt%以上。

本发明的有益效果：

（1）提前过滤分离出反应液中的催化剂，滤液进入后续分离，可有效避免环状碳酸酯与多元醇在精馏塔内二次反应所导致的目标产物收率降低的问题。

（2）提前过滤分离出反应液中的催化剂等固体组分，使得不含固体反应液进行精馏分离，可避免堵塔的现象发生，使得工艺易于控制，实现连续操作；

（3）精馏塔塔釜再沸器使用强制循环，有利于提高塔釜加热效率，还能保障塔釜中多元醇和碳酸酯化合物组分的稳定；

（4）双精馏塔串联工艺，可实现操作压力自由调节，合理控制塔内操作条件，保障分离效率和能耗；

（5）碳酸酯分离塔顶液循环至醇分离塔，有效提高碳酸酯产品的回收效率，减少产品的浪费。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

图2是实施例2中分离塔再沸器的组合效果图。

图3是实施例3中分离塔再沸器的组合效果图。

图中：1为催化剂过滤器；2为进料缓冲罐，3进料换热器，4为醇分离塔，5为第一冷凝器，6为第一再沸器，7为碳酸酯精制塔，8为第二冷凝器，9为第二再沸器，10为侧线采出冷凝器，11为真空装置，12为第一产品罐，13为第二产品罐，14为第三产品罐；P1为进料泵，P2为第一循环泵、P3为第一塔釜泵、P4为第二循环泵、P5为第二塔釜泵、P6为泵；V1为进料泵旁路阀，V2为泵后调节阀、V3为进料调节阀、V4为第一回流调节阀、V5为第一采出调节阀、V6为第一旁路调节阀、V7为第二回流调节阀、V8为第二采出调节阀、V9为第三回流调节阀、V10为第三采出调节阀、V11为第二旁路调节阀、V12为第四回流调节阀、V13为第四采出调节阀、V14为侧线采出调节阀，LIC为液位计。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

如图1~3所示，本发明提供了一种尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的装置，包括催化剂过滤器1、进料缓冲罐2、反应液进料泵P1（或进料泵旁路阀V1）、反应液进料调节阀V3、进料换热器3，醇分离塔4、碳酸酯精制塔7、塔顶循环泵P2、P4和塔釜采出泵P3、P5及真空装置；醇分离塔塔顶配置第一冷凝器5，第一冷凝器5与真空装置相连，冷凝器液相出口连接塔顶第一循环泵P2，塔顶第一循环泵出口分别连接第一回流调节阀V4和第一采出调节阀V5控制回流和采出的物料流量，采出的S4收集于第一产品罐12中。塔釜配置有塔釜第一再沸器6，塔釜底端液相出口与第一塔釜泵P3及第一旁路调节阀V6相连，第一塔釜泵后与第二回流调节阀V7和第二采出调节阀V8相连，实现塔釜液相采出或强制循环和釜液物料采出的流量调节；醇分离塔4的塔釜采出与碳酸酯精制塔7相连；碳酸酯精制塔7塔顶配置第二冷凝器8，第二冷凝器8与真空装置相连，冷凝器液相出口连接塔顶第二循环泵P4，塔顶第二循环泵P4出口分别连接第三回流调节阀V9和第三采出调节阀V10控制回流和采出流量，塔顶第三采出调节阀后与醇分离塔4相连，碳酸酯精制塔7塔釜配置第二再沸器9，塔釜底端液相出口与第二塔釜泵P5及第二旁路调节阀V11相连，第二塔釜泵P5后与第四回流调节阀V12和第四采出调节阀V13相连，实现塔釜液相采出或强制循环和釜液物料采出的流量调节，采出的物料S7收集于第三产品罐14中。碳酸酯精制塔7中下部还设置侧线采出冷凝器10，侧线采出冷凝器10出口液相与泵P6相连接，泵P6后出口与侧线采出调节阀V14相连接，采出的物料S8收集于第二产品罐13中。通过该工艺分离的环状碳酸酯产品纯度可达到98wt%以上。

本发明提供了采用上述装置进行尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法，包括以下步骤：

（1）由尿素与多元醇反应合成环状碳酸酯的反应液S1经催化剂过滤器1进行固体催化剂过滤处理，处理形成的含有少量液体的催化剂固体物料S2进入催化剂回收处置，过滤固体组分后的反应液S3经进料缓冲罐2由反应液进料泵P1和进料调节阀V3（或进料泵旁路阀V1和进料调节阀V3的组合）连续送入醇分离塔4，反应液的进料流量通过进料调节阀V3实现流量控制。进入醇分离塔的反应液中碳酸酯含量范围为30wt%-90wt%，多元醇的含量为10wt%-70wt%，中间产物含量为0wt%-10wt%。

（2）步骤（1）的反应液S3进入醇分离塔4进行多元醇和粗碳酸酯产品的分离：醇分离塔4塔顶气相经塔顶冷凝器5进行冷凝，塔顶冷凝器5后端与真空装置11相连，实现抽真空操作；经塔顶冷凝器5冷凝的液相经塔顶第一循环泵P2的塔顶采出液S4中含有少量碳酸酯和中间产物的多元醇产品，可收集进行进一步处理或作为与尿素反应的原料进行循环使用；醇分离塔4的塔釜液通过第一旁路调节阀V6或第一塔釜泵P3后一部分经第二循环调节阀V7至塔釜再沸器6加热，另一部分由第二采出调节阀V8采出；塔釜采出粗碳酸酯产品液S5进入碳酸酯精制塔7进一步分离；反应液S3的进料温度控制在80-150℃，醇分离塔4的操作压力为0-0.3MPa，塔顶温度100-200℃，塔釜温度为130-280℃，回流比为0.3-5。塔顶多元醇产品含量90wt%-99wt%，塔釜粗碳酸酯含量达到70wt%-90wt%。

（3）步骤（2）所述的粗碳酸酯产品液S5进入碳酸酯精制塔7进行碳酸酯产品精制：碳酸酯精制塔7塔顶气相经塔顶第二冷凝器8进行冷凝，塔顶冷凝器8后端与真空装置11相连，实现抽真空操作；经塔顶第二冷凝器8冷凝的液相经塔顶第二循环泵P4的塔顶采出液S6中含有多元醇和碳酸酯混合物料循环至醇分离塔4循环使用；碳酸酯精制塔7塔釜液通过第二旁路调节阀V11或第二塔釜泵P5后一部分经第四循环调节阀V12至塔釜第二再沸器9加热，另一部分由第四采出调节阀V13采出；塔釜采出液S7为碳酸酯和中间产物的混合液，通过产品罐收集或用作进一步反应的原料；碳酸酯精制塔7的侧线采出S8为碳酸酯产品。粗碳酸酯液S5的进料温度为100-200℃，碳酸酯精制塔7的操作压力为0-0.3MPa，塔顶温度100-200℃，塔釜温度130-280℃，回流比范围为0.3-7。碳酸酯精制塔7侧线采出S8得到碳酸酯产品含量达到95wt%-100wt%（质量分数）。

如上步骤（1）所述的多元醇为乙二醇、丙二醇或甘油等反应物；

如上步骤（1）所述的环状碳酸酯可以是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸甘油酯；

如上步骤（1）所述的中间产物可以是羟乙基胺基甲酸酯、羟丙基胺基甲酸酯或甘油基甲酸酯；

如上步骤（1）所述的尿素与多元醇反应合成环状碳酸酯的反应液，可以是包含乙二醇、碳酸乙烯酯及少量羟乙基胺基甲酸酯混合或丙二醇、碳酸丙烯酯及少量羟丙基胺基甲酸酯混合或甘油、碳酸甘油酯及少量中间产物甘油基甲酸酯的混合液；

如上步骤（1）所述的过滤设备1可以是任何形式的固体催化剂过滤和分离设备；

如上步骤（1）所述的进料经进料缓冲罐2实现流量缓冲，也可以在过滤催化剂后直接进入醇分离塔4；

如上步骤（1）所述的进料控制可由进料泵P1和进料调节阀V3实现，也可以通过进料泵旁路阀V1和进料调节阀V3的组合，通过进料罐与醇分离塔4的塔内压差由调节阀V3实现流量控制；

如上步骤（2）所述的醇分离塔4的塔顶第一冷凝器5可以是冷凝换热器和冷凝液缓冲罐及其液位控制装置的组合；

如上步骤（2）所述的醇分离塔4的塔釜第一再沸器6可以是泵强制循环方式，也可利用热虹吸或釜内加热等多种形式及其组合；

如上步骤（3）所述的碳酸酯精制塔7塔顶第二冷凝器8可以是冷凝换热器和冷凝液缓冲罐及其液位控制装置的组合；

如上步骤（3）所述的碳酸酯精制塔7塔釜第二再沸器9可以是泵强制循环方式，也可利用热虹吸或釜内加热等多种形式及其组合；

如上步骤（3）所述的碳酸酯精制塔7包含的侧线采出S8不仅限于针对中间产物存在情况，可根据液相中重组分或杂质情况配置侧线采出或可不配置侧线采出。

下面通过实施例来具体说明本发明的应用过程：

实施例1：

步骤1：在真空装置和各塔稳定操作的条件下，包含有固体催化剂的乙二醇、碳酸乙烯酯及少量中间产物的反应液S1经催化剂过滤器1过滤后进入进料缓冲罐2。经过滤固体组分后的反应液S3包含乙二醇40.8wt%、碳酸乙烯酯59.2wt%的混合液。

步骤2：控制一定量的反应液S3经进料泵，进料温度为180-190℃进入醇分离塔4中部。醇分离塔4塔顶气相经塔顶第一冷凝器5进行冷凝，塔顶温度为175-185℃，塔顶第一冷凝器5后端与真空装置11相连，控制醇分离塔4操作压力为0.06MPa。塔顶第一冷凝器5冷凝的液相经塔顶第一循环泵P2，一部分回流至醇分离塔4塔顶，另一部分采出为液相S4，控制回流比为0.8。塔顶采出液S4中多元醇产品含量98wt%，碳酸乙烯酯含量2wt%，中间产物含量0wt%，可进行罐收集或作为与尿素反应的原料进行循环使用。醇分离塔4塔釜液通过第一旁路调节阀V6与第一再沸器6实现热虹吸式加热，控制塔釜温度为160-170℃。塔釜液相由第一塔釜泵P3与第二采出调节阀V8控制流量采出粗碳酸酯产品S5，粗碳酸酯含量达到90.5wt%，乙二醇含量9.5wt%。S5液相进入碳酸酯精制塔7进一步分离。

步骤3：醇分离塔4塔釜采出液S5进入碳酸酯精制塔7中部，进料温度为210-220℃。碳酸酯精制塔7塔顶气相经塔顶第二冷凝器8冷凝，塔顶温度为190-200℃，塔顶第二冷凝器8后端与真空装置11相连，控制碳酸酯精制塔7操作压力为0.08MPa。塔顶第二冷凝器8冷凝的液相经塔顶第二循环泵P4，一部分回流至碳酸酯精制塔7塔顶，另一部分采出为液相S6，控制回流比为0.9。塔顶采出液S6中多元醇产品含量81.4wt%，碳酸乙烯酯含量18.6wt%，返回至醇分离塔4上部进行循环使用。碳酸酯精制塔7塔釜液通过第二旁路调节阀V11与第二再沸器9实现热虹吸式加热，控制塔釜温度为230-240℃。塔釜液相由第二塔釜泵P5与第四采出调节阀V13控制流量采出粗碳酸酯产品S7，碳酸乙烯酯含量达到99wt%。

实施例2：

打开图1所示装置中的侧线采出调节阀V14。

步骤1：在真空装置和各塔稳定操作的条件下，包含有固体催化剂的乙二醇、碳酸乙烯酯及少量中间产物的反应液S1经催化剂过滤器1过滤后进入进料缓冲罐2。经过滤固体组分后的反应液S3包含乙二醇34.2wt%、碳酸乙烯酯63.8wt%、中间产品2wt%的混合液。

步骤2：控制一定量的反应液S3经进料泵，进料温度为190-200℃进入醇分离塔4中部。醇分离塔4塔顶气相经塔顶第一冷凝器5进行冷凝，塔顶温度为190-200℃，塔顶第一冷凝器5后端与真空装置11相连，控制醇分离塔4操作压力为0.1MPa。塔顶第一冷凝器5冷凝的液相经塔顶第一循环泵P2，一部分回流至醇分离塔4塔顶，另一部分采出为液相S4到产品罐12，控制回流比为1。塔顶采出液S4中多元醇产品含量99wt%，碳酸乙烯酯含量1wt%，中间产物含量0wt%，可进行罐收集或作为与尿素反应的原料进行循环使用。醇分离塔4塔釜液通过第一旁路调节阀V6与第一再沸器6实现热虹吸式加热（图2），控制塔釜温度为195-205℃。塔釜液相由第一塔釜泵P3与第二采出调节阀V8控制流量采出粗碳酸酯产品S5，粗碳酸酯含量达到95.8wt%，乙二醇含量1.2wt%，中间产物3wt%。S5液相进入碳酸酯精制塔7进一步分离。

步骤3：醇分离塔4塔釜采出液S5进入碳酸酯精制塔7中部，进料温度为160-170℃。碳酸酯精制塔7塔顶气相经塔顶第二冷凝器8冷凝，塔顶温度为170-180℃，塔顶第二冷凝器8后端与真空装置11相连，控制碳酸酯精制塔7操作压力为0.05MPa。塔顶第二冷凝器8冷凝的液相经塔顶第二循环泵P4，一部分回流至碳酸酯精制塔7塔顶，另一部分采出为液相S6，控制回流比为0.9。塔顶采出液S6中多元醇产品含量90.6wt%，碳酸乙烯酯含量9.4wt%，返回至醇分离塔4上部进行循环使用。碳酸酯精制塔7塔釜液通过第二旁路调节阀V11与第二再沸器9实现热虹吸式加热（图2），控制塔釜温度为230-240℃。塔釜液相由第二塔釜泵P5与第四采出调节阀V13控制流量采出碳酸乙烯酯和中间产品S7，控制侧线采出调节阀V14得到碳酸乙烯酯产品含量达到99wt%。

实施例3

本发明的工艺中醇分离塔4和碳酸酯精制塔7釜采用强制循环再沸器，即关闭醇分离塔4塔釜旁路阀V6和碳酸酯精制塔8塔釜旁路阀V11，打开醇分离塔4塔釜泵P3后的调节阀V7和碳酸酯精制塔8塔釜泵P5后的调节阀V12。打开侧线采出调节阀V14。

步骤1：在真空装置和各塔稳定操作的条件下，尿素和1,2丙二醇在催化剂作用下生成的反应液S1，经催化剂过滤器1过滤后的液相S3进入进料缓冲罐2。S3组成包含1,2丙二醇25.1wt%、碳酸丙烯酯74.0wt%和中间产物羟丙基胺基甲酸酯0.9wt%的混合液。

步骤2：控制一定流量的反应液S3经进料泵和进料换热器3，控制进料温度为150-160℃进入醇分离塔4中部。醇分离塔4塔顶气相经塔顶第一冷凝器5进行冷凝，塔顶温度为110-120℃，塔顶第一冷凝器5后端与真空装置11相连，控制醇分离塔4操作压力为0.03MPa。塔顶第一冷凝器5冷凝的液相经塔顶循环泵P2，一部分回流至醇分离塔4塔顶，另一部分采出为液相S4，控制回流比为1.5。塔顶采出液S4中1,2丙二醇产品含量96wt%，碳酸丙烯酯含量4wt%，可进行罐收集或作为与尿素反应的原料进行循环使用。醇分离塔4塔釜液通过第一塔釜泵P3一部分在第二回流调节阀V7控制下经第一再沸器6实现强制循环加热（图3），控制塔釜温度为160-170℃。另一部分由第二采出调节阀V8控制流量采出粗碳酸丙烯酯产品S5，粗碳酸丙烯酯含量达到79.4wt%，1,2丙二醇含量约19wt%，中间产物含量1.6wt%，并进入碳酸酯精制塔7进一步分离。

步骤3：醇分离塔4塔釜采出液S5进入碳酸酯精制塔7中部，进料温度为165-175℃。碳酸酯精制塔7塔顶气相经塔顶第二冷凝器8冷凝，塔顶温度为140-150℃，塔顶第二冷凝器8后端与真空装置11相连，控制碳酸酯精制塔7操作压力为0.02MPa。塔顶第二冷凝器8冷凝的液相经塔顶循环泵P4，一部分回流至碳酸酯精制塔7塔顶，另一部分采出为液相S6，控制回流比为2。塔顶采出液S6中多元醇产品含量52wt%，碳酸丙烯酯含量48wt%，返回至醇分离塔4上部进行循环使用。碳酸酯精制塔7塔釜液通过第二塔釜泵P5一部分在第四回流调节阀V12控制下经第二再沸器9实现强制循环加热（图3所示），控制塔釜温度为180-190℃。另一部分由调节阀V13控制流量采出碳酸丙烯酯产品和中间产品S7，控制侧线采出调节阀V14得到碳酸乙烯酯产品含量达到99wt%。

实施例4：

本发明的工艺中进料采用打开进料泵旁路阀V1并关闭调节阀V2，通过进料调节阀V3实现流量调节，其中醇分离塔4和碳酸酯精制塔7采用强制循环再沸器（图3所示），即关闭醇分离塔4塔釜第一旁路调节阀V6和碳酸酯精制塔7塔釜第二旁路调节阀V11，打开醇分离塔4第一塔釜泵P3后的第二回流调节阀V7和碳酸酯精制塔7第二塔釜泵P5后的第四回流调节阀V12。

步骤1：在真空装置和各塔稳定操作的条件下，尿素和甘油在催化剂作用下生成的反应液S1，经催化剂过滤器1过滤后的液相S3进入进料缓冲罐2。S3组成包含甘油43.4wt%、碳酸甘油酯56.6wt%混合液。

步骤2：控制一定流量的反应液S3经进料泵旁路阀V1、进料调节阀V3和进料换热器3，控制进料温度为240-250℃进入醇分离塔4中部。醇分离塔4塔顶气相经塔顶第一冷凝器5进行冷凝，塔顶温度为220-230℃，塔顶第一冷凝器5后端与真空装置11相连，控制醇分离塔4操作压力为0.015MPa。塔顶第一冷凝器5冷凝的液相经塔顶第一循环泵P2，一部分回流至醇分离塔4塔顶，另一部分采出为液相S4，控制回流比为1.5。塔顶采出液S4中甘油产品含量99wt%，碳酸甘油酯含量1wt%，可进行罐收集或作为与尿素反应的原料进行循环使用。醇分离塔4塔釜液通过第一塔釜泵P3一部分在第二回流调节阀V7控制下经第一再沸器6实现强制循环加热，控制塔釜温度为270-280℃。另一部分由第二采出调节阀V8控制流量采出粗碳酸甘油酯产品S5，粗碳酸甘油酯含量达到97.1wt%，甘油含量约2.9wt%，并进入碳酸酯精制塔7进一步分离。

步骤3：醇分离塔4塔釜采出液S5进入碳酸酯精制塔7中部，进料温度为255-265℃。碳酸酯精制塔7塔顶气相经塔顶第二冷凝器8冷凝，塔顶温度为230-240℃，塔顶第二冷凝器8后端与真空装置11相连，控制碳酸酯精制塔7操作压力为0.01MPa。塔顶第二冷凝器8冷凝的液相经塔顶第二循环泵P4，一部分回流至碳酸酯精制塔7塔顶，另一部分采出为液相S6，控制回流比为2。塔顶采出液S6中甘油产品含量52wt%，碳酸甘油酯含量48wt%，返回至醇分离塔4上部进行循环使用。碳酸酯精制塔7塔釜液通过第二塔釜泵P5一部分在第四回流调节阀V12控制下经第一再沸器6实现强制循环加热，控制塔釜温度为260-270℃。另一部分由第四采出调节阀V13控制流量采出碳酸丙烯酯产品和中间产品S7，控制侧线采出调节阀V14得到碳酸乙烯酯产品含量达到99wt%。

Claims (10)

1.一种尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）由尿素与多元醇反应合成环状碳酸酯的反应液S1经催化剂过滤器进行固体催化剂过滤处理，处理形成的含有少量液体的催化剂固体物料S2进入催化剂回收处置，过滤固体组分后的反应液S3由进料泵P1或经进料泵旁路阀V1、以及进料调节阀V3连续送入醇分离塔，反应液的进料流量通过进料调节阀V3实现流量控制；

（2）步骤（1）的反应液S3进入醇分离塔进行多元醇和粗碳酸酯产品的分离：醇分离塔塔顶气相经塔顶第一冷凝器进行冷凝，塔顶第一冷凝器后端与真空装置相连，实现抽真空操作；经塔顶第一冷凝器冷凝的液相经塔顶第一循环泵P2的塔顶采出液S4中含有少量碳酸酯和中间产物的多元醇产品，可收集进行进一步处理或作为与尿素反应的原料进行循环使用；醇分离塔的塔釜液通过第一旁路调节阀V6或第一塔釜泵P3后一部分经第二循环调节阀V7至塔釜再沸器加热，另一部分由第二采出调节阀V8采出；塔釜采出粗碳酸酯产品液S5进入碳酸酯精制塔进一步分离；

（3）步骤（2）所述的粗碳酸酯产品液S5进入碳酸酯精制塔进行碳酸酯产品精制：碳酸酯精制塔塔顶气相经塔顶第二冷凝器进行冷凝，塔顶冷凝器后端与真空装置相连，实现抽真空操作；经塔顶第二冷凝器冷凝的液相经塔顶第二循环泵P4的塔顶采出液S6中含有多元醇和碳酸酯混合物料循环至醇分离塔循环使用；碳酸酯精制塔塔釜液通过第二旁路调节阀V11或第二塔釜泵P5后一部分经第四循环调节阀V12至塔釜第二再沸器加热，另一部分由第四采出调节阀V13采出；塔釜采出液S7为碳酸酯和中间产物的混合液，通过产品罐收集或用作进一步反应的原料；碳酸酯精制塔的侧线采出S8为碳酸酯产品；通过该工艺分离的环状碳酸酯产品纯度能达到98wt%以上。

2.根据权利要求1所述的尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法，其特征在于：步骤（1）中，多元醇为反应物乙二醇、丙二醇或甘油；环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸甘油酯；中间产物为羟乙基胺基甲酸酯、羟丙基胺基甲酸酯或甘油基甲酸酯；

尿素与多元醇反应合成环状碳酸酯的反应液，为包含乙二醇、碳酸乙烯酯及少量羟乙基胺基甲酸酯混合或丙二醇、碳酸丙烯酯及少量羟丙基胺基甲酸酯混合或甘油、碳酸甘油酯及少量中间产物甘油基甲酸酯的混合液。

3.根据权利要求1所述的尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法，其特征在于：步骤（1）中，进入醇分离塔的反应液中碳酸酯含量范围为30wt%-90wt%，多元醇的含量为10wt%-70wt%，中间产物含量为0wt%-10wt%。

4.根据权利要求1所述的尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法，其特征在于：催化剂过滤器为任何形式的固体催化剂过滤和分离设备；

步骤（1）中，进料经进料缓冲罐实现流量缓冲，或者在过滤催化剂后直接进入醇分离塔；

步骤（1）所述的进料控制由进料泵P1和进料调节阀V3实现，或者通过进料泵旁路阀V1和进料调节阀V3的组合实现进料流量控制。

5.根据权利要求1所述的尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法，其特征在于：步骤（2）中，反应液S3的进料温度控制在80-150℃，醇分离塔的操作压力为0-0.3MPa，塔顶温度100-200℃，塔釜温度为130-280℃，回流比为0.3-5；塔顶多元醇产品含量90wt%-99wt%，塔釜粗碳酸酯含量达到70wt%-90wt%。

6.根据权利要求1所述的尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法，其特征在于：所述的醇分离塔的塔顶第一冷凝器，所述的碳酸酯精制塔塔顶第二冷凝器为：冷凝换热器和冷凝液缓冲罐及其液位控制装置的组合；

所述的醇分离塔的塔釜第一再沸器和所述的碳酸酯精制塔塔釜第二再沸器为：泵强制循环方式、利用热虹吸或釜内加热的任一种形式或其组合。

7.根据权利要求1所述的尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法，其特征在于：步骤（3）中，粗碳酸酯液S5的进料温度为100-200℃，碳酸酯精制塔的操作压力为0-0.3MPa，塔顶温度100-200℃，塔釜温度130-280℃，回流比范围为0.3-7；碳酸酯精制塔侧线采出S8得到碳酸酯产品含量达到95wt%-100wt%。

8.根据权利要求1所述的尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法，其特征在于：步骤（3）所述的碳酸酯精制塔包含的侧线采出S8，根据液相中重组分或杂质情况配置侧线采出或者不配置侧线采出。

9.一种尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的装置，用于实施权利要求1~8任一项所述的尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的方法，其特征在于：

包括催化剂过滤器、反应液进料泵P1、反应液进料调节阀V3、进料换热器、醇分离塔、碳酸酯精制塔、塔顶循环泵P2、P4和塔釜采出泵P3、P5及真空装置；醇分离塔塔顶配置第一冷凝器，第一冷凝器与真空装置相连，冷凝器液相出口连接塔顶第一循环泵P2，塔顶第一循环泵出口分别连接第一回流调节阀V4和第一采出调节阀V5控制回流和采出的物料流量，采出的S4收集于产品罐中；塔釜配置有塔釜第一再沸器，塔釜底端液相出口与第一塔釜泵P3及第一旁路调节阀V6相连，第一塔釜泵后与第二回流调节阀V7和第二采出调节阀V8相连，实现塔釜液相采出或强制循环和釜液物料采出的流量调节；醇分离塔的塔釜采出与碳酸酯精制塔相连；碳酸酯精制塔塔顶配置第二冷凝器，第二冷凝器与真空装置相连，冷凝器液相出口连接塔顶第二循环泵P4，塔顶第二循环泵P4出口分别连接第三回流调节阀V9和第三采出调节阀V10控制回流和采出流量，塔顶第三采出调节阀后与醇分离塔相连，碳酸酯精制塔塔釜配置第二再沸器，塔釜底端液相出口与第二塔釜泵P5及第二旁路调节阀V11相连，第二塔釜泵P5后与第四回流调节阀V12和第四采出调节阀V13相连，实现塔釜液相采出或强制循环和釜液物料采出的流量调节，采出的物料S7收集于产品罐中；碳酸酯精制塔中下部还设置侧线采出冷凝器，侧线采出冷凝器出口液相与泵P6相连接，泵P6后出口与侧线采出调节阀V14相连接，采出的物料S8收集于产品罐中。

10.根据权利要求9所述的尿素与多元醇反应液中多元醇与环状碳酸酯分离的装置，其特征在于：还包括进料缓冲罐，进料缓冲罐设置在催化剂过滤器和反应液进料泵之间。

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