CN113480430B - 一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于碳酸二甲酯合成与精制技术领域，具体涉及一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏的装置及方法。为了解决工艺单独设置催化精馏、萃取精馏和普通精馏，流程较长、设备多，增加设备投资费用和安装空间，本发明通过至少一座萃取－催化精馏塔及其附属的至少一台塔釜再沸器、至少一台塔顶冷凝器和至少一台塔顶回流罐，至少一座普通精馏塔及其附属的至少一台塔釜再沸器、至少一台塔顶冷凝器和至少一台塔顶回流罐，和至少一台夹带剂冷却器的精馏工艺和精馏装置，可同时实施环状碳酸酯与甲醇酯交换反应、碳酸二甲酯与甲醇高效分离、以及碳酸二甲酯与乙二醇的分离，得到符合市场需求纯度的产品，同时能够节省设备投资费用和安装空间。

Description

一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏的装置及方法
技术领域
本发明属于碳酸二甲酯合成与精制技术领域，具体涉及一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏的装置及方法。
背景技术
二氧化碳是一种重要的碳一资源，具有储量丰富、廉价易得、可循环再生等特点。在有机合成中，二氧化碳可以在一定程度上替代传统的CO和光气等构建有机碳酸酯、聚碳酸酯、尿素和噁唑啉酮等，避免毒害等风险。
碳酸酯类化合物在有机合成、精细化工、电子工业等领域具有十分重要的应用。如碳酸乙烯酯(EC)是优良的极性高沸点溶剂和有机合成中间体；碳酸丙烯酯(PC)可作为锂离子电池的优良电解液。PC是酯交换法生产碳酸二甲酯的原料，是目前中国PC的主要用途。因此，以廉价易得的二氧化碳为原料制备高附加值化的环状碳酸酯继而获得碳酸二甲酯，不仅具有极其重要的应用价值和学术意义，而且是实现“3060目标”的重要实践。
二氧化碳与环氧烷烃经催化反应获得的环状碳酸酯，通常需要在催化剂作用下，经甲醇酯交换，才能获得碳酸二甲酯和乙二醇产物。环状碳酸酯与甲醇酯交换的催化反应为热力学受限过程，通常环状碳酸酯难以完全转化，且存在碳酸二甲酯选择性不高的问题；同时此酯交换(或称：醇解)过程需要加入过量的甲醇，反应产物是碳酸二甲酯、乙二醇和甲醇的混合物，存在最低点共沸，造成后续分离复杂和难度大的问题。
对于问题一，考虑到酯交换后产物DMC和甲醇沸点与乙二醇的热力学特性与酯交换反应条件的匹配性，业界通过催化精馏予以解决。如：工业上，日本 Asahi Kasei公司采用反应精馏工艺，将EC(KOH溶于EC)和甲醇分别通往反应精馏塔的反应段的上端和下端，在典型的工艺条件下，EC转化率达到99.88％， EG选择性大于等于99.99％，对应DMC和EG的收率大于99.87％。然而，该精馏工艺采用KOH作为催化剂，催化剂的循环回用难度大；开发用于酯交换的非均相催化剂，进而固定装填于催化精馏塔的催化反应段，能够避免上述问题，使得催化剂与产物的分离大为简化。因此，非均相催化反应精馏工艺是进行酯交换过程极具应用潜力的工艺。
对于问题二，业界主要通过变压精馏、共沸精馏、萃取精馏、渗透汽化－精馏集成工艺以及结晶等方法获得DMC产品。
对于变压精馏工艺，尽管李春山、张军亮、王峰等学者做了大量研发，但是由于该体系中DMC/甲醇共沸点甲醇沸点温度极其接近(相差仅0.9℃)，存在夹点区域，期望通过变压精馏获取高纯的DMC产品，所需能耗极高、理论板数极多。另外，主流的加压－常压工艺中，加压精馏压力通过在8～15bar甚至更高，塔釜温度往往过高，导致DMC的品质不佳甚至发生分解。因此，变压精馏工艺生产高纯DMC产品存在操作费用高、设备投资高和操作难度大的问题。
共沸精馏工艺，是在甲醇－DMC共沸物中加入共沸剂如C5H8烃或环烷烃，使甲醇与烷烃形成比甲醇－DMC共沸点温度更低的新共沸物，并且要求新共沸物与原共沸物温度相差>10℃才宜于工业应用。在该工艺中共沸物(甲醇－烷烃共沸物)从塔顶蒸出、冷凝后，凝液通常静置分相——烃相和醇相，进一步可通过对所述的烃相回流，在共沸塔塔釜得到较纯的DMC，而所述的醇相进入另一精馏塔，得到甲醇。然而，共沸精馏通常需要使用大量的共沸剂，且需将进料中大量的甲醇(通常甲醇/DMC＝70-90/30-10wt％)夹带蒸馏至塔顶，往往存在能耗较大和共沸剂用量较大的问题。
渗透汽化－精馏集成工艺，要求开发适于DMC与甲醇选择性通过的渗透膜，且技术成熟度较低，阻碍了该工艺的广泛应用。
结晶法，是利用DMC的凝固点比甲醇凝固点高的特点，选择适宜的温度使 DMC凝固结晶，分离结晶后再蒸馏获得DMC。但低温结晶法中恒沸物需在－ 35℃下结晶，然后再升温二次蒸馏，深冷过程能耗大，流程及操作复杂。
与上述方法相比，萃取精馏无论在投资、效益、还是操作、安全方面都具优势，是最有工业化前景的分离方法。采用的萃取剂为氯苯、水、糠醛、邻二甲苯、草酸二甲酯、甲基乙二醇乙酸酯等。
本发明考虑到环状碳酸酯产物中乙二醇对DMC的强作用，乙二醇的加入能够增加甲醇与DMC的相对挥发度，从而通过设计萃取精馏将甲醇与DMC完全分离，DMC与乙二醇混合物再经普通精馏得到完全分离。
即便如此，若工艺单独设置催化精馏、萃取精馏和普通精馏，流程较长、设备多，势必增加设备投资费用和安装空间。本专利考虑到产物乙二醇对DMC 的萃取作用，避免引入第三种组分的情况下设置萃取精馏，降低了后续分离难度；将装填有非均相催化剂的催化精馏与萃取精馏两种精馏过程偶合集成在同一壳体，从而在生产高纯DMC和乙二醇产品、及较纯的甲醇的同时，降低了设备投资费用和安装空间；较纯的甲醇循环回用还将促进环状碳酸酯与甲醇指交换反应平衡的右移，保证环状碳酸酯的完全转化。
发明内容
本发明的目标是提供一种偶合催化精馏与萃取精馏的方法，该方法能够同时实施环状碳酸酯与甲醇酯交换反应、碳酸二甲酯与甲醇高效分离、以及碳酸二甲酯与乙二醇的分离，并且能够节省设备投资费用和安装空间。
为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种生产高纯碳酸二甲酯的偶合催化精馏与萃取精馏的装置，所述装置包括催化-萃取精馏塔、第一再沸器、第一冷凝器、第一回流罐、普通精馏塔、第二再沸器、第二冷凝器、第二回流罐、第三冷凝器；
所述催化-萃取精馏塔从上至下依次分为精馏单元、萃取单元、催化反应单元、提馏单元，所述精馏单元和萃取单元之间设有夹带剂进口，所述萃取单元和催化反应单元之间设有环状碳酸酯进口，所述催化反应单元和提馏单元之间设有甲醇进口；所述催化-萃取精馏塔的塔釜出口分为两路，一路经第一再沸器回流至催化-萃取精馏塔塔釜，另一路与普通精馏塔的进料口连接，所述普通精馏塔的塔釜出口分为两路，一路经第二再沸器回流至普通精馏塔塔釜，另一路与第三冷凝器的入口连接，所述第三冷凝器的出口分为两路，一路与夹带剂进口连接，另一路乙二醇产品采出，所述催化-萃取精馏塔的塔顶出口经第二冷凝器与第二回流罐的入口连接，所述第二回流罐的出口分为两路，一路回流至普通精馏塔塔顶，另一路DMC产品采出；所述催化-萃取精馏塔的塔顶出口经第一冷凝器与第一回流罐入口连接，所述第一回流罐7的的出口分为两路，一路回流至催化-萃取精馏塔塔顶，另一路与甲醇进口连接。这样的技术方案将催化精馏与萃取精馏集成在同一壳体，并使用副产的乙二醇作为夹带剂，具有节省设备投资和节省能耗的特点。
本发明提供了一种生产高纯碳酸二甲酯的偶合催化精馏与萃取精馏的方法。该方法通过至少一座萃取－催化精馏塔(由精馏单元、萃取单元、催化反应单元和提馏单元构成)及其附属的至少一台塔釜再沸器、至少一台塔顶冷凝器和至少一台塔顶回流罐，至少一座普通精馏塔及其附属的至少一台塔釜再沸器、至少一台塔顶冷凝器和至少一台塔顶回流罐，和至少一台夹带剂冷却器的精馏工艺和精馏装置，可同时实施环状碳酸酯与甲醇酯交换反应、碳酸二甲酯与甲醇高效分离、以及碳酸二甲酯与乙二醇的分离，得到符合市场需求纯度的产品，同时能够节省设备投资费用和安装空间。
一种利用所述装置生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，包括以下步骤：
步骤1，来自上游反应段的环状碳酸酯进入环状碳酸酯进口，甲醇进入甲醇进口，环状碳酸酯与甲醇在催化反应单元中逆流接触反应，在催化反应单元上部得到富含DMC与甲醇混合物，在催化反应单元下部得到富含DMC与EG混合物；来自夹带剂进口的夹带剂，与所述富含DMC与甲醇混合物的上升蒸汽在萃取单元中逆流接触，其中富含DMC与EG混合物的液相被带离穿过催化反应单元进入提馏单元，而其中富含甲醇的汽相被蒸馏进入精馏单元，从而推动酯交换反应向右移动；所述富含DMC与EG混合物的液相在提馏单元中脱掉微量的甲醇，进入催化-萃取精馏塔的塔釜；所述富含甲醇的汽相在精馏单元中脱掉微量的夹带剂，从催化-萃取精馏塔的塔顶采出后，进而经第一冷凝器，进入第一回流罐，一股液相作为塔顶回流，另一股液相为较纯的甲醇，从塔顶采出后循环利用；
步骤2，从催化-萃取精馏塔出来的富含DMC与EG混合物的液相在普通精馏塔的进料口进入，通过普通精馏塔的塔釜再沸和塔顶冷凝回流作用，在普通精馏塔塔釜获得较纯的夹带剂，从普通精馏塔顶部出来的汽相再经过第二冷凝器的冷凝，冷凝液进入第二回流罐，一股作为普通精馏塔塔顶回流，另一股作为较纯的DMC产品采出；
步骤3，所述的较纯的甲醇循环后与补充的新鲜甲醇合并后打入所述甲醇进口；所述的较纯的夹带剂经第三冷凝器冷却后分割为两股物料，其中一股为乙二醇产品，另一股循环后与补充的新鲜夹带剂合并后打入夹带剂进口。
进一步，所述步骤1中萃取-催化精馏塔的塔釜温度为140～200℃；所述萃取-催化精馏塔的塔顶压力0.7～2bar，温度为50～90℃；所述第一冷凝器的操作压力为0.7～2bar，操作温度为40～60℃；所述第一回流罐7的操作压力为0.7～2bar，操作温度为40～60℃。
进一步，所述步骤1中所述甲醇与环状碳酸酯的质量流量比为5/1～20/1，所述夹带剂与环状碳酸酯的质量流量比为1/1～5/1，所述催化反应单元内装有锌铝铁氧化物系催化剂(ZnxAlyFezO)，所述环状碳酸酯与锌铝铁氧化物系催化剂的比值范围为0.05～0.5g/gcat.h。
进一步，所述步骤2中普通精馏塔的塔顶压力为0.6～2bar，温度为70～110℃，塔釜温度为160～210℃；所述第二冷凝器的操作压力为0.6～2bar，操作温度为 0.6～2bar；所述第二回流罐的操作压力为0.6～2bar，操作温度为40～60℃。
进一步，所述步骤3中第三冷凝器的操作压力为0.8～2.2bar，操作温度为 45～85℃。
进一步，所述萃取－催化精馏塔的理论板数为60～100，按依次从上往下排序，第一冷凝器为第1板，第一再沸器为最后1板，其中夹带剂进口在5～10板，环状碳酸酯进口在35～40板，甲醇进口在45～55板。
进一步，所述萃取－催化精馏塔的塔顶压力分别为0.7、1.1和2bar条件下，通过调节第一再沸器的加热量将萃取-催化精馏塔的塔釜温度分别控制在 140～142、179～181和198～200℃。
进一步，所述普通精馏塔为普通精馏塔，其理论板数为20～50，所述进料口位于为10～35板。
进一步，所述普通精馏塔的塔顶压力分别为0.6、1.1和2bar条件下，通过调节第二再沸器的加热量将塔釜温度分别控制在158～160℃、198～200℃和 207～210℃。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
(1)催化精馏过程具有较高的EC转化率和DMC选择性，不仅提升了技术的经济性，还大幅降低了后续分离难度。
(2)获得的DMC和EG产品纯度和回收率较高，同时获得的甲醇的纯度和回收率较高，较纯甲醇循环回用至催化精馏过程，有助于推动酯交换平衡反应的右移。
(3)与传统的独立配置的催化精馏、萃取精馏串联工艺相比，本方法使用 EG产品作为夹带剂，将萃取精馏与催化反应精馏集成在一个壳体内，从而减少了精馏塔数量，节省设备投资和安装空间。
附图说明
图1为本发明提出系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明的一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏的装置，包括催化-萃取精馏塔、第一再沸器5、第一冷凝器6、第一回流罐7、普通精馏塔8、第二再沸器9、第二冷凝器10、第二回流罐11、第三冷凝器12；
所述催化-萃取精馏塔从上至下依次分为精馏单元1、萃取单元2、催化反应单元3、提馏单元4，所述精馏单元1和萃取单元2之间设有夹带剂进口，所述萃取单元2和催化反应单元3之间设有环状碳酸酯进口，所述催化反应单元3 和提馏单元4之间设有甲醇进口；所述催化-萃取精馏塔的塔釜出口分为两路，一路经第一再沸器5回流至催化-萃取精馏塔塔釜，另一路与普通精馏塔8的进料口连接，所述普通精馏塔8的塔釜出口分为两路，一路经第二再沸器9回流至普通精馏塔8塔釜，另一路与第三冷凝器12的入口连接，所述第三冷凝器12 的出口分为两路，一路与夹带剂进口连接，另一路乙二醇产品采出，所述催化- 萃取精馏塔的塔顶出口经第二冷凝器10与第二回流罐11的入口连接，所述第二回流罐11的出口分为两路，一路回流至普通精馏塔8塔顶，另一路DMC产品采出；所述催化-萃取精馏塔的塔顶出口经第一冷凝器6与第一回流罐7入口连接，所述第一回流罐7的的出口分为两路，一路回流至催化-萃取精馏塔塔顶，另一路与甲醇进口连接。
实施例2
一种利用所述装置生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，包括以下步骤：
步骤1，来自上游反应段的环状碳酸酯S2进入环状碳酸酯进口P2，甲醇 S3进入甲醇进口P3，环状碳酸酯S2与甲醇S3在催化反应单元3中逆流接触反应，在催化反应单元3上部得到富含DMC与甲醇混合物，在催化反应单元3下部得到富含DMC与EG混合物；来自夹带剂进口P1的夹带剂S1，与所述富含 DMC与甲醇混合物的上升蒸汽在萃取单元2中逆流接触，其中富含DMC与EG 混合物的液相被带离穿过催化反应单元3进入提馏单元4，而其中富含甲醇的汽相被蒸馏进入精馏单元1，从而推动酯交换反应向右移动；所述富含DMC与EG 混合物的液相S4在提馏单元4中脱掉微量的甲醇，进入催化-萃取精馏塔的塔釜；所述富含甲醇的汽相在精馏单元1中脱掉微量的夹带剂，从催化-萃取精馏塔的塔顶采出后，进而经第一冷凝器6，进入第一回流罐7，一股液相作为塔顶回流，另一股液相为较纯的甲醇S5，从塔顶采出后循环利用；
本步骤操作条件：
萃取-催化精馏塔的塔顶压力：0.7bar；
萃取-催化精馏塔的塔顶温度：50℃；
萃取-催化精馏塔的塔釜温度：140℃；
第一冷凝器6操作压力：0.7bar；
第一冷凝器6操作温度：40℃；
第一回流罐7的操作压力：0.7bar；
第一回流罐7的操作温度：绝热操作，40℃；
甲醇(S3+S5)之和与环状碳酸酯S2的质量流量比为：5/1；
夹带剂(S1+S9)之和与环状碳酸酯S2的质量流量比为：1/1；
所述的催化反应单元3装填锌铝铁氧化物系催化剂(ZnxAlyFezO)，所述环状碳酸酯S2与该催化剂的比值为：0.5g/gcat·h；
所述萃取－催化精馏塔的理论板数为60，其中夹带剂进口P1在6板，环状碳酸酯进口P2在35板，甲醇进口P3在55板。
步骤2，从催化-萃取精馏塔出来的富含DMC与EG混合物的液相在普通精馏塔8的进料口进入，通过普通精馏塔8的塔釜再沸和塔顶冷凝回流作用，在普通精馏塔8塔釜获得较纯的夹带剂S6，从普通精馏塔8顶部出来的汽相再经过第二冷凝器10的冷凝，冷凝液进入第二回流罐11，一股作为普通精馏塔8塔顶回流，另一股作为较纯的DMC产品S7采出；
本步骤操作条件：
普通精馏塔8的塔顶压力：0.6bar；
普通精馏塔8的塔顶温度：70℃；
普通精馏塔8的塔底温度：160℃；
第二冷凝器10的操作压力：0.6bar；
第二冷凝器10的操作温度：40℃；
第二回流罐11的操作压力：0.6bar；
第二回流罐11的操作温度：绝热操作，40℃；
所述普通精馏塔8为普通精馏塔，其理论板数为20，进料口位置为10；
步骤3，所述的较纯的甲醇S5循环后与补充的新鲜甲醇合并后打入所述甲醇进口P3；所述的较纯的夹带剂S6经第三冷凝器12冷却后分割为两股物料，其中一股S8为乙二醇产品，另一股S9循环后与补充的新鲜夹带剂合并后打入夹带剂进口P1；
本步骤操作条件：
夹带剂冷却器12的操作压力：0.8bar；
夹带剂冷却器12的操作温度：45℃。
本实施例2由于采用了上述精馏方法，表现出以下优越特性：
(1)催化精馏性能极佳：EC转化率超过99.9％，DMC选择性超过99.9％。
(2)产品及甲醇的纯度和回收率高：DMC纯度>99.9wt％，DMC回收率>99％；EG纯度>99.9wt％，EG回收率>99％；甲醇纯度>99wt％，甲醇回收率>99％，较纯的甲醇循环回用后有助于醇解平衡反应的右移。
(3)装置集成度高，节省投资费用和安装空间。
实施例3
一种利用所述装置生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，包括以下步骤：
步骤1，来自上游反应段的环状碳酸酯S2进入环状碳酸酯进口P2，甲醇 S3进入甲醇进口P3，环状碳酸酯S2与甲醇S3在催化反应单元3中逆流接触反应，在催化反应单元3上部得到富含DMC与甲醇混合物，在催化反应单元3下部得到富含DMC与EG混合物；来自夹带剂进口P1的夹带剂S1，与所述富含 DMC与甲醇混合物的上升蒸汽在萃取单元2中逆流接触，其中富含DMC与EG 混合物的液相被带离穿过催化反应单元3进入提馏单元4，而其中富含甲醇的汽相被蒸馏进入精馏单元1，从而推动酯交换反应向右移动；所述富含DMC与EG 混合物的液相S4在提馏单元4中脱掉微量的甲醇，进入催化-萃取精馏塔的塔釜；所述富含甲醇的汽相在精馏单元1中脱掉微量的夹带剂，从催化-萃取精馏塔的塔顶采出后，进而经第一冷凝器6，进入第一回流罐7，一股液相作为塔顶回流，另一股液相为较纯的甲醇S5，从塔顶采出后循环利用；
本步骤操作条件：
萃取-催化精馏塔的塔顶压力：1.1bar；
萃取-催化精馏塔的塔顶温度：65℃；
萃取-催化精馏塔的塔釜温度：180℃；
第一冷凝器6操作压力：1bar；
第一冷凝器6操作温度：55℃；
第一回流罐7的操作压力：1bar；
第一回流罐7的操作温度：绝热操作，55℃；
甲醇(S3+S5)之和与环状碳酸酯S2的质量流量比为：20/1；
夹带剂(S1+S9)之和与环状碳酸酯S2的质量流量比为：3/1；
所述的催化反应单元3装填锌铝铁氧化物系催化剂(ZnxAlyFezO)，所述环状碳酸酯S2与该催化剂的比值为：0.05g/gcat·h；
所述萃取-催化精馏塔的理论板数为70，其中夹带剂进口P1在10板，环状碳酸酯进口P2在45板，甲醇进口P3在65板。
步骤2，从催化-萃取精馏塔出来的富含DMC与EG混合物的液相在普通精馏塔8的进料口进入，通过普通精馏塔8的塔釜再沸和塔顶冷凝回流作用，在普通精馏塔8塔釜获得较纯的夹带剂S6，从普通精馏塔8顶部出来的汽相再经过第二冷凝器10的冷凝，冷凝液进入第二回流罐11，一股作为普通精馏塔8塔顶回流，另一股作为较纯的DMC产品S7采出；
本步骤操作条件：
普通精馏塔8的塔顶压力：1.1bar；
普通精馏塔8的塔顶温度：95℃；
普通精馏塔8的塔底温度：199℃；
第二冷凝器10的操作压力：1bar；
第二冷凝器10的操作温度：50℃；
第二回流罐11的操作压力：1bar；
第二回流罐11的操作温度：绝热操作，50℃；
所述普通精馏塔8为普通精馏塔，其理论板数为30，进料口位置为15；
步骤3，所述的较纯的甲醇S5循环后与补充的新鲜甲醇合并后打入所述甲醇进口P3；所述的较纯的夹带剂S6经第三冷凝器12冷却后分割为两股物料，其中一股S8为乙二醇产品，另一股S9循环后与补充的新鲜夹带剂合并后打入夹带剂进口P1；
本步骤操作条件：
夹带剂冷却器12的操作压力：1.2bar；
夹带剂冷却器12的操作温度：75℃。
本实施例3由于采用了上述精馏方法，表现出以下优越特性：
(1)催化精馏性能极佳：EC转化率达99.95％，DMC选择性达99.9％。
(2)产品及甲醇的纯度和回收率高：DMC纯度>99.95wt％，DMC回收率>99.5％；EG纯度>99.9wt％，EG回收率>99.5％；甲醇纯度>99wt％，甲醇回收率>99.5％，高纯甲醇循环回用后有助于醇解平衡反应的右移。
(3)装置集成度高，节省投资费用和安装空间。
实施例4
一种利用所述装置生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，包括以下步骤：
步骤1，来自上游反应段的环状碳酸酯S2进入环状碳酸酯进口P2，甲醇 S3进入甲醇进口P3，环状碳酸酯S2与甲醇S3在催化反应单元3中逆流接触反应，在催化反应单元3上部得到富含DMC与甲醇混合物，在催化反应单元3下部得到富含DMC与EG混合物；来自夹带剂进口P1的夹带剂S1，与所述富含 DMC与甲醇混合物的上升蒸汽在萃取单元2中逆流接触，其中富含DMC与EG 混合物的液相被带离穿过催化反应单元3进入提馏单元4，而其中富含甲醇的汽相被蒸馏进入精馏单元1，从而推动酯交换反应向右移动；所述富含DMC与EG 混合物的液相S4在提馏单元4中脱掉微量的甲醇，进入催化-萃取精馏塔的塔釜；所述富含甲醇的汽相在精馏单元1中脱掉微量的夹带剂，从催化-萃取精馏塔的塔顶采出后，进而经第一冷凝器6，进入第一回流罐7，一股液相作为塔顶回流，另一股液相为较纯的甲醇S5，从塔顶采出后循环利用；
本步骤操作条件：
萃取-催化精馏塔的塔顶压力：2bar；
萃取-催化精馏塔的塔顶温度：90℃；
萃取-催化精馏塔的塔釜温度：200℃；
第一冷凝器6操作压力：2bar；
第一冷凝器6操作温度：60℃；
第一回流罐7的操作压力：2bar；
第一回流罐7的操作温度：绝热操作，60℃；
甲醇(S3+S5)之和与环状碳酸酯S2的质量流量比为：8/1；
夹带剂(S1+S9)之和与环状碳酸酯S2的质量流量比为：5/1；
所述的催化反应单元3装填锌铝铁氧化物系催化剂(ZnxAlyFezO)，所述环状碳酸酯S2与该催化剂的比值为：0.3g/gcat·h；
所述萃取－催化精馏塔的理论板数为100，其中夹带剂进口P1在20板，环状碳酸酯进口P2在60板，甲醇进口P3在85板。
步骤2，从催化-萃取精馏塔出来的富含DMC与EG混合物的液相在普通精馏塔8的进料口进入，通过普通精馏塔8的塔釜再沸和塔顶冷凝回流作用，在普通精馏塔8塔釜获得较纯的夹带剂S6，从普通精馏塔8顶部出来的汽相再经过第二冷凝器10的冷凝，冷凝液进入第二回流罐11，一股作为普通精馏塔8塔顶回流，另一股作为较纯的DMC产品S7采出；
本步骤操作条件：
普通精馏塔8的塔顶压力：2bar；
普通精馏塔8的塔顶温度：110℃；
普通精馏塔8的塔底温度：210℃；
第二冷凝器10的操作压力：2bar；
第二冷凝器10的操作温度：60℃；
第二回流罐11的操作压力：2bar；
第二回流罐11的操作温度：绝热操作，60℃；
所述普通精馏塔8为普通精馏塔，其理论板数为50，进料口位置为35；
步骤3，所述的较纯的甲醇S5循环后与补充的新鲜甲醇合并后打入所述甲醇进口P3；所述的较纯的夹带剂S6经第三冷凝器12冷却后分割为两股物料，其中一股S8为乙二醇产品，另一股S9循环后与补充的新鲜夹带剂合并后打入夹带剂进口P1；
本步骤操作条件：
夹带剂冷却器12的操作压力：2.2bar；
夹带剂冷却器12的操作温度：85℃。
本实施例4由于采用了上述精馏方法，表现出以下优越特性：
(1)催化精馏性能极佳：EC转化率达100％，DMC选择性达99.99％。
(2)产品及甲醇的纯度和回收率高：DMC纯度>99.99wt％，DMC回收率>99.9％；EG纯度>99.9wt％，EG回收率>99.9％；甲醇纯度>99.5wt％，甲醇回收率>99.9％，高纯甲醇循环回用后有助于醇解平衡反应的右移。
(3)装置集成度高，节省投资费用和安装空间。

Claims (9)

1.一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，来自上游反应段的环状碳酸酯进入环状碳酸酯进口，甲醇进入甲醇进口，环状碳酸酯与甲醇在催化反应单元3中逆流接触反应，在催化反应单元3上部得到富含DMC与甲醇混合物，在催化反应单元3下部得到富含DMC与EG混合物；来自夹带剂进口的夹带剂，与所述富含DMC与甲醇混合物的上升蒸汽在萃取单元2中逆流接触，其中富含DMC与EG混合物的液相被带离穿过催化反应单元3进入提馏单元4，而其中富含甲醇的汽相被蒸馏进入精馏单元1，从而推动酯交换反应向右移动；所述富含DMC与EG混合物的液相在提馏单元4中脱掉微量的甲醇，进入催化-萃取精馏塔的塔釜；所述富含甲醇的汽相在精馏单元1中脱掉微量的夹带剂，从催化-萃取精馏塔的塔顶采出后，进而经第一冷凝器6，进入第一回流罐7，一股液相作为塔顶回流，另一股液相为较纯的甲醇，从塔顶采出后循环利用；
步骤2，从催化-萃取精馏塔出来的富含DMC与EG混合物的液相在普通精馏塔8的进料口进入，通过普通精馏塔8的塔釜再沸和塔顶冷凝回流作用，在普通精馏塔8塔釜获得较纯的夹带剂，从普通精馏塔8顶部出来的汽相再经过第二冷凝器10的冷凝，冷凝液进入第二回流罐11，一股作为普通精馏塔8塔顶回流，另一股作为较纯的DMC产品采出；
步骤3，所述的较纯的甲醇循环后与补充的新鲜甲醇合并后打入所述甲醇进口；所述的较纯的夹带剂经第三冷凝器12冷却后分割为两股物料，其中一股为乙二醇产品，另一股循环后与补充的新鲜夹带剂合并后打入夹带剂进口。
2.根据权利要求1所述的一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，其特征在于，所述步骤1中萃取-催化精馏塔的塔釜温度为140～200℃；所述萃取-催化精馏塔的塔顶压力0.7～2bar，温度为50～90℃；所述第一冷凝器6的操作压力为0.7～2bar，操作温度为40～60℃；所述第一回流罐7的操作压力为0.7～2bar，操作温度为40～60℃。
3.根据权利要求1所述的一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，其特征在于，所述步骤1中所述甲醇与环状碳酸酯的质量流量比为5/1～20/1，所述夹带剂与环状碳酸酯的质量流量比为1/1～5/1，所述催化反应单元3内装有锌铝铁氧化物系催化剂，所述环状碳酸酯与锌铝铁氧化物系催化剂的比值范围为0.05～0.5g/gcat.h。
4.根据权利要求1所述的一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，其特征在于，所述步骤2中普通精馏塔8的塔顶压力为0.6～2bar，温度为70～110℃，塔釜温度为160～210℃；所述第二冷凝器10的操作压力为0.6～2bar，操作温度为0.6～2bar；所述第二回流罐11的操作压力为0.6～2bar，操作温度为40～60℃。
5.根据权利要求1所述的一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，其特征在于，所述步骤3中第三冷凝器12的操作压力为0.8～2.2bar，操作温度为45～85℃。
6.根据权利要求2所述的一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，其特征在于，所述萃取-催化精馏塔的理论板数为60～100，按依次从上往下排序，第一冷凝器6为第1板，第一再沸器5为最后1板，其中夹带剂进口在6～20板，环状碳酸酯进口在35～60板，甲醇进口在55～85板。
7.根据权利要求2所述的一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，其特征在于，所述萃取-催化精馏塔的塔顶压力分别为0.7、1.1和2bar条件下，通过调节第一再沸器5的加热量将萃取－催化精馏塔的塔釜温度分别控制在140～142、179～181和198～200℃。
8.根据权利要求4所述的一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，其特征在于，所述普通精馏塔8为普通精馏塔，其理论板数为20～50，所述进料口位于为10～35板。
9.根据权利要求4所述的一种生产高纯碳酸二甲酯的催化萃取精馏方法，其特征在于，所述普通精馏塔8的塔顶压力分别为0.6、1.1和2bar条件下，通过调节第二再沸器9的加热量将塔釜温度分别控制在158～160℃、198～200℃和207～210℃。
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