CN209338426U - 一种联产乙二醇和碳酸二甲酯的设备 - Google Patents

Abstract

一种联产乙二醇和碳酸二甲酯的设备，属于乙二醇和碳酸二甲酯的生产技术领域，此设备包括通过管道相连的碳酸乙烯酯合成装置、酯交换反应装置、碳酸二甲酯提取装置和乙二醇提取装置，碳酸乙烯酯合成装置的出口与酯交换反应装置的入口相连通，酯交换反应装置的出口包括两个且分别与碳酸二甲酯提取装置的入口和乙二醇提取装置的入口相连通，酯交换反应装置的入口处还连接有甲醇脱碳装置，本实用新型的有益效果是，此设备整体结构设计合理、使工艺原料转化率高、能耗小，催化剂的选择性高，副反应少，目标产物碳酸乙烯酯的收率较高，生产的碳酸二甲酯和乙二醇的品质较高，降低了生产成本。

Description

一种联产乙二醇和碳酸二甲酯的设备

技术领域

本实用新型涉及乙二醇和碳酸二甲酯的生产技术领域，尤其涉及一种联产乙二醇和碳酸二甲酯的设备。

背景技术

碳酸二甲酯(简称DMC)，是一种无毒、环保性能优异、用途较为广泛的化工原料；是一种重要的有机合成中间体，其分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团，并具有多种反应性能，在生产中具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点。由于碳酸二甲酯毒性较小，是一种发展前景非常广泛的“绿色”化工产品。碳酸二甲酯的合成方法主要有光气法、氧化羰基化法和酯交换法。光气法虽然工艺路线成熟,但由于使用剧毒的光气已被逐渐淘汰。相对光气法和氧化羰基化法,酯交换法具有条件相对温和、对设备腐蚀性低、原料毒性相对较小和碳酸二甲酯选择性高等优点而被普遍接受。

乙二醇是一种重要的有机化工原料，主要用于生产润滑剂、增塑剂、防冻剂，特别是在聚酯纤维、不饱和聚酯树脂等聚酯行业有广泛的应用。随着聚酯和不饱和树脂行业的迅猛发展，国内乙二醇生产能力仍不能满足市场，需大量进口。乙二醇的工业化生产工艺有水合法，水合法存在成本高、副产物多、产品回收率低等问题，目前国内应用较少。

CN101462961公开了一种由一氧化碳与亚硝酸甲酯偶联生成草酸二甲酯和碳酸二甲酯，再由草酸二甲酯经催化加氢制得乙二醇，该工艺较为复杂且能耗较高，生产中涉及到了NO，对环境存在一定的污染。

CN1733696公开了一种反应精馏酯交换联产碳酸二甲酯和二元醇的方法，该方法以环氧烷烃、二氧化碳以及甲醇为原料，反应精馏酯交换联产碳酸二甲酯和二元醇，该方法涉及环状碳酸酯催化剂与环状碳酸酯的分离，设备投资高，运行成本高，同时脱轻组分塔塔顶馏分返回反应精馏塔进行酯交换反应，脱轻组分塔塔顶馏分含有大量的碳酸二甲酯，酯交换反应是平衡反应，碳酸乙烯酯单程转化率低。

乙二醇可以通过碳酸乙烯酯与甲醇酯交换联产制得，CN104761429公开了一种碳酸乙烯酯与甲醇酯交换联产制乙二醇和碳酸二甲酯的方法，该方法中的甲醇很容易吸收空气中的二氧化碳，在与催化剂混合后，容易与催化剂反应而失活，在此系统中存在催化剂活性组分流失以及降低反应效率的问题，影响产品的转化率。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种联产乙二醇和碳酸二甲酯的设备，解决了乙二醇和碳酸二甲酯的生产工艺中由于催化剂性能不稳定导致原料利用率低、产品质量不高的问题，目的在于，设计一套设备，可提高原料的利用率和转化率、减少副反应，使目标产物碳酸乙烯酯的收率较高，生产的碳酸二甲酯和乙二醇的品质提高，降低能耗和生产成本。

为实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：所述一种联产乙二醇和碳酸二甲酯的设备，其特征在于，包括通过管道相连的碳酸乙烯酯合成装置、酯交换反应装置、碳酸二甲酯提取装置和乙二醇提取装置，所述碳酸乙烯酯合成装置的出口与酯交换反应装置的入口相连通，所述酯交换反应装置的出口包括两个且分别与碳酸二甲酯提取装置的入口和乙二醇提取装置的入口相连通，所述酯交换反应装置的入口处还连接有甲醇脱碳装置。

进一步地，所述甲醇脱碳装置包括脱碳塔，所述脱碳塔的塔顶与碳酸乙烯酯合成装置的入口相连通，所述脱碳塔的塔釜与酯交换反应装置的入口相连通。

进一步地，所述碳酸乙烯酯合成装置包括碳酸乙烯酯合成塔、闪蒸罐和碳酸乙烯酯精馏塔，所述碳酸乙烯酯合成塔的出口与闪蒸罐相连通，闪蒸罐的塔釜与碳酸乙烯酯精馏塔的入口相连通，碳酸乙烯酯精馏塔的中上部与酯交换反应装置的入口相连通，碳酸乙烯酯精馏塔的塔釜与碳酸乙烯酯合成塔的入口相连通。

进一步地，所述碳酸乙烯酯合成装置还包括环氧乙烷吸收塔，所述闪蒸罐的塔顶与环氧乙烷吸收塔的入口相连通，环氧乙烷吸收塔的塔釜与碳酸乙烯酯合成塔的入口相连通。

进一步地，所述酯交换反应装置包括酯交换反应塔，所述酯交换反应塔的塔顶与碳酸二甲酯提取装置相连通，所述酯交换反应塔的塔釜与乙二醇提取装置相连通。

进一步地，所述碳酸二甲酯提取装置包括碳酸二甲酯提纯塔、碳酸二甲酯精馏塔和碳酸二甲酯储罐，所述碳酸二甲酯提纯塔的入口与酯交换反应塔的塔顶相连通，碳酸二甲酯提纯塔的塔釜与碳酸二甲酯精馏塔的入口相连通，碳酸二甲酯精馏塔的塔顶与碳酸二甲酯提纯塔的入口相连通，碳酸二甲酯精馏塔的中上部与碳酸二甲酯储罐相连通。

进一步地，所述碳酸二甲酯提取装置还包括甲醇分离塔，所述碳酸二甲酯提纯塔的塔顶与所述甲醇分离塔的入口相连通，甲醇分离塔的塔釜与酯交换反应塔的入口相连通，甲醇分离塔的塔顶与碳酸二甲酯提纯塔的入口相连通。

进一步地，所述乙二醇提取装置包括乙二醇脱轻塔、乙二醇精馏塔和乙二醇储罐，所述乙二醇脱轻塔的入口与酯交换反应塔的塔釜相连通，乙二醇脱轻塔的塔顶与酯交换反应塔的入口相连通，乙二醇脱轻塔的塔釜与乙二醇精馏塔的入口相连通，乙二醇精馏塔的中上部与乙二醇储罐相连通。

本实用新型的有益效果是：

1、该设备运用离子液体催化剂、二氧化碳和环氧乙烷在碳酸乙烯酯合成装置里合成碳酸乙烯酯，然后甲醇原料通过甲醇脱碳装置将甲醇中的二氧化碳解析出来后，与合成的碳酸乙烯酯、乙二醇盐催化剂在酯交换反应装置内反应后，得到的物料在碳酸二甲酯提取装置和乙二醇提取装置的作用下分别得到碳酸二甲酯产品和乙二醇产品，其中合成碳酸乙烯酯所运用的离子液体催化剂的溶剂为碳酸乙烯酯，其与现有技术中使用的碘化钾-聚乙二醇催化剂相比，因聚乙二醇在高温高压下自身会发生聚合反应且与环氧乙烷也能发生副反应生成分子量更大的聚合物，从而使塔釜物料的粘度越来越大，本方案中的离子液体催化剂在高温高压下不会发生副反应导致催化剂越来越粘稠而降低其使用寿命，只要定期补充新的离子液体催化剂到合成系统中就可以保持稳定的催化性能，提高了原料的利用率和转化率、减少了副反应，使目标产物碳酸乙烯酯的收率提高，在酯交换反应中，运用乙二醇盐作为催化剂，与以前选用的甲醇钠-甲醇溶液的催化剂相比，乙二醇盐的碱性比甲醇钠更强，其催化活性更好，使产品的转化率更高，但由于乙二醇盐也会与二氧化碳反应而失活，为了延长乙二醇盐催化剂的使用寿命和保证催化活性，对原料甲醇进行脱碳操作，即通过脱碳塔精馏塔对甲醇再次精馏，高温下二氧化碳在甲醇中的溶解度变小，使甲醇中的二氧化碳解析出来，进一步提高了碳酸二甲酯产品和乙二醇产品的转化率和品质，降低了能耗和生产成本。

2、碳酸乙烯酯合成塔的反应产物经闪蒸罐闪蒸、气液分离后，气相循环至以碳酸乙烯酯作为吸收剂的环氧乙烷吸收塔中对其中的环氧乙烷进行有效吸收，碳酸乙烯酯吸收剂循环至碳酸乙烯酯合成塔进行充分利用，相比直接从闪蒸罐塔顶直接连通碳酸乙烯酯合成塔，此过程需对气相充分加压后导入碳酸乙烯酯合成塔，而本方案的反应条件更加温和，使用效果更好。

3、碳酸二甲酯的提纯、精制采取了循环精制的方式，即在碳酸二甲酯提纯塔中分级脱出甲醇，碳酸二甲酯提纯塔的塔顶采出的含少量碳酸二甲酯的甲醇溶液进入甲醇分离塔中，甲醇分离塔塔顶采出的纯度较高的甲醇作为原料循环至酯交换反应塔中，甲醇分离塔的塔釜采出的含少量甲醇的碳酸二甲酯继续循环至碳酸二甲酯提纯塔，对混合物料循环分离制得高纯度的甲醇，提高了酯交换反应的转化率和碳酸二甲酯的纯度、收率。

综上，本实用新型整体结构设计合理、使工艺原料转化率高、能耗小，催化剂的选择性高，副反应少，目标产物碳酸乙烯酯的收率较高，生产的碳酸二甲酯和乙二醇的品质较高，降低了生产成本。

附图说明

下面对本实用新型说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

上述图中的标记均为：1.碳酸乙烯酯合成装置，11.碳酸乙烯酯合成塔，12. 闪蒸罐，13.碳酸乙烯酯精馏塔，14.环氧乙烷吸收塔，2.酯交换反应装置，21.酯交换反应塔，3.碳酸二甲酯提取装置，31.碳酸二甲酯提纯塔，32.甲醇分离塔， 33.碳酸二甲酯精馏塔，34.碳酸二甲酯储罐，4.乙二醇提取装置，41.乙二醇脱轻塔，42.乙二醇精馏塔，43.乙二醇储罐，5.甲醇脱碳装置，51.脱碳塔。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

本实用新型具体的实施方案为：如图1所示，一种联产乙二醇和碳酸二甲酯的设备，包括通过管道相连的碳酸乙烯酯合成装置1、酯交换反应装置2、碳酸二甲酯提取装置3和乙二醇提取装置4，碳酸乙烯酯合成装置1的出口与酯交换反应装置2的入口相连通，酯交换反应装置2的出口包括两个且分别与碳酸二甲酯提取装置3的入口和乙二醇提取装置4的入口相连通，酯交换反应装置2 的入口处还连接有甲醇脱碳装置5，碳酸乙烯酯合成装置1内合成的碳酸乙烯酯与甲醇脱碳装置5脱碳后的甲醇在催化剂的作用下在酯交换反应装置2内反应，反应后的产物在通过碳酸二甲酯提取装置3和乙二醇提取装置4分别制得所需的碳酸二甲酯和乙二醇产品，其中的甲醇脱碳装置5可将甲醇中的二氧化碳脱出，避免了催化剂与二氧化碳反应失活而影响碳酸二甲酯和乙二醇产品的转化率和品质。

具体地，甲醇脱碳装置5包括脱碳塔51，脱碳塔51的塔顶与碳酸乙烯酯合成装置1的入口相连通，使塔顶得到的二氧化碳循环作为碳酸乙烯酯合成的反应原料，提高了原料的循环利用率，脱碳塔51的塔釜与酯交换反应装置2的入口相连通，塔釜得到的甲醇作为酯交换反应的原料。

具体地，碳酸乙烯酯合成装置1包括碳酸乙烯酯合成塔11、闪蒸罐12、碳酸乙烯酯精馏塔13和环氧乙烷吸收塔14，碳酸乙烯酯合成塔11的出口与闪蒸罐12相连通，闪蒸罐12的塔顶与环氧乙烷吸收塔14的入口相连通，环氧乙烷吸收塔14的塔釜与碳酸乙烯酯合成塔11的入口相连通，闪蒸罐12的塔釜与碳酸乙烯酯精馏塔13的入口相连通，碳酸乙烯酯精馏塔13的中上部与酯交换反应装置2的入口相连通，碳酸乙烯酯精馏塔13的塔釜与碳酸乙烯酯合成塔11 的入口相连通。

具体地，酯交换反应装置2包括酯交换反应塔21，酯交换反应塔21的塔顶得到甲醇和碳酸二甲酯的共沸物，塔顶与碳酸二甲酯提取装置3相连通提取制得碳酸二甲酯，酯交换反应塔21的塔釜得到含乙二醇的产物，塔釜与乙二醇提取装置4相连通提取制得乙二醇，此酯交换反应塔21为填料塔，此填料塔中设有进料分布器，便于多种原料顺利进入填料塔内。

具体地，碳酸二甲酯提取装置3包括碳酸二甲酯提纯塔31、甲醇分离塔32、碳酸二甲酯精馏塔33和碳酸二甲酯储罐34，碳酸二甲酯提纯塔31的入口与酯交换反应塔21的塔顶相连通，碳酸二甲酯提纯塔31的塔顶与甲醇分离塔32的入口相连通，甲醇分离塔32的塔釜与酯交换反应塔21的入口相连通，甲醇分离塔32的塔顶与碳酸二甲酯提纯塔31的入口相连通，碳酸二甲酯提纯塔31的塔釜与碳酸二甲酯精馏塔33的入口相连通，碳酸二甲酯精馏塔33的塔顶与碳酸二甲酯提纯塔31的入口相连通，碳酸二甲酯精馏塔33的中上部与碳酸二甲酯储罐34相连通。

具体地，乙二醇提取装置4包括乙二醇脱轻塔41、乙二醇精馏塔42和乙二醇储罐43，乙二醇脱轻塔41的入口与酯交换反应塔21的塔釜相连通，乙二醇脱轻塔41的塔顶与酯交换反应塔21的入口相连通，乙二醇脱轻塔41的塔釜与乙二醇精馏塔42的入口相连通，乙二醇精馏塔42的塔釜与酯交换反应塔21的入口相连通，乙二醇精馏塔42的中上部与乙二醇储罐43相连通，经乙二醇脱轻塔41和乙二醇精馏塔42对酯交换反应塔21的塔釜物料进行分离和精制得到乙二醇产品。

一种利用此设备联产乙二醇和碳酸二甲酯的方法，包括以下步骤：

1)合成碳酸乙烯酯：以二氧化碳和环氧乙烷为原料，在催化剂A的作用下进入碳酸乙烯酯合成塔11，反应产物经闪蒸罐12闪蒸、气液分离，气相循环至环氧乙烷吸收塔14的入口，环氧乙烷吸收塔14的塔釜吸收剂碳酸乙烯酯循环至碳酸乙烯酯合成塔11的入口进行充分利用，相比直接从闪蒸罐12的塔顶直接连通碳酸乙烯酯合成塔11，此过程需使用压缩机对气相充分加压后导入碳酸乙烯酯合成塔11，而本方案无需对气相充分加压，反应条件更加温和，使用效果更好，闪蒸罐12中的液相输送至碳酸乙烯酯精馏塔13进行精制，碳酸乙烯酯精馏塔13的中上部得到的碳酸乙烯酯作为原料输送至酯交换反应装置2的入口，碳酸乙烯酯精馏塔13的塔釜的催化剂A循环至碳酸乙烯酯合成塔11的入口；催化剂A为离子液体催化剂，催化剂的活性组分包括Zn²⁺、Br^-，溶剂为碳酸乙烯酯，此离子液体催化剂在高温高压下不会发生副反应导致催化剂越来越粘稠而降低其使用寿命，只要定期补充新的离子液体催化剂到合成系统中就可以保持稳定的催化性能，提高了原料的利用率和转化率、减少了副反应，使目标产物碳酸乙烯酯的收率提高；

2)甲醇脱碳：原料甲醇进入脱碳塔51，脱碳塔51的塔顶得到的二氧化碳压缩后进入碳酸乙烯酯合成塔11的入口，脱碳塔51的塔底得到的甲醇作为原料进入酯交换反应装置2的入口，脱碳后的甲醇可避免酯化反应中催化剂与二氧化碳反应而失活，延长了催化剂的使用寿命和保证了催化活性；

3)酯交换反应：以步骤1)中精制后的碳酸乙烯酯和步骤2)中脱碳后的甲醇为原料，在乙二醇盐催化剂的作用下进入酯交换反应塔21的入口，酯交换反应塔21的塔顶得到碳酸二甲酯和甲醇，输送至碳酸二甲酯提取装置3的入口，酯交换反应塔21的塔釜物料输送至乙二醇提取装置4的入口；

4)碳酸二甲酯的提纯、精制：酯交换反应塔21的塔顶得到碳酸二甲酯和甲醇的共沸物经过碳酸二甲酯提纯塔31、甲醇分离塔32、碳酸二甲酯精馏塔33 进行提纯、精制得到碳酸二甲酯产品，酯交换反应塔21的塔顶物料进入碳酸二甲酯提纯塔31的入口，碳酸二甲酯提纯塔31的塔顶采出的含碳酸二甲酯的甲醇输送至甲醇分离塔32的入口，甲醇分离塔32的塔釜分离得到的甲醇循环至酯交换反应塔21的入口，甲醇分离塔32的塔顶得到的碳酸二甲酯和甲醇的共沸物循环至碳酸二甲酯提纯塔31的入口继续提纯，碳酸二甲酯提纯塔31的塔釜物料输送至碳酸二甲酯精馏塔33进行精制，碳酸二甲酯精馏塔33的塔顶采出的含甲醇和碳酸二甲酯的混合物循环至碳酸二甲酯提纯塔31的入口，碳酸二甲酯精馏塔33的中上部采出碳酸二甲酯输送至碳酸二甲酯储罐34中，这种循环精制的方式对混合物料循环分离制得了高纯度的甲醇，提高了酯交换反应的转化率和碳酸二甲酯的纯度、收率；

5)乙二醇的脱轻、精制：步骤3)中的酯交换反应塔21的塔釜得到含有乙二醇、乙二醇盐催化剂、甲醇、碳酸二甲酯的物料经乙二醇脱轻塔41、和乙二醇精馏塔42进行分离和精制得到乙二醇产品，乙二醇脱轻塔41的塔顶得到的甲醇循环至步骤3)中的酯交换反应塔21中，乙二醇脱轻塔41的塔釜液进入乙二醇精馏塔42，乙二醇精馏塔42的塔釜采出的乙二醇盐催化剂循环至步骤3) 的酯交换反应塔21中，乙二醇精馏塔42的上部采出乙二醇输送至乙二醇储罐 43中。

实施例1：如图1所示，以环氧乙烷的进料量为0.5Kg/h，生产碳酸二甲酯和乙二醇为例。

原料进料流量：环氧乙烷＝0.5Kg/h，二氧化碳＝1Kg/h，甲醇＝0.727Kg/h。

1)合成碳酸乙烯酯：环氧乙烷和二氧化碳在离子液体催化剂的作用下，在碳酸乙烯酯合成塔11中进行反应，操作压力为4.1MPa，操作温度为148℃，离子液体催化剂的流量为0.02Kg/h，碳酸乙烯酯合成塔11的出口为过量的二氧化碳和碳酸乙烯酯的气液混合物，过量的二氧化碳可以提高环氧乙烷的转化率，反应产物进入闪蒸罐12进行气液分离，闪蒸罐12的操作压力为0.05MPa，操作温度为127℃，闪蒸罐12中的气相为二氧化碳、少量环氧乙烷和碳酸乙烯酯的混合气循环至环氧乙烷吸收塔14的入口对少量环氧乙烷进行充分吸收，二氧化碳被排放到大气中，此环氧乙烷吸收塔14为常压塔，其中吸收环氧乙烷的吸收剂是经液态二氧化碳冷却后的碳酸乙烯酯，碳酸乙烯酯从环氧乙烷吸收塔14的塔顶进入，环氧乙烷吸收塔14的塔顶温度为-8℃，环氧乙烷吸收塔14的塔釜温度为3℃，经二氧化碳冷却后的温度低于零度，环氧乙烷吸收塔14的塔釜吸收剂碳酸乙烯酯循环至碳酸乙烯酯合成塔11再利用；闪蒸罐12中的液相为离子液体催化剂、碳酸乙烯酯和少量二氧化碳的混合物输送至碳酸乙烯酯精馏塔13 进行精制，闪蒸罐12测得闪蒸罐釜料碳酸乙烯酯的质量分数为98.3％，碳酸乙烯酯精馏塔13的操作温度为138℃，操作压力为-99.3kPa，碳酸乙烯酯精馏塔 13的塔顶得到的碳酸乙烯酯作为原料输送至酯交换反应装置2的入口，测得碳酸乙烯酯产品含量99.79％，碳酸乙烯酯精馏塔13的塔釜的离子液体催化剂循环至碳酸乙烯酯合成塔11的入口重复利用。

2)甲醇脱碳：原料甲醇以0.727Kg/h的流速进入脱碳塔51，脱碳塔51的操作温度为64.6℃，操作压力为常压，脱碳塔的塔顶得到的二氧化碳压缩后进入碳酸乙烯酯合成塔11的入口，脱碳塔51的塔底得到的甲醇作为原料进入酯交换反应装置2的入口，脱碳后的甲醇可避免酯化反应中催化剂与二氧化碳反应而失活，延长了催化剂的使用寿命和保证了催化活性；

3)酯交换反应：精制后的碳酸乙烯酯和脱碳后的甲醇在乙二醇盐催化剂的作用下进入酯交换反应塔21中进行酯交换反应，酯交换反应塔21的操作压力为6kPa，塔顶操作温度为63.7℃，塔釜操作温度为95℃，按照碳酸乙烯酯和甲醇的理论反应的摩尔比为1:2，测得酯交换反应塔21的塔顶甲醇含量71.7％，碳酸二甲酯含量28.3％，测得塔釜甲醇含量27.4％，乙二醇含量为69.82％，碳酸乙烯酯含量0.3％。

4)碳酸二甲酯的提纯、精制：酯交换反应塔21的塔顶采出的碳酸二甲酯和甲醇输送至碳酸二甲酯提纯塔31进行提纯，碳酸二甲酯提纯塔31的塔顶操作温度为143℃，塔釜操作温度为160℃，操作压力为0.98MPa，测得碳酸二甲酯提纯塔31塔釜中碳酸二甲酯含量为91.7％，碳酸二甲酯提纯塔31的塔顶采出的含少量碳酸二甲酯的甲醇溶液循环至甲醇分离塔32对甲醇提纯分离，甲醇分离塔32的操作压力为20kPa，其塔顶操作温度为63.5℃，塔釜操作温度为64℃，甲醇分离塔32塔釜得到的甲醇含量为99.5％，塔釜分离得到的甲醇作为原料继续循环至酯交换反应塔21进行反应，塔顶得到的含碳酸二甲酯的混合物循环至碳酸二甲酯提纯塔31继续提纯、分离，碳酸二甲酯提纯塔31塔釜物料进入碳酸二甲酯精馏塔33进行精制，碳酸二甲酯精馏塔33的塔顶操作温度为85.9℃，塔釜操作温度为105℃，操作压力为30kPa，碳酸二甲酯精馏塔33的塔顶含甲醇的物料继续循环至碳酸二甲酯提纯塔31进行提纯和后期分离，碳酸二甲酯精馏塔33的中上部的物料进入碳酸二甲酯储罐34，测得其中碳酸二甲酯产品含量为99.91％。

5)乙二醇的脱轻、精制：酯交换反应塔21的塔釜物料经乙二醇脱轻塔41 进行分离，乙二醇脱轻塔41的塔顶操作温度为54.7℃，塔釜操作温度为171.6℃，操作压力为-33.4kPa，测得乙二醇脱轻塔41中乙二醇的含量为94.9％，乙二醇脱轻塔41的塔顶采出的甲醇循环至酯交换反应塔21中利用，乙二醇脱轻塔41的塔釜液进入乙二醇精馏塔42中进行精制，乙二醇精馏塔42的塔顶操作温度为 110℃，塔釜操作温度为136℃，操作压力为-96.4MPa，测得乙二醇产品的含量为99.88％。乙二醇精馏塔42的塔釜中采出的乙二醇盐催化剂输送至酯交换反应塔21中循环利用。

实施2：

如图1所示，以环氧乙烷的进料量为0.5Kg/h，生产碳酸二甲酯和乙二醇为例。

原料进料流量：环氧乙烷＝0.5Kg/h，二氧化碳＝1Kg/h，甲醇＝1.818Kg/h。

1)合成碳酸乙烯酯：环氧乙烷和二氧化碳在离子液体催化剂的作用下，在碳酸乙烯酯合成塔11中进行反应，操作压力为4.6MPa，操作温度为141℃，离子液体催化剂的流量为0.03Kg/h，碳酸乙烯酯合成塔11的出口为过量的二氧化碳和碳酸乙烯酯的气液混合物，过量的二氧化碳可以提高环氧乙烷的转化率，反应产物进入闪蒸罐12进行气液分离，闪蒸罐12的操作压力为0.07MPa，操作温度为128℃，闪蒸罐12中的气相为二氧化碳、少量环氧乙烷和碳酸乙烯酯的混合气循环至环氧乙烷吸收塔14的入口对少量环氧乙烷进行充分吸收，二氧化碳被排放到大气中，此环氧乙烷吸收塔14为常压塔，其中吸收环氧乙烷的吸收剂是经液态二氧化碳冷却后的碳酸乙烯酯，碳酸乙烯酯从环氧乙烷吸收塔14的塔顶进入，环氧乙烷吸收塔14的塔顶温度为-7℃，环氧乙烷吸收塔14的塔釜温度为3℃，经二氧化碳冷却后的温度低于零度，环氧乙烷吸收塔14的塔釜吸收剂碳酸乙烯酯循环至碳酸乙烯酯合成塔11再利用；闪蒸罐12中的液相为离子液体催化剂、碳酸乙烯酯和少量二氧化碳的混合物输送至碳酸乙烯酯精馏塔13 进行精制，闪蒸罐12测得闪蒸罐釜料碳酸乙烯酯的质量分数为95.8％，碳酸乙烯酯精馏塔13的操作温度为129℃，操作压力为-99.1kPa，碳酸乙烯酯精馏塔 13的塔顶得到的碳酸乙烯酯作为原料输送至酯交换反应装置2的入口，测得碳酸乙烯酯产品含量99.83％，碳酸乙烯酯精馏塔13的塔釜的离子液体催化剂循环至碳酸乙烯酯合成塔11的入口重复利用。

2)甲醇脱碳：原料甲醇以1.818Kg/h的流速进入脱碳塔51，脱碳塔51的操作温度为64.6℃，操作压力为常压，脱碳塔的塔顶得到的二氧化碳压缩后进入碳酸乙烯酯合成塔11的入口，脱碳塔51的塔底得到的甲醇作为原料进入酯交换反应装置2的入口，脱碳后的甲醇可避免酯化反应中催化剂与二氧化碳反应而失活，延长了催化剂的使用寿命和保证了催化活性；

3)酯交换反应：精制后的碳酸乙烯酯和脱碳后的甲醇在乙二醇盐催化剂的作用下进入酯交换反应塔21中进行酯交换反应，酯交换反应塔21的操作压力为7kPa，塔顶操作温度为63.8℃，塔釜操作温度为78.8℃，为了提高碳酸乙烯酯的单程反应率，碳酸乙烯酯和甲醇的摩尔比为1:5，测得酯交换反应塔21的塔顶甲醇含量72.2％，碳酸二甲酯含量27.8％，测得塔釜甲醇含量28.7％，乙二醇含量为66.82％，碳酸乙烯酯含量0.3％。

4)碳酸二甲酯的提纯、精制：酯交换反应塔21的塔顶采出的碳酸二甲酯和甲醇输送至碳酸二甲酯提纯塔31进行提纯，碳酸二甲酯提纯塔31的操作温度为176℃，操作压力为1.25MPa，测得碳酸二甲酯提纯塔31塔釜中碳酸二甲酯含量为91.3％，碳酸二甲酯提纯塔31的塔顶采出的含少量碳酸二甲酯的甲醇溶液循环至甲醇分离塔32对甲醇提纯分离，甲醇分离塔32的操作压力为11kPa，其塔顶操作温度为63.4℃，塔釜操作温度为64.1℃，甲醇分离塔32塔釜得到的甲醇含量为99.75％，塔釜分离得到的甲醇作为原料继续循环至酯交换反应塔21 进行反应，塔顶得到的含碳酸二甲酯的混合物循环至碳酸二甲酯提纯塔31继续提纯、分离，碳酸二甲酯提纯塔31塔釜物料进入碳酸二甲酯精馏塔33进行精制，碳酸二甲酯精馏塔33的塔顶操作温度为88.4℃，塔釜操作温度为110℃，操作压力为35kPa，碳酸二甲酯精馏塔33的塔顶含甲醇的物料继续循环至碳酸二甲酯提纯塔31进行提纯和后期分离，碳酸二甲酯精馏塔33的中上部的物料进入碳酸二甲酯储罐34，测得其中碳酸二甲酯产品含量为99.93％。

5)乙二醇的脱轻、精制：酯交换反应塔21的塔釜物料经乙二醇脱轻塔41 进行分离，乙二醇脱轻塔41的塔顶操作温度为56.4℃，塔釜操作温度为168.8℃，操作压力为-35.1kPa，测得乙二醇脱轻塔41中乙二醇的含量为95.5％，乙二醇脱轻塔41的塔顶采出的甲醇循环至酯交换反应塔21中利用，乙二醇脱轻塔41的塔釜液进入乙二醇精馏塔42中进行精制，乙二醇精馏塔42的塔顶操作温度为 115℃，塔釜操作温度为127℃，操作压力为-97.3kPa，测得乙二醇产品的含量为 99.92％。乙二醇精馏塔42的塔釜中采出的乙二醇盐催化剂输送至酯交换反应塔 21中循环利用。

实施例3：如图1所示，以环氧乙烷的进料量为0.5Kg/h，生产碳酸二甲酯和乙二醇为例。

原料进料流量：环氧乙烷＝0.5Kg/h，二氧化碳＝1Kg/h，甲醇＝3.636Kg/h。

1)合成碳酸乙烯酯：环氧乙烷和二氧化碳在离子液体催化剂的作用下，在碳酸乙烯酯合成塔11中进行反应，操作压力为4.8MPa，操作温度为151℃，离子液体催化剂的流量为0.04Kg/h，碳酸乙烯酯合成塔11的出口为过量的二氧化碳和碳酸乙烯酯的气液混合物，过量的二氧化碳可以提高环氧乙烷的转化率，反应产物进入闪蒸罐12进行气液分离，闪蒸罐12的操作压力为0.07MPa，操作温度为130℃，闪蒸罐12中的气相为二氧化碳、少量环氧乙烷和碳酸乙烯酯的混合气循环至环氧乙烷吸收塔14的入口对少量环氧乙烷进行充分吸收，则二氧化碳被排放到大气中，此环氧乙烷吸收塔14为常压塔，其中吸收环氧乙烷的吸收剂是经液态二氧化碳冷却后的碳酸乙烯酯，碳酸乙烯酯从环氧乙烷吸收塔14 的塔顶进入，环氧乙烷吸收塔14的塔顶温度为-6℃，环氧乙烷吸收塔14的塔釜温度为5℃，经二氧化碳冷却后的温度低于零度，环氧乙烷吸收塔14的塔釜吸收剂碳酸乙烯酯循环至碳酸乙烯酯合成塔11再利用；闪蒸罐12中的液相为离子液体催化剂、碳酸乙烯酯和少量二氧化碳的混合物输送至碳酸乙烯酯精馏塔13进行精制，闪蒸罐12测得闪蒸罐釜料碳酸乙烯酯的质量分数为96.2％，碳酸乙烯酯精馏塔13的操作温度为124℃，操作压力为-99.5kPa，碳酸乙烯酯精馏塔 13的塔顶得到的碳酸乙烯酯作为原料输送至酯交换反应装置2的入口，测得碳酸乙烯酯产品含量99.88％，碳酸乙烯酯精馏塔13的塔釜的离子液体催化剂循环至碳酸乙烯酯合成塔11的入口重复利用。

2)甲醇脱碳：原料甲醇以3.636Kg/h的流速进入脱碳塔51，脱碳塔51的操作温度为64℃，操作压力为常压，脱碳塔的塔顶得到的二氧化碳压缩后进入碳酸乙烯酯合成塔11的入口，脱碳塔51的塔底得到的甲醇作为原料进入酯交换反应装置2的入口，脱碳后的甲醇可避免酯化反应中催化剂与二氧化碳反应而失活，延长了催化剂的使用寿命和保证了催化活性；

3)酯交换反应：精制后的碳酸乙烯酯和脱碳后的甲醇在乙二醇盐催化剂的作用下进入酯交换反应塔21中进行酯交换反应，酯交换反应塔21的操作压力为9kPa，塔顶操作温度为63.7℃，塔釜操作温度为77.2℃，为了提高碳酸乙烯酯的单程反应率，碳酸乙烯酯和甲醇的摩尔比为1:10，测得酯交换反应塔21的塔顶甲醇含量73.1％，碳酸二甲酯含量26.5％，测得塔釜甲醇含量28.1％，乙二醇含量为67.82％，碳酸乙烯酯含量0.2％。

4)碳酸二甲酯的提纯、精制：酯交换反应塔21的塔顶采出的碳酸二甲酯和甲醇输送至碳酸二甲酯提纯塔31进行提纯，碳酸二甲酯提纯塔31的操作温度为163℃，操作压力为1.35MPa，测得碳酸二甲酯提纯塔31塔釜中碳酸二甲酯含量为91.3％，碳酸二甲酯提纯塔31的塔顶采出的含少量碳酸二甲酯的甲醇溶液循环至甲醇分离塔32对甲醇提纯分离，甲醇分离塔32的操作压力为4kPa，其塔顶操作温度为63.5℃，塔釜操作温度为64.5℃，甲醇分离塔32塔釜得到的甲醇含量为99.8％，塔釜分离得到的甲醇作为原料继续循环至酯交换反应塔21 进行反应，塔顶得到的含碳酸二甲酯的混合物循环至碳酸二甲酯提纯塔31继续提纯、分离，碳酸二甲酯提纯塔31塔釜物料进入碳酸二甲酯精馏塔33进行精制，碳酸二甲酯精馏塔33的塔顶操作温度为84.6℃，塔釜操作温度为115℃，操作压力为36kPa，碳酸二甲酯精馏塔33的塔顶含甲醇的物料继续循环至碳酸二甲酯提纯塔31进行提纯和后期分离，碳酸二甲酯精馏塔33的中上部的物料进入碳酸二甲酯储罐34，测得其中碳酸二甲酯产品含量为99.94％。

5)乙二醇的脱轻、精制：酯交换反应塔21的塔釜物料经乙二醇脱轻塔41 进行分离，乙二醇脱轻塔41的塔顶操作温度为56.1℃，塔釜操作温度为173℃，测得乙二醇脱轻塔41中乙二醇的含量为94.7％，乙二醇脱轻塔41的塔顶采出的甲醇循环至酯交换反应塔21中利用，乙二醇脱轻塔41的塔釜液进入乙二醇精馏塔42中进行精制，乙二醇精馏塔42的塔顶操作温度为114℃，塔釜操作温度为130℃，操作压力为-97.1MPa，测得乙二醇产品的含量为99.94％。乙二醇精馏塔42的塔釜中采出的乙二醇盐催化剂输送至酯交换反应塔21中循环利用。

综上，本实用新型整体结构设计合理、使工艺原料转化率高、能耗小，催化剂的选择性高，副反应少，目标产物碳酸乙烯酯的收率较高，生产的碳酸二甲酯和乙二醇的品质较高，降低了生产成本。

以上所述，只是用图解说明本实用新型的一些原理，本说明书并非是要将本实用新型局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。

Claims (8)

1.一种联产乙二醇和碳酸二甲酯的设备，其特征在于，包括通过管道相连的碳酸乙烯酯合成装置(1)、酯交换反应装置(2)、碳酸二甲酯提取装置(3)和乙二醇提取装置(4)，所述碳酸乙烯酯合成装置(1)的出口与酯交换反应装置(2)的入口相连通，所述酯交换反应装置(2)的出口包括两个且分别与碳酸二甲酯提取装置(3)的入口和乙二醇提取装置(4)的入口相连通，所述酯交换反应装置(2)的入口处还连接有甲醇脱碳装置(5)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述甲醇脱碳装置(5)包括脱碳塔(51)，所述脱碳塔(51)的塔顶与碳酸乙烯酯合成装置(1)的入口相连通，所述脱碳塔(51)的塔釜与酯交换反应装置(2)的入口相连通。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述碳酸乙烯酯合成装置(1)包括碳酸乙烯酯合成塔(11)、闪蒸罐(12)和碳酸乙烯酯精馏塔(13)，所述碳酸乙烯酯合成塔(11)的出口与闪蒸罐(12)相连通，闪蒸罐(12)的塔釜与碳酸乙烯酯精馏塔(13)的入口相连通，碳酸乙烯酯精馏塔(13)的中上部与酯交换反应装置(2)的入口相连通，碳酸乙烯酯精馏塔(13)的塔釜与碳酸乙烯酯合成塔(11)的入口相连通。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述碳酸乙烯酯合成装置(1)还包括环氧乙烷吸收塔(14)，所述闪蒸罐(12)的塔顶与环氧乙烷吸收塔(14)的入口相连通，环氧乙烷吸收塔(14)的塔釜与碳酸乙烯酯合成塔(11)的入口相连通。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的设备，其特征在于：所述酯交换反应装置(2)包括酯交换反应塔(21)，所述酯交换反应塔(21)的塔顶与碳酸二甲酯提取装置(3)相连通，所述酯交换反应塔(21)的塔釜与乙二醇提取装置(4)相连通。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于：所述碳酸二甲酯提取装置(3)包括碳酸二甲酯提纯塔(31)、碳酸二甲酯精馏塔(33)和碳酸二甲酯储罐(34)，所述碳酸二甲酯提纯塔(31)的入口与酯交换反应塔(21)的塔顶相连通，碳酸二甲酯提纯塔(31)的塔釜与碳酸二甲酯精馏塔(33)的入口相连通，碳酸二甲酯精馏塔(33)的塔顶与碳酸二甲酯提纯塔(31)的入口相连通，碳酸二甲酯精馏塔(33)的中上部与碳酸二甲酯储罐(34)相连通。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于：所述碳酸二甲酯提取装置(3)还包括甲醇分离塔(32)，所述碳酸二甲酯提纯塔(31)的塔顶与所述甲醇分离塔(32)的入口相连通，甲醇分离塔(32)的塔釜与酯交换反应塔(21)的入口相连通，甲醇分离塔(32)的塔顶与碳酸二甲酯提纯塔(31)的入口相连通。

8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于：所述乙二醇提取装置(4)包括乙二醇脱轻塔(41)、乙二醇精馏塔(42)和乙二醇储罐(43)，所述乙二醇脱轻塔(41)的入口与酯交换反应塔(21)的塔釜相连通，乙二醇脱轻塔(41)的塔顶与酯交换反应塔(21)的入口相连通，乙二醇脱轻塔(41)的塔釜与乙二醇精馏塔(42)的入口相连通，乙二醇精馏塔(42)的中上部与乙二醇储罐(43)相连通。