CN216419333U - 一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，属于化工技术领域，所述装置包括超重力反应器、喷射反应器、中间罐、蒸馏釜、酯交换反应釜、超重力精馏机I和二；原料为环氧丙烷(PO)、甲醇、轻烧镁产生的CO2，经加成反应、蒸馏、酯交换反应、分离得到碳酸二甲酯(DMC)；超重力反应器、喷射反应器、超重力精馏机，强化了传热、传质；加成反应热回收热量为蒸馏釜提供热源、精馏分离出的轻组分蒸汽为酯交换反应提供辅助热源，加成反应物流的压力能发电，超重力精馏机节能效果明显，装置综合节能50％；PO转化率大于99.5％，DMC、1,2‑丙二醇质量高于工业品国标。本实用新型工艺成熟，连续操作，自动化程度高，资源循环利用，环境友好，实现了CO2减排。
Description
技术领域
实用新型属于化工技术领域，具体涉及一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置。
背景技术
碳酸二甲酯生产方法一般是光气法、甲醇氧化碳基化法和酯交换法。由于光气法是以剧毒的光气为主要原料，现已基本上淘汰，其余两种方法成为合成DMC的主要方法。联产1，2-丙二醇酯交换法合成DMC技术，近年来得到了很快的发展。本工艺进一步开发关键：一是认为酯交换为可逆反应，转化率较低；二是分离、精制塔构型和萃取剂的筛选，对提高产品纯度非常重要；三是加成反应放热没有很好的加以利用，分离、精制阶段能耗大，能耗的增加导致成本上升，不利于工业化生产。
本领域急于寻找一种低能耗的制备DMC生产装置，其能克服上述技术问题。
实用新型内容
针对上述工程问题和市场需求，为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，本实用新型工艺流程简单，连续操作，自动化程度高，资源循环利用，环境友好，同时采用先进的超重力反应器、超重力精馏机、喷射搅拌反应器、MVR等装备，DMC采用超重力精馏机加压直接精馏取代了萃取精馏，用以实现合成DMC过程中资源的合理利用，回收加成反应热能和压力能，利用MVR技术回收分离、精制过程产生的热量，大幅度降低了能耗。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，包括依次连接的超重力反应器、喷射反应器、中间罐、蒸馏釜、酯交换反应釜、超重力精馏机I；超重力反应器用于原料PO(环氧丙烷)与CO2的加成反应，喷射反应器用于反应液继续进行加成反应，加成反应液气液分离后液体PC(碳酸丙烯酯)进入中间罐，蒸馏釜用于蒸馏液体PC，蒸馏出的PC冷却后进入酯交换反应釜，酯交换反应釜用于进行酯交换反应，酯交换反应釜蒸馏出的轻组分进入超重力精馏机I内，精馏后即得精DMC(碳酸二甲酯)；其中，喷射反应器、酯交换反应釜内安装的搅拌器均为喷射搅拌器；
所述装置还包括蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机输入、输出端分别连接超重力精馏机I及酯交换反应釜，超重力精馏机I脱出的MA(甲醇)蒸汽、DMC蒸汽经蒸汽压缩机升压、升温后进入酯交换反应釜。
进一步地，所述超重力反应器反应液出液端连接蒸馏釜内加热管束的进口，内加热管束出口端连接喷射反应器；所述装置还包括催化剂I回收罐，催化剂I回收罐两端分别连接蒸馏釜、超重力反应器1，所述催化剂I回收罐用于收集蒸馏釜底采出的液体催化剂I，回收的催化剂I再进入超重力反应器1催化加成反应。
进一步地，所述装置还包括脱轻塔、超重力精馏机II、催化剂II回收罐；酯交换反应釜下部的重组分进入脱轻塔，脱氢塔顶部连接蒸汽压缩机输入端，脱出的轻组分进入蒸汽压缩机；下部的重组分进入超重力精馏机II7，重力精馏机II用于精馏1,2-PG(丙二醇)，超重力精馏机II下部采出催化剂II进入催化剂II回收罐，回收的催化剂II再输入酯交换反应釜催化酯交换反应。
基于上述装置的碳酸二甲酯生产方法，具体包括如下步骤：
(1)原料PO、CO2、催化剂I进入超重力反应器内，进行加成反应；
(2)超重力反应器内排出的反应液进入到喷射反应器内，同时吸入超重力反应器排出的气体继续进行加成反应；
(3)喷射反应器的加成反应液经气液分离后分离出的液体PC进入中间罐；
(4)中间罐液体PC进入蒸馏釜，蒸馏出的PC冷却后进入酯交换反应釜；
(5)PC罐的液体PC、催化剂II、进入酯交换反应釜的喷射搅拌器的耦合分配器液体进口，蒸汽压缩机的MA蒸汽、DMC蒸汽，新鲜的汽化MA进入耦合分配器的气体进口，于酯交换反应釜进行酯交换反应；酯交换反应釜蒸馏出的轻组分(MA、DMC)冷却后进入粗DMC罐；
(6)粗DMC罐的粗DMC进入酯交换反应釜的分馏柱(作为回流)和超重力精馏机I，超重力精馏机I顶部蒸馏出的MA蒸汽、DMC蒸汽进入蒸汽压缩机；超重力精馏机I再沸器下部采出精DMC。
进一步地，所述方法还包括步骤(7)，酯交换反应釜下部的重组分(MA、DMC、丙二醇、PC、催化剂II)连续进入粗1,2-PG罐，粗1,2-PG罐的粗1,2-PG经粗1,2-PG泵连续进入脱轻塔，脱出的轻组分MA蒸汽、DMC蒸汽进入蒸汽压缩机，脱轻塔再沸器下部的重组分连续进入超重力精馏机II顶部，超重力精馏机II顶部采出精1,2-PG经冷凝器冷却进入精1,2-PG罐，精1,2-PG经精1,2-PG泵部分作为超重力精馏机II顶部回流，部分采出；超重力精馏机II再沸器下部采出PC、1,2-PG和催化剂II进入催化剂II回收罐，经催化剂II回收泵返回酯交换反应釜进行酯交换反应。
进一步地，原料CO2为轻烧氧化镁回收的，CO2体积的含量为99.9％，PO为工业品PO，MA为工业品MA，催化剂I、II均为离子液体催化剂；所述超重力反应器、喷射反应器、酯交换反应釜、超重力精馏机I、超重力精馏机Ⅱ，均采用夹套换热，换热采用的公用工程蒸汽为自备电厂0.4MPa，230℃的背压蒸汽；公用工程蒸汽主要为超重力精馏机I、超重力精馏机II、脱轻塔提供热源，同时也为超重力反应器、喷射反应器、蒸馏釜4提供开车辅助热源，为酯交换反应釜5提供辅助热源；超重力反应器热物流可为蒸馏釜4提供主要热源；MA、DMC蒸汽进入蒸汽压缩机，经机械蒸汽再压缩(MVR)，即压缩机升压、升温成为二次蒸汽，二次蒸汽温度为170℃，压力为0.15MPa的过热蒸汽，二次蒸汽可为酯交换反应釜提供辅助热源。
进一步地，所述步骤(1)中超重力反应器的加成反应温度为190℃～195℃，压力为6.5MPa～7.0MPa，反应时间为0.1h～0.2h，PO与CO2的摩尔比1:1.3～1:1.5，催化剂I的用量1％～2％(按原料总质量计)。
进一步地，所述步骤(2)中喷射反应器的反应温度为195℃～200℃，压力为6.0MPa～6.5MPa，加成反应时间为0.9h～1h；超重力反应器内排出的反应液经出料泵加热蒸馏釜，降温后连续进入到喷射反应器，同时吸入超重力反应器排出的气体PO及CO2继续进行加成反应。
进一步地，所述步骤(3)中间罐的温度为140℃～145℃，压力为0.20MPa～0.25MPa，停留时间为2h～2.5h；喷射反应器的反应液连续进入透平机，带动发电机发电，回收压力能；从透平机出来的加成反应液经气液分离罐，分离出气体PO和CO2进入废气处理系统；气液分离罐分离出的液体PC进入中间罐。
进一步地，所述步骤(4)蒸馏釜的温度为150℃～155℃，真空度为-0.095MPa～-0.098MPa，收集135℃～140℃的馏分；中间罐液体PC连续进入蒸馏釜，蒸馏出的PC经冷凝器冷却进入PC罐，PC罐的液体经PC泵连续进入酯交换反应釜；蒸馏釜底采出的是液体催化剂I，经蒸馏釜底泵进入催化剂I回收罐，回收催化剂I经催化剂I回收泵连续进入超重力反应器。
进一步地，所述步骤(5)酯交换反应釜的温度为75℃～78℃，蒸馏塔顶温度为64℃～66℃，回流比为3～4，压力为常压，停留时间1.5h～2h；MA与PC摩尔比为4:1～4.4:1，催化剂II的用量为总物料质量的0.05％～0.1％。
进一步地，所述步骤(6)超重力精馏机I的温度为180℃～185℃，馏出温度为137℃～139℃，压力为1.0MPa～1.02MPa，回流比为2～2.2，超重力因子为40～41；粗DMC罐内的粗DMC经粗DMC泵，连续进入超重力精馏机I顶部，超重力精馏机I顶部有来自精DMC泵的精DMC作为回流，顶部蒸馏出的MA、DMC进入缓冲罐，再进入蒸汽经压缩机。
进一步地，所述步骤(7)超重力精馏机II的温度为180℃～185℃，馏出温度为130℃～132℃，真空度为-0.095MPa～-0.090MPa，回流比为1.5～1.6，超重力因子为40～41。
本实用新型的一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置及方法，与现有技术相比，有益效果为：
1、原料CO2为轻烧氧化镁回收的含量为99.9％(体积)，所用公用工程蒸汽为自备电厂的背压蒸汽；喷射反应器压力物流可为发电机的透平机提供压力能源；分离、精制过程产生的MA蒸汽、DMC蒸汽经机械蒸汽再压缩(MVR)，二次蒸汽可为酯交换反应釜提供辅助热源；超重力反应器的热物流为蒸馏釜提供热源；资源有效利用，节能，绿色环保。
2、两级串联连的加成反应器采用超重力反应器和喷射反应器，强化了传热、传质，提高了气、液混合效果；酯交换反应釜采用喷射搅拌器吸入MA蒸汽、DMC蒸汽，强化了酯交换反应，提高了生产效率；
3、DMC采用超重力精馏机加压直接精馏取代了萃取精馏；PG精馏采用超重力精馏机精馏，安全，节能；
4、PO转化率大于99.5％，DMC、1,2-PG质量优于工业品国标；本实用新型工艺成熟，连续操作，自动化程度高，资源循环利用，环境友好，装置综合节能50％，实现了CO2减排。
附图说明
图1为本实用新型一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置示意图；
附图标记：1、超重力反应器，1-1、超重力反应器夹套，1-2、转子，1-3、填料，1-4、液体分配器，1-5、出料泵，1-6、机械密封；2、喷射反应器，2-1、喷射搅拌器耦合分配器，2-2、喷射搅拌器射流器，2-3、喷射搅拌器动力流体泵，2-4、透平机，2-5、发电机；3、中间罐，3-1、气液分离罐；4、蒸馏釜，4-1、冷凝器，4-2、PC罐，4-3、PC泵，4-4、蒸馏釜底泵，4-5、催化剂I回收罐，4-6、催化剂I回收泵；5、酯交换反应釜，5-1、喷射搅拌器耦合分配器，5-2、喷射搅拌器射流器，5-3、喷射搅拌器动力流体泵，5-4、冷凝器，5-5、粗DMC罐，5-6、粗DMC泵，5-7、粗1,2-PG罐，5-8、粗1,2-PG泵，5-9、脱轻塔，5-10、脱轻塔再沸器；6、超重力精馏机I，6-1、超重力精馏机I夹套，6-2、转子，6-3、填料，6-4、液体分配器，6-5、蒸汽压缩机，6-6、超重力精馏机I再沸器，6-7、精DMC罐，6-8、精DMC泵，6-9、缓冲罐；7、超重力精馏机II，7-1、超重力精馏机II夹套，7-2、转子，7-3、填料，7-4、液体分配器，7-5、精1,2-PG冷凝器，7-6、精1,2-PG罐，7-7、精1,2-PG泵，7-8、超重力精馏机II再沸器，7-9、催化剂II回收罐，7-10、催化剂II回收泵。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1所示，本实用新型提供一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，包括依次连接的超重力反应器1、喷射反应器2、中间罐3、蒸馏釜4、酯交换反应釜5、超重力精馏机I6；超重力反应器1用于原料PO、CO2、催化剂I的加成反应，喷射反应器2用于反应液继续进行加成反应，加成反应液气液分离后液体PC进入中间罐3，蒸馏釜4用于蒸馏液体PC，蒸馏出的PC冷却后进入酯交换反应釜5，酯交换反应釜5用于PC与催化剂II的酯交换反应，酯交换反应釜蒸馏出的轻组分进入超重力精馏机I内，精馏后即得精DMC；其中，喷射反应器2、酯交换反应釜5内安装的搅拌器均为喷射搅拌器；
所述装置还包括蒸汽压缩机6-5，所述蒸汽压缩机输入、输出端分别连接超重力精馏机I6及酯交换反应釜5，将超重力精馏机I脱出的MA(甲醇)蒸汽、DMC蒸汽经蒸汽压缩机升压、升温后进入酯交换反应釜进行酯交换反应，并为酯交换反应提供辅助热源。
所述超重力反应器1反应液出液端连接蒸馏釜内加热管束的进口，内加热管束出口端连接喷射反应器2，所述蒸馏釜4以超重力反应器1的反应液为热源，即超重力反应器1内的反应液先流经蒸馏釜4，降温后再进入喷射反应器2内；所述装置还包括催化剂I回收罐4-5，催化剂I回收罐4-5两端分别连接蒸馏釜4、超重力反应器1，所述催化剂I回收罐用于收集蒸馏釜4底采出的液体催化剂I，回收的催化剂I再进入超重力反应器1催化加成反应。
所述装置还包括脱轻塔5-9、超重力精馏机II7、催化剂II回收罐7-9；酯交换反应釜5下部的重组分进入脱轻塔，脱氢塔顶部连接蒸汽压缩机输入端，脱出的轻组分进入蒸汽压缩机；下部的重组分进入超重力精馏机II7，重力精馏机二7用于精馏1,2-PG，超重力精馏机II下部采出的PC、1,2-PG和催化剂II进入催化剂II回收罐7-9，再输入酯交换反应釜5催化酯交换反应。
所述超重力精馏机I、II，超重力精馏机由夹套(6-1、7-1)、转子(6-2、7-2)、填料(6-3、7-3)、液体分配器(6-4、7-4)组成，所述超重力反应器1、喷射反应器2、酯交换反应釜5、超重力精馏机I、超重力精馏机6II7，均采用夹套换热。
基于上述装置的碳酸二甲酯生产方法，具体包括如下生产步骤：
(1)原料PO液体、轻烧镁回收的CO2气体、新鲜的液体催化剂I和回收的液体催化剂I连续进入超重力反应器1内，进行加成反应；
(2)将超重力反应器1内排出的反应液经加热蒸馏釜4，降温后连续进入到喷射反应器2内，同时吸入超重力反应器1排出的气体继续进行加成反应；
(3)喷射反应器2的反应液连续进入透平机2-4，带动发电机2-5发电，回收压力能；从透平机2-4出来的加成反应液经气液分离罐3-1，分离出气体PO和CO2进入废气处理系统；经气液分离罐3-1分离出的液体PC进入中间罐3；
(4)中间罐3液体PC连续进入蒸馏釜4，蒸馏出的PC经冷凝器4-1冷却，液体进入PC罐4-2，PC罐4-2的液体经PC泵4-3连续进入酯交换反应釜5；蒸馏釜4底采出的是液体催化剂I，经蒸馏釜底泵4-4进入催化剂I回收罐4-5，回收催化剂I经催化剂I回收泵4-6连续进入超重力反应器1；
(5)PC罐4-2的液体PC、新鲜液体催化剂II、超重力精馏机II7回收的催化剂II、釜内液体连续进入酯交换反应釜5喷射搅拌器的耦合分配器5-1液体进口，超重力精馏机I6脱出的甲醇(MA)蒸汽、DMC蒸汽，脱轻塔5-9脱出的MA蒸汽、DMC蒸汽，新鲜的汽化MA由喷射搅拌器动力流体泵5-3驱动动力流体连续吸入耦合分配器5-1的气体进口进入酯交换反应釜5进行酯交换反应；酯交换反应釜5蒸馏出的轻组分(MA、DMC)经冷凝器5-4冷却进入粗DMC罐5-5，酯交换反应釜5下部的重组分(MA、DMC、丙二醇、PC、催化剂II)连续进入粗1,2-PG罐5-7；
(6)粗DMC经粗DMC泵5-6，连续进入酯交换反应釜5的分馏柱(作为回流)和超重力精馏机I6，超重力精馏机I6顶部有来自精DMC泵6-8的精DMC作为回流，顶部蒸馏出的MA蒸汽、DMC蒸汽进入缓冲罐6-9，MA蒸汽、DMC蒸汽经压缩机6-5机械蒸汽再压缩(MVR)，即压缩机升压、升温的二次蒸汽为酯交换反应提供辅助热源；增温增压后的MA蒸汽、DMC蒸汽，经酯交换反应釜5喷射搅拌器耦合分配器5-1吸入酯交换反应釜5进行酯交换反应；超重力精馏机I6再沸器6-6下部采出精DMC进入到精DMC罐6-7；
(7)粗1,2-PG罐5-7的粗1,2-PG经粗1,2-PG泵5-8连续进入脱轻塔5-9，脱出的轻组分MA蒸汽、DMC蒸汽进入压缩机6-5，经机械蒸汽再压缩(MVR)升温的二次蒸汽为酯交换反应提供辅助热源；增温增压后的MA、DMC蒸汽经酯交换反应釜5喷射搅拌器耦合分配器5-1吸入酯交换反应釜5，进行酯交换反应；脱轻塔再沸器5-10下部的重组分连续进入超重力精馏机II7顶部，超重力精馏机II7顶部有来自精1,2-PG泵7-7的精1,2-PG作为回流；超重力精馏机II7顶部采出精1,2-PG经冷凝器7-5冷却进入精1,2-PG罐7-6，精1,2-PG经精1,2-PG泵7-7部分作为超重力精馏机II7顶部回流，部分采出；超重力精馏机II7再沸器7-8下部采出PC、1,2-PG和催化剂II进入催化剂II回收罐7-9，经催化剂II回收泵7-10返回酯交换反应釜5喷射搅拌器耦合分配器5-1进行酯交换反应。
本实用新型采用的所述喷射搅拌器由喷射搅拌器射流器(2-2、5-2)和一个喷射搅拌器耦合分配器(2-1、5-1)组成，其中耦合分配器由混合液进入管、混合液分配腔、气体吸入管、气体分配腔等组成；射流器采用文氏管射流原理，由动力流体入口、导流环、动力流体喷嘴、气体吸入口、混合腔、扩散腔、混合液出口组成；运行时循环泵吸取罐内混合液，混合液经泵叶轮升压后，通过混合液进入管泵入混合液分配腔，经分配腔分配后的混合液通过射流器的混合液入口进入到射流器。动力流体经过喷嘴，形成高速流体，此时流体的动能最大，势能最小，被吸入的气体在负压区迅速膨胀并被动力流体打成微小气泡，在混合腔中，气体、液体充分混合，流体在混合区进行强烈的混合搅拌，并且由于能量交换而加速排出，再经过扩压腔将混合液的势能增加到最大值，向射向罐底，混合流体的拖拽作用更加强了混合搅拌效果。气体由喷射混合搅拌器吸入罐内，在喷射混合搅拌器的气液混合腔可以产生300m/s高速射流，有利于气体、液体进行反应；
本实用新型的超重力反应器由超重力反应器夹套1-1、转子1-2、填料1-3、液体分配器1-4、机械密封1-6组成，具有特定结构的转子在壳体内高速旋转，气相由径进气口进入壳体，从转子外缘进入转子内，液相由轴向进液口进入转子中心，经液体分配器分配，气液两相在转子内形成比表面积极大而又不断更新的气液界面，具有极高的传质速率，节能，耐压。最后气相经出轴向气口离开床体；液相在壳体内收集后由径向出液口引出。
本实用新型所述生产装置开车时，超重力反应器1、喷射反应器2、酯交换反应釜5采用蒸汽通入夹套加热物料，蒸馏釜4采用蒸汽通入内加热管束加热物料，直至整个生产装置正常运行；正常运行后，超重力反应器1、喷射反应器2夹套中通入冷却水以控制反应温度，酯交换反应釜5通过二次蒸气为辅助热源，当二次蒸汽不足时，公用工程蒸汽也作为酯交换反应釜5的辅助加热源，蒸馏釜4以超重力反应器1的反应液为热源；本实用新型中各装置设备通过相应的管线连接，附图1中管线在图上发生交叉而实际并不相交时，按照竖断横不断的原则绘制。
实施例2
基于实施例1所述装置的碳酸二甲酯生产方法，包括如下步骤：
(1)原料CO2为轻烧氧化镁回收的，CO2体积的含量为99.9％，工业品PO，工业品MA；超重力反应器1的加成反应温度为190℃，压力为6.5MPa，反应时间为0.2h，PO与CO2的摩尔比1:1.3，催化剂I的用量2％(按原料总质量计)；1742.400kg/hPO液体、1716.371kg/h CO2气体、69.168kg/h新鲜的液体催化剂I和回收的液体催化剂I连续轴向进入超重力反应器1内的液体分布器1-4，CO2经超重力反应器1径向进入超重力反应器1内的填料1-3，液体和气体在转子1-2内进行加成反应；
(2)喷射反应器2的反应温度为195℃，压力为6.0MPa，加成反应时间为1h；超重力反应器1内排出的反应液经出料泵1-5加热蒸馏釜4，降温后连续进入到喷射反应器动力流体泵2-3，进入喷射搅拌器耦合分配器2-1，同时吸入超重力反应器1排出的气体PO及CO2，经喷射搅拌器射流器2-2继续进行加成反应。
(3)中间罐的温度为140℃，压力为0.20MPa，停留时间为2h；喷射反应器2的反应液连续进入透平机2-4，带动发电机2-5发电，回收压力能；从透平机2-4出来的加成反应液经气液分离罐3-1，分离出气体PO和CO2进入废气处理系统；气液分离罐3-1分离出的液体PC进入中间罐3。
(4)蒸馏釜4的温度为150℃，真空度为-0.095MPa，收集140℃的馏分；中间罐3液体PC连续进入蒸馏釜4，蒸馏出的PC经冷凝器4-1冷却进入PC罐4-2，PC罐4-2的液体经PC泵4-3连续进入酯交换反应釜5；蒸馏釜4底采出的是液体催化剂I，经蒸馏釜底泵4-4进入催化剂I回收罐4-5，回收催化剂I经催化剂I回收泵4-6连续进入超重力反应器1。
(5)酯交换反应釜5的温度为75℃，蒸馏塔顶温度为64℃，回流比为3，压力为常压，停留时间2h；MA与PC摩尔比为4:1，催化剂II的用量为总物料质量的0.1％；PC罐4-2的2956.322kg/h液体PC、新鲜液体催化剂II、超重力精馏机II7回收的催化剂II、釜内液体连续进入酯交换反应釜5的喷射搅拌器耦合分配器5-1液体进口，超重力精馏机I6回收的MA蒸汽、DMC蒸汽、脱轻塔5-9回收的MA蒸汽、DMC蒸汽，新鲜的汽化MA由喷射搅拌器动力流体泵5-3驱动动力流体连续吸入耦合分配器5-1的气体进口进入酯交换反应釜5进行酯交换反应，MA总计为3711.257kg/h，催化剂II总计为7.668kg/h；酯交换反应釜5蒸馏出的轻组分(MA、DMC)经冷凝器5-4冷却进入粗DMC罐5-5，酯交换反应釜5下部的重组分(MA、DMC、丙二醇、PC、催化剂II)连续进入粗1,2-PG罐5-7。
(6)超重力精馏机I6的温度为180℃，馏出温度为137℃，压力为1.0MPa，回流比为2，超重力因子为40；采用超重力精馏提高了汽液相间接触比表面积和传质传热速率，使设备的尺寸极大缩小，传质效率非常高，不易液泛，耐压，节能；粗DMC经粗DMC泵5-6，连续进入超重力精馏机I6顶部，超重力精馏机I6顶部有来自精DMC泵6-8的精DMC作为回流，顶部蒸馏出的MA、DMC进入缓冲罐6-9，经蒸汽经压缩机6-5机械蒸汽再压缩(MVR)，即压缩机升压、升温的二次蒸汽为酯交换反应提供辅助热源；增温增压后的MA蒸汽、DMC蒸汽，经酯交换反应釜5喷射搅拌器耦合分配器5-1吸入酯交换反应釜5进行酯交换反应；超重力精馏机I6再沸器6-6下部采出精DMC；
(7)超重力精馏机II7的温度为180℃，馏出温度为130℃，真空度为-0.095MPa，回流比为1.5，超重力因子为40；采用超重力精馏提高了汽液相间接触比表面积和传质传热速率，使设备的尺寸极大缩小，传质效率非常高，不易液泛，耐压，节能；粗1,2-PG罐5-7的粗1,2-PG经粗1,2-PG泵5-8连续进入脱轻塔5-9，脱出的轻组分MA蒸汽、DMC蒸汽进入压缩机6-5，经机械蒸汽再压缩(MVR)升温的二次蒸汽为酯交换反应提供辅助热源；增温增压后的MA、DMC蒸汽经酯交换反应釜5喷射搅拌器耦合分配器5-1吸入酯交换反应釜5，进行酯交换反应；脱轻塔再沸器5-10下部的重组分连续进入超重力精馏机II7顶部，超重力精馏机II7顶部有来自精1,2-PG泵7-7的精1,2-PG作为回流；超重力精馏机II7顶部采出精1,2-PG经冷凝器7-5冷却进入精1,2-PG罐7-6，精1,2-PG经精1,2-PG泵7-7部分作为超重力精馏机II7顶部回流，部分采出；超重力精馏机II7再沸器7-8下部采出PC、1,2-PG和催化剂II进入催化剂II回收罐7-9，经催化剂II回收泵7-10返回酯交换反应釜5喷射搅拌器耦合分配器5-1进行酯交换反应。碳酸二甲酯、1,2-丙二醇经装桶包装出厂。
实施例3
基于实施例1所述装置的碳酸二甲酯生产方法，包括如下步骤：
一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产方法，包括如下步骤：
(1)原料CO2为轻烧氧化镁回收的，CO2体积的含量为99.9％，工业品PO，工业品MA；超重力反应器1的加成反应温度为195℃，压力为7.0MPa，反应时间为0.1h，PO与CO2的摩尔比1:1.5，催化剂I的用量1％(按原料总质量计)；1742.400kg/hPO液体、1980.428kg/hCO2气体、37.229kg/h新鲜的液体催化剂I和回收的液体催化剂I连续轴向进入超重力反应器1内的液体分布器1-4，CO2经超重力反应器1径向进入超重力反应器1内的填料1-3，液体和气体在转子1-2内进行加成反应；
(2)喷射反应器2的反应温度为200℃，压力为6.5MPa，加成反应时间为0.9h；超重力反应器1内排出的反应液经出料泵1-5加热蒸馏釜4，降温后连续进入到喷射反应器动力流体泵2-3，进入喷射搅拌器耦合分配器2-1，同时吸入超重力反应器1排出的气体PO及CO2，经喷射搅拌器射流器2-2继续进行加成反应。
(3)中间罐的温度为145℃，压力为0.25MPa，停留时间为2.5h；喷射反应器2的反应液连续进入透平机2-4，带动发电机2-5发电，回收压力能；从透平机2-4出来的加成反应液经气液分离罐3-1，分离出气体PO和CO2进入废气处理系统；气液分离罐3-1分离出的液体PC进入中间罐3。
(4)蒸馏釜4的温度为155℃，真空度为-0.098MPa，收集135℃的馏分；中间罐3液体PC连续进入蒸馏釜4，蒸馏出的PC经冷凝器4-1冷却进入PC罐4-2，PC罐4-2的液体经PC泵4-3连续进入酯交换反应釜5；蒸馏釜4底采出的是液体催化剂I，经蒸馏釜底泵4-4进入催化剂I回收罐4-5，回收催化剂I经催化剂I回收泵4-6连续进入超重力反应器1。
(5)酯交换反应釜5的温度为78℃，蒸馏塔顶温度为66℃，回流比为4，压力为常压，停留时间1.5h；MA与PC摩尔比为4.4:1，催化剂II的用量为总物料质量的0.05％；PC罐4-2的2956.322kg/h液体PC、新鲜液体催化剂II、超重力精馏机II7回收的催化剂II、釜内液体连续进入酯交换反应釜5的喷射搅拌器耦合分配器5-1液体进口，超重力精馏机I6回收的MA蒸汽、DMC蒸汽、脱轻塔5-9回收的MA蒸汽、DMC蒸汽，新鲜的汽化MA由喷射搅拌器动力流体泵5-3驱动动力流体连续吸入耦合分配器5-1的气体进口进入酯交换反应釜5进行酯交换反应，MA总计为3711.257kg/h，催化剂II总计为3.834kg/h；酯交换反应釜5蒸馏出的轻组分(MA、DMC)经冷凝器5-4冷却进入粗DMC罐5-5，酯交换反应釜5下部的重组分(MA、DMC、丙二醇、PC、催化剂II)连续进入粗1,2-PG罐5-7。
(6)超重力精馏机I6的温度为185℃，馏出温度为139℃，压力为1.02MPa，回流比为2.2，超重力因子为41；采用超重力精馏提高了汽液相间接触比表面积和传质传热速率，使设备的尺寸极大缩小，传质效率非常高，不易液泛，耐压，节能；粗DMC经粗DMC泵5-6，连续进入超重力精馏机I6顶部，超重力精馏机I6顶部有来自精DMC泵6-8的精DMC作为回流，顶部蒸馏出的MA、DMC进入缓冲罐6-9，经蒸汽经压缩机6-5机械蒸汽再压缩(MVR)，即压缩机升压、升温的二次蒸汽为酯交换反应提供辅助热源；增温增压后的MA蒸汽、DMC蒸汽，经酯交换反应釜5喷射搅拌器耦合分配器5-1吸入酯交换反应釜5进行酯交换反应；超重力精馏机I6再沸器6-6下部采出精DMC；
(7)超重力精馏机II7的温度为185℃，馏出温度为132℃，真空度为-0.090MPa，回流比为1.6，超重力因子为41；采用超重力精馏提高了汽液相间接触比表面积和传质传热速率，使设备的尺寸极大缩小，传质效率非常高，不易液泛，耐压，节能；粗1,2-PG罐5-7的粗1,2-PG经粗1,2-PG泵5-8连续进入脱轻塔5-9，脱出的轻组分MA蒸汽、DMC蒸汽进入压缩机6-5，经机械蒸汽再压缩(MVR)升温的二次蒸汽为酯交换反应提供辅助热源；增温增压后的MA、DMC蒸汽经酯交换反应釜5喷射搅拌器耦合分配器5-1吸入酯交换反应釜5，进行酯交换反应；脱轻塔再沸器5-10下部的重组分连续进入超重力精馏机II7顶部，超重力精馏机II7顶部有来自精1,2-PG泵7-7的精1,2-PG作为回流；超重力精馏机II7顶部采出精1,2-PG经冷凝器7-5冷却进入精1,2-PG罐7-6，精1,2-PG经精1,2-PG泵7-7部分作为超重力精馏机II7顶部回流，部分采出；超重力精馏机II7再沸器7-8下部采出PC、1,2-PG和催化剂II进入催化剂II回收罐7-9，经催化剂II回收泵7-10返回酯交换反应釜5喷射搅拌器耦合分配器5-1进行酯交换反应。碳酸二甲酯、1,2-丙二醇经装桶包装出厂。
本实施例的一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产方法，装置综合节能50％；碳酸二甲酯质量高于GB/T33107-2016优级品的标准、1,2-丙二醇质量高于HG/T 5392-2018优级品的标准。
以上技术方案阐述了本实用新型的技术思路，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上技术方案所作的任何改动及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，其特征在于：一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，包括依次连接的超重力反应器、喷射反应器、中间罐、蒸馏釜、酯交换反应釜、超重力精馏机I；超重力反应器用于原料PO与CO2的加成反应，喷射反应器用于反应液继续进行加成反应，加成反应液气液分离后液体PC进入中间罐，蒸馏釜用于蒸馏液体PC，蒸馏出的PC冷却后进入酯交换反应釜，酯交换反应釜用于进行酯交换反应，酯交换反应釜蒸馏出的轻组分进入超重力精馏机I内，精馏后即得精DMC；其中，喷射反应器、酯交换反应釜内安装的搅拌器均为喷射搅拌器；
所述装置还包括蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机输入、输出端分别连接超重力精馏机I及酯交换反应釜，超重力精馏机I脱出的MA蒸汽、DMC蒸汽经蒸汽压缩机升压、升温后进入酯交换反应釜。
2.根据权利要求1所述的一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，其特征在于：超重力反应器反应液出液端连接蒸馏釜内加热管束的进口，内加热管束出口端连接喷射反应器；所述装置还包括催化剂I回收罐，催化剂I回收罐两端分别连接蒸馏釜、超重力反应器1，所述催化剂I回收罐用于收集蒸馏釜底采出的液体催化剂I，回收的催化剂I再进入超重力反应器1催化加成反应。
3.根据权利要求1所述的一种基于资源化利用的碳酸二甲酯生产装置，其特征在于：所述装置还包括脱轻塔、超重力精馏机II、催化剂II回收罐；酯交换反应釜下部的重组分进入脱轻塔，脱氢塔顶部连接蒸汽压缩机输入端，脱出的轻组分进入蒸汽压缩机；下部的重组分进入超重力精馏机II7，重力精馏机II用于精馏1,2-PG，超重力精馏机II下部采出催化剂II进入催化剂II回收罐，回收的催化剂II再输入酯交换反应釜催化酯交换反应。
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2021
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