一種制備鏈狀碳酸酯并聯產二元醇的方法和工藝系統技術方案

本發明專利技術提供了一種制備鏈狀碳酸酯并聯產二元醇的方法，由環氧化物為起始原料，包括：S1：將稀釋與預熱后的環氧化物與CO2反應生成環狀碳酸酯粗品；S2：將步驟S1得到的部分環狀碳酸酯粗品返回步驟S1以稀釋和預熱步驟S1中待反應的環氧化物，剩余的環狀碳酸酯粗品進行精制提純；S3：將精制提純后的環狀碳酸酯與脂肪醇進行酯交換反應得到鏈狀碳酸酯并聯產二元醇，分別進行精制提純即得。本發明專利技術還提供了一種制備鏈狀碳酸酯并聯產二元醇的工藝系統。本發明專利技術提供的方法以及工藝系統合成連續性強，生產穩定可靠，反應時間短，安全性好，產品收率高、純度好，經濟效益明顯，可進一步擴大鏈狀碳酸酯的工業化生產規模。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及化工產品生產領域，具體涉及一種以環氧化物制備鏈狀碳酸酯并聯產二元醇的方法和工藝系統。
技術介紹
鏈狀碳酸酯是一種非常好的極性溶劑，在醫藥、電池和精細化工中間體的合成當中有著越來越廣泛的應用，特別是碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等在電池電解液溶劑方面的經濟價值和工業需求量日益增大。目前國內合成鏈狀碳酸酯的方法主要是酯交換法，分兩步進行，首先合成環狀碳酸酯，第二步利用環狀碳酸酯和醇類發生酯交換反應合成鏈狀碳酸酯，該工藝已經很成熟，催化劑也比較固定，關鍵在于能量的集成優化，降低單位能耗來增加經濟效益。現在的研究熱點主要集中在第一步反應，特別是在合成環狀碳酸酯的新催化劑開發和工藝創新方面。目前國內生產環狀碳酸酯的方法主要有光氣法、酯交換法，大多采用環氧化物與CO2反應合成，因為二氧化碳是一種溫室氣體，同時又是取之不竭的碳資源，其有效的固定與轉化已經成為本世紀最具挑戰性和吸引性的課題之一。環氧化物與CO2在催化劑的作用下反應生產環狀碳酸酯，但是，此類反應是放熱反應，反應放出大量反應熱，以碳酸乙烯酯為例，合成放熱104KJ/mol，熱量及時安全撤出才能保證設備的安全、產品的質量以及催化劑的壽命，因此反應對工藝流程和生產設備要求非常高。此外，現有環狀碳酸酯生產工藝全部采用均相催化劑，反應之后催化劑的脫除以及產品的提純耗時耗能，經濟效益不高。工藝裝置也多采用間歇的釜式反應器，隨著環狀碳酸酯生產規模的擴大，間歇的釜式反應器已經無法滿足大規模的工業生產，大規模生產存在著產物裝置放熱慢，產品收率低，效率低，成本高等問題。
技術實現思路
為克服現有現有的工藝和生產裝置在實際工業化生產中、尤其是大規模生產時存在的缺陷，本專利技術的目的是提供一種制備鏈狀碳酸酯并聯產二元醇的方法。本專利技術的另一目的是提供一種制備鏈狀碳酸酯并聯產二元醇的工藝系統。本專利技術提供的制備鏈狀碳酸酯并聯產二元醇的方法，由環氧化物為起始原料，包括以下步驟：S1：將稀釋與預熱后的環氧化物與CO2反應生成環狀碳酸酯粗品；S2：將步驟S1得到的部分環狀碳酸酯粗品返回步驟S1以稀釋和預熱步驟S1中待反應的環氧化物，剩余的環狀碳酸酯粗品進行精制提純；S3：將精制提純后的環狀碳酸酯與脂肪醇進行酯交換反應得到鏈狀碳酸酯并聯產二元醇，分別進行精制提純即得。上述方法的反應式為：其中，環氧化物(Ⅰ)中，R1、R2分別獨立地表示一個或兩個以下基團：氫、取代或未取代的C1-C5烷基、取代或未取代的C1-C5烯基、取代或未取代的C6-C12芳基，或R1與R2形成C3-C8的環烷基；取代基為一個或多個鹵原子；脂肪醇(Ⅱ)中，R’表示C1-C5的烷基。上述方法中，所述環氧化物選自以下化合物中的一種：所述脂肪醇選自甲醇或乙醇。上述方法的步驟S1中，所述環氧化物預熱后的溫度為60-130℃；優選預熱后的溫度為80-120℃。上述方法的步驟S1中，所述環氧化物與所述CO2于管式反應器內反應，所述管式反應器內的壓力為1-10MPa，溫度為60-180℃，所述CO2與所述環氧化物的進料摩爾比為1-10:1，反應空速為0.1-10h-1；優選地，所述管式反應器內的壓力為1-5MPa，溫度為100-150℃，所述CO2與所述環氧化物的進料摩爾比為1-4:1，反應空速為0.1-2h-1。其中，所述管式反應器內裝填有非均相固體催化劑，裝填形式為固定床或鼓泡床。上述方法的步驟S2中，用于稀釋步驟S1的環氧化物的所述環狀碳酸酯粗品與所述環氧化物的摩爾比為0.5-9:1；優選地，用于稀釋步驟S1的環氧化物的所述環狀碳酸酯粗品與所述環氧化物的摩爾比為1-5:1。上述方法的步驟S2中，精制提純所述環狀碳酸酯粗品的溫度為60-250℃，壓力為0.03-0.1MPa。上述方法的步驟S3中，所述酯交換反應的溫度為50-150℃，壓力為0.1-3MPa。本專利技術提供的制備鏈狀碳酸酯并聯產二元醇的工藝系統，包括以下裝置：環氧化物原料儲罐，用以存放原料環氧化物；管式反應器，其與所述環氧化物原料儲罐相連，用以使環氧化物與CO2于其中反應生成環狀碳酸酯粗品；粗品緩沖罐，其分別與所述管式反應器以及所述環氧化物原料儲罐相連，用以分離所述管式反應器排出的環狀碳酸酯粗品并將部分所述環狀碳酸酯粗品送回所述環氧化物原料儲罐；環狀碳酸酯精制塔，其與所述粗品緩沖罐相連，用以精制所述粗品緩沖罐分離出的環狀碳酸酯粗品；反應精餾塔，其與所述環狀碳酸酯精制塔相連，用以使環狀碳酸酯與脂肪醇發生酯交換反應生成鏈狀碳酸酯與二元醇；鏈狀碳酸酯精制塔，其與所述反應精餾塔相連，用以精制提純所生成的鏈狀碳酸酯得到鏈狀碳酸酯成品；以及二元醇精制提純裝置，其與所述反應精餾塔相連，用以精制提純所生成的二元醇得到二元醇成品。其中，所述二元醇精制提純裝置包括依次相連的二元醇脫輕塔以及二元醇精制塔，所述二元醇脫輕塔與所述反應精餾塔相連，用以脫除二元醇中的脂肪醇，并將脫除的脂肪醇返回所述反應精餾塔。本專利技術提供的方法以及工藝系統具有以下優點：第一，將環氧化物用相應的環狀碳酸酯粗品稀釋后再進行反應，有效解決了大規模工業化生產過程中的反應放熱問題，減緩了放熱量能，有效避免了高濃度的環氧化物反應瞬間大量放熱而造成的飛溫現象，可以使反應進行地更加溫和，平穩可控，提高了設備的安全性。同時，用環狀碳酸酯預熱反應原料在反應器內與催化劑接觸引燃反應，正常的反應溫度靠反應自身放熱即可維持，節省了反應器撤熱系統。第二，采用非均相固體催化劑裝入管式反應器內用于環狀碳酸酯的合成，避免了常規技術中均相催化劑的分離再生，節省了能耗，降低了成本，同時避免了催化劑殘留在產品中，使產品中的雜質更少、更易提純。管式反應器可以及時將反應放熱撤出反應裝置，從而可提供一個恒溫的反應環境。第三，采用反應精餾合成技術和能量集成優化手段生產鏈狀碳酸酯，并有效對產物進行精制提純，使最終鏈狀碳酸酯可達到電池級標準。本專利技術提供的方法以及工藝系統合成連續性強，生產穩定可靠，反應時間短，安全性好，產品收率高、純度好，經濟效益明顯，可進一步擴大鏈狀碳酸酯的工業化生產規模。附圖說明圖1為本專利技術的制備鏈狀碳酸酯并聯產二元醇的工藝系統示意圖。其中，附圖標記說明如下：1、環氧化物原料儲罐；2、管式反應器；3、粗品緩沖罐；4、環狀碳酸酯精制塔；5、反本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備鏈狀碳酸酯并聯產二元醇的方法，由環氧化物為起始原料，包括以下步驟：S1：將稀釋與預熱后的環氧化物與CO2反應生成環狀碳酸酯粗品；S2：將步驟S1得到的部分環狀碳酸酯粗品返回步驟S1以稀釋和預熱步驟S1中待反應的環氧化物，剩余的環狀碳酸酯粗品進行精制提純；S3：將精制提純后的環狀碳酸酯與脂肪醇進行酯交換反應得到鏈狀碳酸酯并聯產二元醇，分別進行精制提純即得。

【技術特征摘要】
1.一種制備鏈狀碳酸酯并聯產二元醇的方法，由環氧化物為起始原
料，包括以下步驟：
S1：將稀釋與預熱后的環氧化物與CO2反應生成環狀碳酸酯粗品；
S2：將步驟S1得到的部分環狀碳酸酯粗品返回步驟S1以稀釋和預熱
步驟S1中待反應的環氧化物，剩余的環狀碳酸酯粗品進行精制提純；
S3：將精制提純后的環狀碳酸酯與脂肪醇進行酯交換反應得到鏈狀碳
酸酯并聯產二元醇，分別進行精制提純即得。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述環氧化物選自以下化合物
中的一種：
所述脂肪醇選自甲醇或乙醇。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟S1中，所述環氧化物預
熱后的溫度為60-130℃。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟S1中，所述環氧化物與
所述CO2于管式反應器內反應，所述管式反應器內的壓力為1-10MPa，溫
度為60-180℃，所述CO2與所述環氧化物的進料摩爾比為1-10:1，反應
空速為0.1-10h-1。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述管式反應器內裝填有非均
相固體催化劑，裝填形式為固定床或鼓泡床。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟S2中，用于稀釋步驟S1
的環氧化物的所述環狀碳酸酯粗品與所述環氧化物的摩爾比為0.5-9:1。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，步驟S2中，精制提純所述環
狀碳酸酯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱建民，劉兆濱，董振鵬，顧曉華，楊子鋒，
申請(專利權)人：奧克化學揚州有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32