一種制備碳酸二乙酯并聯產二元醇的方法以及工藝系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及化工產品生產領域，具體設及一種制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方 法W及工藝系統。
【背景技術】
[0002] 碳酸二乙醋的分子結構中含有乙基、乙氧基、幾基和幾乙氧基，因此化學性質非常 活潑，可與醋、醇、酪、胺等化合物反應，是重要的有機合成中間體，具有很高的工業應用價 值。碳酸二乙醋也可用作溶劑，用作裡電池電解液溶劑或表面活性劑等，另外，碳酸二乙醋 還可W作為二甲基叔下基酸的替代品之一，作為汽油和柴油機燃料的含氧添加劑，提高汽 油的燃燒性能，減少污染物的排放，因此，碳酸二乙醋作為新一代的汽油添加劑有廣闊的應 用前景，更具有競爭優勢，運些年來運方面的研究越來越受到人們重視。
[0003] 碳酸二乙醋有多種制備方法，主要包括光氣法、氧化幾基化法、醋交換法等。傳統 路線光氣法，因路線長，原料劇毒，副產物腐蝕設備，對環境存在嚴重污染等缺點已被淘汰。 非光氣法的生產方法主要有乙醇氧化幾化法和醋交換法。乙醇氧化幾化法反應中氧氣和一 氧化碳、乙醇同時作原料，反應存在著一定的危險性，一氧化碳有一定的爆炸極限濃度范 圍，如果控制不妥，容易引起爆炸，因此該法的危險性可想而知，同時反應副產物水和產物 碳酸二乙醋形成共沸物，對產品分離過程都是不利的。
[0004] 現有的醋交換法工藝是W碳酸二甲醋與乙醇為原料，在一定溫度和壓力下生產碳 酸二乙醋，同時副產碳酸甲乙醋和甲醇。分S步進行，即在催化劑作用下，
[0005] (1)環狀碳酸醋與甲醇醋交換首先合成碳酸二甲醋；
[0006]
[0007] 3醇；
[000引
[0009] 3醇；
[0010]
[0011] 該路線第(3)步碳酸甲乙醋和乙醇醋交換反應平衡常數比較小，反應難W進行，屬 于控制步驟，碳酸二乙醋的收率很低，并且副產大量的碳酸甲乙醋，整個工藝路線比較長， 合成步驟比較復雜。同時還需要處理好=組共沸物的分離精制問題，其中（1)碳酸二甲醋與 甲醇、（2)碳酸二甲醋與乙醇、（3)碳酸甲乙醋與乙醇共沸，另外碳酸二甲醋與碳酸甲乙醋、 碳酸二乙醋=種物質雖然不共沸，但沸點接近不易分離，造成整個分離過程費時耗能，成本 很高，對大規模工業化生產非常不利。
【發明內容】
[0012] 為克服現有技術中碳酸二乙醋生產的不足，本發明的一個目的是提供一種制備碳 酸二乙醋并聯產二元醇的方法，反應路線短、產率高、目標產品易于分離。
[0013] 本發明的另一個目的是提供一種制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的工藝系統，可用 于實施所述制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法。
[0014] 本發明提供的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法，由通式（I)所示的環狀碳酸 醋與乙醇在堿性催化劑存在下通過醋交換反應制得，
[0015]
[0016] 其中，R可選自H、C出、C出Cl、C4曲或Cs也中的一種。
[0017] 鵬々搶脈的脈立加下.
[001 引
[0019] 在本發明所述的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法中，所述環狀碳酸醋與所述 乙醇的摩爾比為1:1-16,所述醋交換反應的反應溫度為40-150°C，反應壓力為0. l-3MPa。優 選地，所述環狀碳酸醋與所述乙醇的摩爾比為1:10-16,所述醋交換反應的反應溫度為120-150°C，反應壓力為常壓。
[0020] 在本發明所述的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法中，所述堿性催化劑包括主 催化劑W及助催化劑，所述主催化劑和所述助催化劑的摩爾比為1-5:1，所述堿性催化劑的 用量按摩爾計為所述環狀碳酸醋的0.1-10%。
[0021] 在本發明所述的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法中，所述主催化劑選自堿金 屬的面化物、氨氧化物或碳酸鹽、甲醇鋼、乙醇鋼中的一種或多種;所述助催化劑選自季氮、 季憐為陽離子，面素、氨氧根或碳酸根為陰離子的離子液體。所述催化劑穩定高效，可重復 使用。
[0022] 優選地，所述主催化劑選自氨氧化鐘;所述助催化劑選自四乙基漠化錠。
[0023] 在本發明所述的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法中，還包括W下步驟：
[0024] SI:采出所述醋交換反應生成的碳酸二乙醋W及未反應的乙醇進行乙醇回收，回 收的乙醇返回至所述醋交換反應步驟；W及
[0025] S2:將經過步驟Sl處理的碳酸二乙醋依次進行精制處理、脫水處理得到碳酸二乙 醋成品。
[00%]在本發明所述的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法中，所述乙醇回收的溫度為 60-130°C，壓力為0.01-3MPa。
[0027]在本發明所述的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法中，所述步驟S2中，所述精 制處理的溫度為60-130°C，優選為110-130°C，壓力為0.01-3MPa。
[00%]在本發明所述的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法中，還包括W下步驟：
[0029] Tl:將所述醋交換反應生成的二元醇進行脫除乙醇處理，脫除的乙醇返回至所述 醋交換反應步驟;W及
[0030] T2:將經過步驟Tl處理的二元醇進行精制處理得到二元醇成品。
[0031] 在本發明所述的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法中，所述步驟Tl中，脫除乙 醇時的溫度為50-160°C，壓力為0.01-lMPa。
[0032] 在本發明所述的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法中，所述步驟T2中，所述精 制處理的溫度為120-160°C，壓力為0.01-0.1 MPa。
[0033] 本發明還提供了一種制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的工藝系統，包括W下裝置：
[0034] 反應精饋塔，用W使環狀碳酸醋與乙醇在堿性催化劑存在下發生醋交換反應生成 碳酸二乙醋W及二元醇；
[0035] 乙醇回收塔，其與所述反應精饋塔相連，用W回收所述反應精饋塔中未反應的乙 醇，并將其返回所述反應精饋塔；
[0036] 碳酸二乙醋精制塔，其與所述乙醇回收塔相連，用W精制碳酸二乙醋；
[0037] 碳酸二乙醋脫水塔，其與所述碳酸二乙醋精制塔相連，用W對碳酸二乙醋進行脫 水處理得到碳酸二乙醋成品；
[0038] 二元醇脫輕塔，其與所述反應精饋塔相連，用W脫除所生成的二元醇中的乙醇，并 將脫除的乙醇返回所述反應精饋塔;W及
[0039] 二元醇精制塔，其與所述二元醇脫輕塔相連，用W精制所述二元醇得到二元醇成 品。
[0040] 本發明提供的制備方法由環狀碳酸醋與乙醇通過醋交換合成碳酸二乙醋并聯產 二元醇，一步合成、路線短、工藝簡單、反應溫和，同時此反應路線可W有效避免共沸物的存 在，產物易于分離，能耗成本低，因此具有良好的工業化應用前景。
[0041] 本發明提供的工藝系統采用的設備簡單、成本低，可連續、高效運行，能夠生產電 池級的高標準碳酸二乙醋產品并能聯產二元醇類化工產品，能夠為碳酸二乙醋產業帶來良 好的發展前景和巨大的經濟效益。
【附圖說明】
[0042] 圖1為本發明所述制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的工藝系統示意圖。
[0043] 其中，附圖標記說明如下：1、反應精饋塔;2、乙醇回收塔;3、碳酸二乙醋精制塔;4、 碳酸二乙醋脫水塔;5、二元醇脫輕塔;6、二元醇精制塔。
【具體實施方式】
[0044] 本發明提供的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的方法可通過醋交換反應一步完成， 醋交換反應的反應式如下：
[0045]
[0046] 其中，R可選自H、C出、C出Cl、C姐9、C6也中的一種。
[0047] 上述醋交換反應產生的碳酸二乙醋和二元醇不發生共沸，易于分離，可分別加 W 精制得到可利用的工業品。
[0048] 如圖1所示，本發明提供的制備碳酸二乙醋并聯產二元醇的工藝系統包括反應精 饋塔1、乙醇回收塔2、碳酸二乙醋精制塔3、碳酸二乙醋脫水塔4、二元醇脫輕塔5W及二元醇 精制塔6。
[0049] 反應精饋塔1的反應區上部為環狀碳酸醋進料區，下部為乙醇進料區，反應物料按 照特定配比進入反應精饋塔1中進行醋交換反應生成碳酸二乙醋W及二元醇。從反應精饋 塔1的塔頂采出生成的碳酸二乙醋和未反應完全的原料乙醇送入乙醇回收塔2,從乙醇回收 塔2的塔頂采出低沸點乙醇，返回反應精饋塔1作為反應原料重新參加反應。反應精饋塔1的 塔頂采出了過量的原料乙醇和全部的碳酸二乙醋產物，基于W下兩點原因而設計：（1)因為 環狀碳酸醋與乙醇的反應是可逆反應，反應產物碳酸二乙醋的及時分離可W有效推動反應 朝正方向進行，打破反應平衡，提高環狀碳酸醋的轉化率，縮短反應時間，可W有效避免在 常規的蓋式反應器中達到反應平衡后環狀碳酸醋轉化率低的問題。（2)因為乙醇沸點較低， 比較容易從反應精饋塔的塔頂蒸出，塔頂采出過量的乙醇通過乙醇回收塔2返回反應精饋 塔1重新進行反應，可W解決反應原料乙醇蒸出而造成反應無法向正方向進行、環狀碳酸醋 轉化率降低的問題，從而可W使環狀碳酸醋完全轉化。
[0050] 從乙醇回收塔2的塔底采出碳酸二乙醋和微量的二元醇送入碳酸二乙醋精制塔3 進行精制處理，然后從碳酸二乙醋精制塔3的塔頂采出純度99.99%的碳酸二乙醋，然后送 入碳酸二乙醋脫水塔4進行脫水處理，碳酸二乙醋精制塔3中的微量二元醇送到后續的二元 醇脫輕塔5之中。經過碳酸二乙醋脫水塔4的脫水處理后，最終碳酸二乙醋中水份含量小于 20ppm，可達到電池級標準。另外，從反應精饋塔1的塔底采出產物二元醇和少量未反應完全 的原料乙醇送入二元醇脫輕塔5之中，從二元醇脫輕塔5的塔頂采出乙醇作為原料返回反應 精饋塔1重新參加反應。從二元醇脫輕塔5的塔底采出二元醇、二元醇夾帶的催化劑和微量 重組分進入二元醇精制塔6,最終從二元醇精制塔6的塔頂采出純度99.9%的二元醇產品， 塔底采出催化劑再生使用。
[0051] 在本發明的實施方式中，上述醋交換反應中的反應溫度可W為40-150°C，反應壓 力可W為〇.l-3MPa;環狀碳酸醋與乙醇的摩爾比可W為1:1-16。在一個優選的實施方式中， 醋交換反應中的反應溫度可W為120-150°C。在一個優選的實施方式中，醋交換反應中的反 應壓力可W為常壓。在一個優選的實施方式中，醋交換反應中，環狀碳酸醋與乙醇的摩爾比 可 W 為1:10-16