CN106748792A - 共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法和装置，所述共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，包括共沸反应精馏塔、分液罐、甲醇提纯塔和隔壁塔。本发明的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，将反应和精馏以及共沸物的分离集成在共沸反应精馏塔内进行，并采用隔壁塔分离碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯三元混合物，节省了能耗，大大简化了工艺流程，节省了设备投资。

Description

共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法和装置

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法和装置。

背景技术

碳酸甲乙酯是一种无色透明可燃液体，与水不互溶，略带乙醇的香味，没有毒性，是一种新兴的、在化工领域中拥有较广阔应用前景的绿色化学品。近年来人们发现碳酸甲乙酯充当锂电池电解质钴酸锂、锰酸锂等的溶剂与其它碳酸酯类物质相比有着显著的优点，当碳酸甲乙酯用作锂电池电解质钴酸锂、锰酸锂等的溶剂时，能够提高锂离子传导的离子电导率，增强锂电池稳定可靠性、安全性能和记忆效应，同时也能延长锂电池的使用时间。近年来随着锂离子电池在各个领域的广泛应用，碳酸甲乙酯的合成工业也得到了迅速的发展。同时碳酸甲乙酯分子同时拥有两种不对称的烷烃基团：甲氧基、乙氧基，从而碳酸甲乙酯具备了碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的部分化学性质，碳酸甲乙酯可以作为原料反应物应用到特殊的有机合成反应中，根据该特殊反应的需求，选择不同的基团参与反应。碳酸甲乙酯与有机化合物具有良好的互溶性，因此碳酸甲乙酯可以与有机溶剂醇、酮和酯均匀混合，同时碳酸甲乙酯也可以应用于香料行业与充当化学中间体溶剂，因此碳酸甲乙酯具有较大的市场。

制备碳酸甲乙酯常用的工艺方法有三种，分别为光气法、氧化羰基法和酯交换法。在光气法制备碳酸二甲酯的过程中，虽然反应物光气、甲醇或者乙醇的转化率较高，但该反应的选择性较差，可能会生成较多的副产物，同时需要大量的甲醇或乙醇，提高了工业成本。此外，副产物氯甲酸甲酯和乙酯有剧毒，会对自然生态***造成严重污染，目前这种方法已经淘汰；羰基法制备碳酸甲乙酯主要以乙醇/酚、氧气和一氧化碳为原料，经过反应生成有机碳酸酯、水的过程。但在该过程中，副反应很多，对于后期的分离提纯增加了难度，同时增加了生产工艺的能耗，设备投入，人员费用等工业成本。另外，由于该过程生产碳酸甲乙酯的选择性不高，因此在应用于化工行业工业化时，拥有很大的局限性。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置。

根据本发明的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，包括共沸反应精馏塔、分液罐、甲醇提纯塔和隔壁塔；所述共沸反应精馏塔自上而下间隔设置有第一进料口、催化剂进料口、第二进料口和第三进料口，所述共沸反应精馏塔的塔顶设置有第一出料口，所述共沸反应精馏塔的塔底设置有第二出料口；所述分液罐上设置有第四进料口与所述第一出料口连通的第五进料口，且所述分液罐上设置有第三出料口和与所述第一进料口连通的第四出料口；所述甲醇提纯塔上设置有与所述第三出料口连通的第六进料口，且所述甲醇提纯塔上设置有第五出料口和与所述第四进料口连通的第六出料口；所述隔壁塔包括初馏段、主塔区、公共精馏段和公共提馏段，所述初馏段设置有与所述第二出料口连通的第七进料口，所述公共提馏段设置有第七出料口，所述主塔区设置有第八出料口，所述公共精馏段设置有与所述第二进料口连通的第九出料口。

根据本发明实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，将反应和精馏以及共沸物的分离集成在共沸反应精馏塔内进行，并采用隔壁塔分离碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯三元混合物，节省了能耗，大大简化了工艺流程，节省了设备投资。

另外，根据本发明上述的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置还包括第一混合器、第二混合器、第三混合器、第一再沸器、第二再沸器、第三再沸器、第四再沸器、第五再沸器、第一压缩机、第二压缩机、第一分流器、第二分流器和冷凝器；所述第一混合器的输出端与所述第一进料口连通，所述第二混合器的输出端与所述第二进料口连通，所述第三混合器的输出端与所述第四进料口连通，所述第一再沸器的输入端与所述第二出料口连通，所述第一再沸器的输出端与所述共沸反应精馏塔塔底连通，所述第二再沸器的输入端与所述第六出料口连通，所述第二再沸器的第二端与所述甲醇提纯塔的塔底连通，所述第三再沸器的输入端与所述第七出料口连通，所述第三再沸器的输出端与所述公共提馏段连通，所述第四再沸器的输入端与所述第一压缩机的输出端和所述甲醇提纯塔的侧线均连通，所述第四再沸器的输出端与所述甲醇提纯塔的侧线和所述第一分流器的输入端均连通，所述第一压缩机的输入端与所述甲醇提纯塔的塔顶连通，所述第一分流器的输出端与所述第五出料口和所述甲醇提纯塔的塔顶均连通，所述第五再沸器的输入端分别所述共沸反应精馏塔的塔底、所述第二压缩机的输出端连通，所述第五再沸器的输出端分别与所述共沸反应精馏塔的塔底、所述第二分流器的输入端连通，所述第二压缩机的输入端与所述第九出料口连通，所述第二分流器的输出端分别与所述第二进料口和所述隔壁塔的公共精馏段连通；所示冷凝器的输入端与所述第一出料口连通，所述冷凝器的第二端与所述第五进料口连通。

进一步地，所述第一压缩机的压缩比为2～5，所述第二压缩机的压缩比为2～5。

进一步地，所述共沸反应精馏塔为板式塔或填料塔，所述甲醇提纯塔为板式塔或填料塔，所述隔壁塔为板式塔或填料塔。

进一步地，所述共沸反应精馏塔的塔板数为30～60，塔内压力为0.05MPa～0.35MPa，塔顶温度为33℃～85℃，塔底温度为80℃～140℃；所述分液罐内的压力为0.05MPa～0.2MPa，温度为30℃～50℃；所述甲醇提纯塔的塔板数为25～50，塔内压力为0.02MPa～0.2MPa，塔顶温度为27℃～82℃，塔底温度为73℃～120℃；所述隔壁塔的初馏段的塔板数为20～45，所述主塔区的塔板数与所述初馏段的塔板数相等，所述公共精馏段的塔板数为5～15，所述公共提馏段的塔板数为4～25，所述隔壁塔的塔内压力为0.05MPa～0.3MPa，塔顶温度为55℃～107℃，塔底温度为114℃～170℃。

本发明的另一个目的在于提出一种共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法。

根据本发明的利用上述的装置生产碳酸甲乙酯的方法，包括如下步骤：将碳酸二甲酯从所述共沸反应精馏塔的第二进料口加入，将乙醇从共沸反应精馏塔的第三进料口加入，将催化剂从所述催化剂进料口加入，使碳酸二甲酯和乙醇在催化剂的作用下进行反应，同时从共沸反应精馏塔的第一进料口向所述反应的反应体系中加入共沸剂正己烷，得到第一混合物和第二混合物；所述第一混合物为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二乙酯的混合物，所述第二混合物为甲醇和正己烷混合物；将所述第一混合物依次经所述第二出料口、所述第七进料口进入所述隔壁塔中进行分离，分别得到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯；将所述第二混合物依次经第一出料口和第五进料口进入分液罐中，并向所述分液罐中加入水以分离出正己烷，并得到第三混合物；第三混合物为甲醇和水的混合物；将所述第三混合物依次经所述第三出料口和所述第六进料口进入所述甲醇提纯塔中进行分离，分别得到水和甲醇。

根据本发明实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法，通过在反应过程中加入正己烷抑制了碳酸二甲酯和甲醇形成共沸物，从而将难分离的碳酸二甲酯和甲醇混合物分离。且分离后的碳酸甲乙酯和副产品碳酸二乙酯、甲醇的质量纯度都大于或等于0.995，大大提高了分离效率。

另外，根据本发明上述实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述正己烷、所述碳酸二甲酯和所述乙醇的摩尔进料比为(1～3):1.1:1，所述催化剂的质量为所述碳酸二甲酯和所述乙醇的质量之和的0.05％～7.5％。

进一步地，所述催化剂至少为甲醇钠、氢氧化钠和乙醇钠中的一种。

进一步地，所述共沸反应精馏塔的塔板数为30～60，塔内压力为0.05MPa～0.35MPa，塔顶温度为33℃～85℃，塔底温度为80℃～140℃；所述分液罐内的压力为0.05MPa～0.2MPa，温度为30℃～50℃；所述甲醇提纯塔的塔板数为25～50，塔内压力为0.02MPa～0.2MPa，塔顶温度为27℃～82℃，塔底温度为73℃～120℃；所述隔壁塔的所述初馏段的塔板数为20～45，所述主塔区的塔板数与所述初馏段的塔板数相等，所述公共精馏段的塔板数为5～15，所述公共提馏段的塔板数为4～25，所述隔壁塔的塔内压力为0.05MPa～0.3MPa，塔顶温度为55℃～107℃，塔底温度为114℃～170℃。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法的流程图；

图3是根据本发明另一个实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1示出了本发明第一个实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置。

根据本发明第一个实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，包括：共沸反应精馏塔100、分液罐200、甲醇提纯塔300和隔壁塔400。

所述共沸反应精馏塔100自上而下间隔设置有第一进料口110、催化剂进料口115、第二进料口120和第三进料口130。所述共沸反应精馏塔100的塔顶设置有第一出料口140，所述共沸反应精馏塔100的塔底设置有第二出料口150。

所述分液罐200上设置有第四进料口210与所述第一出料口140连通的第五进料口220，且所述分液罐200上设置有第三出料口230和与所述第一进料口110连通的第四出料口240。

所述甲醇提纯塔300上设置有与所述第三出料口230连通的第六进料口310，且所述甲醇提纯塔300上设置有第五出料口320和与所述第四进料口210连通的第六出料口330。

所述隔壁塔400包括初馏段401、主塔区402、公共精馏段404和公共提馏段403。所述初馏段401设置有与所述第二出料口150连通的第七进料口410，所述公共提馏段403设置有第七出料口420，所述主塔区402设置有第八出料口430，所述公共精馏段404设置有与所述第二进料口120连通的第九出料口440。

反应时，碳酸二甲酯从共沸反应精馏塔100的第二进料口120加入，乙醇从第三进料口130加入，催化剂从催化剂进料口115加入，碳酸二甲酯和乙醇在催化剂的作用下发生反应，同时从共沸反应精馏塔100的第一进料口110向所述反应的反应体系中加入共沸剂正己烷以抑制碳酸二甲酯和甲醇形成共沸物，得到第一混合物和第二混合物。其中，所述第一混合物为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二乙酯的混合物，所述第二混合物为甲醇和正己烷混合物。

将所述第一混合物依次经所述第二出料口、所述第七进料口进入所述隔壁塔中进行分离，分别得到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯。

将所述第二混合物依次经第一出料口140和第五进料口220进入分液罐200中，并向所述分液罐200中加入水以分离出正己烷，并得到第三混合物。其中，第三混合物为甲醇和水的混合物；

将所述第三混合物依次经所述第三出料口230和所述第六进料口310进入所述甲醇提纯塔300中进行分离，分别得到水和甲醇。

通过隔壁塔400对所述第一混合物进行分离，分别得到碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯。碳酸甲乙酯从第八出料口430流出，碳酸二甲酯通过第九出料口440和第二进料口120流入共沸反应精馏塔100中，碳酸二乙酯从第七出料口420流出。

根据本发明实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，将反应和精馏以及共沸物的分离集成在共沸反应精馏塔内进行，并采用隔壁塔分离碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯三元混合物，节省了能耗，大大简化了工艺流程，节省了设备投资。

图2示出了本发明第一个实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法，与本发明的第一个实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置相对应。

根据本发明第一个实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法，包括以下步骤：

(1)将碳酸二甲酯从所述共沸反应精馏塔100的第二进料口120加入，将乙醇从共沸反应精馏塔100的第三进料口130加入，将催化剂从催化剂进料口115加入，使碳酸二甲酯和乙醇在催化剂的作用下进行反应，同时从共沸反应精馏塔的第一进料口110向所述反应的反应体系中加入共沸剂正己烷，得到第一混合物和第二混合物。

其中，所述第一混合物为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二乙酯的混合物，所述第二混合物为甲醇和正己烷混合物。

(2)将所述第一混合物依次经所述第二出料口150、所述第七进料口410进入所述隔壁塔400中进行分离，分别得到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯。

(3)将所述第二混合物依次经第一出料口140和第五进料口220进入分液罐200中，并向所述分液罐200中加入水以分离出正己烷，并得到第三混合物。

其中，第三混合物为甲醇和水的混合物。

(4)将所述第三混合物依次经所述第三出料口230和所述第六进料口310进入所述甲醇提纯塔300中进行分离，分别得到水和甲醇。

其中，所述第三混合物为正己烷和甲醇，所述第四混合物为水和甲醇。

有利地，所述正己烷、所述碳酸二甲酯和所述乙醇的摩尔进料比为(1～3):1.1:1，所述催化剂的质量为所述碳酸二甲酯和所述乙醇的质量之和的0.05％～7.5％。

有利地，所述催化剂至少为甲醇钠、氢氧化钠和乙醇钠中的一种。

图3示出了本发明第二个实施例的生产碳酸甲乙酯并联产碳酸二乙酯的装置，其在本发明第一个实施例的装置的基础上，增加了一些辅助装置。

具体地，所述装置还包括第一混合器501、第二混合器502、第三混合器503、第一再沸器511、第二再沸器512、第三再沸器513、第四再沸器514、第五再沸器515、第一压缩机531、第二压缩机532、第一分流器541、第二分流器542和冷凝器551。

所述第一混合器501的输出端与所述第一进料口110连通，所述第二混合器502的输出端与所述第二进料口120连通，所述第三混合器503的输出端与所述第四进料口210连通。

所述第一再沸器511的输入端与所述第二出料口150连通，所述第一再沸器511的输出端与所述共沸反应精馏塔100塔底连通，所述第二再沸器512的输入端与所述第六出料口330连通，所述第二再沸器512的第二端与所述甲醇提纯塔300的塔底连通，所述第三再沸器513的输入端与所述第七出料口420连通，所述第三再沸器513的输出端与所述公共提馏段403连通，所述第四再沸器514的输入端与所述第一压缩机531的输出端和所述甲醇提纯塔300的侧线均连通，所述第四再沸器514的输出端与所述甲醇提纯塔300的侧线和所述第一分流器541的输入端均连通，所述第一压缩机531的输入端与所述甲醇提纯塔300的塔顶连通，所述第一分流器541的输出端与所述第五出料口320和所述甲醇提纯塔300的塔顶均连通，所述第五再沸器515的输入端分别所述共沸反应精馏塔100的塔底、所述第二压缩机的输出端连通，所述第五再沸器的输出端分别与所述共沸反应精馏塔的塔底、所述第二分流器的输入端连通，所述第二压缩机532的输入端与所述第九出料口440连通，所述第二分流器542的输出端分别与所述第二进料口120和所述隔壁塔的公共精馏段404连通。所述冷凝器551的输入端与所述第一出料口140连通，所述冷凝器的第二端与所述第五进料口220连通。

在本发明的第二个实施例中，甲醇提纯塔和隔壁塔均将热泵技术和中间再沸器技术集成利用，不仅简化了工艺流程，而且降低了设备投资和能耗。

有利地，所述第一压缩机531的压缩比为2～5，所述第二压缩机532的压缩比为2～5。

有利地，所述共沸反应精馏塔100为板式塔或填料塔，所述甲醇提纯塔300为板式塔或填料塔，所述隔壁塔400为板式塔或填料塔。

在本发明的第二个实施例中，所述共沸反应精馏塔100的塔板数为30～60，塔内压力为0.05MPa～0.35MPa，塔顶温度为33℃～85℃，塔底温度为80℃～140℃；所述分液罐200内的压力为0.05MPa～0.2MPa，温度为30℃～50℃；所述甲醇提纯塔300的塔板数为25～50，塔内压力为0.02MPa～0.2MPa，塔顶温度为27℃～82℃，塔底温度为73℃～120℃；所述隔壁塔400包括初馏段401、主塔区402、公共精馏段404和公共提馏段403，所述初馏段401的塔板数为20～45，所述主塔区402的塔板数与所述初馏段401的塔板数相等，所述公共精馏段404的塔板数为5～15，所述公共提馏段403的塔板数为4～25，所述隔壁塔400的塔内压力为0.05MPa～0.3MPa，塔顶温度为55℃～107℃，塔底温度为114℃～170℃。

反应时，在共沸反应精馏塔100中，反应段覆盖了整个塔区域，碳酸二甲酯物流和从隔壁塔400中循环回来的碳酸二甲酯经过第二混合器502混合后为碳酸二甲酯进料从共沸反应精馏塔100中部加入，乙醇物流从塔下部加入，共沸剂正己烷和从分液罐200中循环回来的正己烷经过第一混合器501混合后为正己烷进料从共沸反应精馏塔100塔顶加入，塔顶甲醇和正己烷混合物的蒸汽经过冷凝器551冷凝后进入分液罐200。

甲醇和正己烷的混合物在萃取剂水的作用下进行液液分离，轻组分正己烷物流循环回共沸反应精馏塔100利用，甲醇和水的混合物进入甲醇提纯塔300进行分离。

甲醇提纯塔300没有冷凝器，塔顶蒸汽经过压缩机压缩后，为第四再沸器514提供热源，之后经过减压阀降温降压和第一分流器541分流后，一部分甲醇作为塔顶回流，另一部分甲醇作为塔顶产品采出，塔底分离得到的水和补充萃取剂水混合后进入分液罐200利用。

共沸反应精馏塔100塔底物流进入隔壁塔400进行分离，塔顶无冷凝器，顶部蒸汽经过压缩机压缩后为共沸反应精馏塔100第五再沸器515提供热源，之后经过减压阀降温降压，再经过第二分流器542分流后，一部分碳酸二甲酯作为塔顶回流，另一部分循环回共沸反应精馏塔100进行利用。隔壁塔400侧线得到高纯度的碳酸甲乙酯，塔底得到高纯度的碳酸二乙酯。

下面通过具体的实施例详细描述本发明。

实施例1

本发明的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法，共沸反应精馏塔中催化剂为甲醇钠，正己烷物流、碳酸二甲酯和乙醇以1:1.1:1的摩尔比分别进入共沸反应精馏塔的顶部、中部和中下部，共沸精馏塔塔顶蒸汽经过冷凝器冷凝后进入分液罐。

分液罐加入萃取剂水进行液液分离，轻组分正己烷物流循环回共沸反应精馏塔利用，甲醇和水的混合物进入甲醇提纯塔进行分离得到甲醇和水，塔底分离得到的水和补充萃取剂水混合后进入分液罐利用。共沸反应精馏塔塔底得到的碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二乙酯的混合物物流进入隔壁塔进行分离，塔顶得到碳酸二甲酯循环回共沸反应精馏塔利用，侧线得到高纯度的碳酸甲乙酯，塔底得到高纯度的碳酸二乙酯。

共沸反应精馏塔为板式塔，总理论板数为30块，反应段为全塔区域，操作压力为0.05MPa，塔顶温度为33℃，塔底温度为80℃，分液罐的操作压力为0.05MPa，温度为30℃。甲醇提纯塔为板式塔，总理论板数为25块，操作压力为0.02MPa，塔顶温度为27℃，塔底温度为73℃。第一压缩机的压缩比为2，物流抽出位置为甲醇提纯塔第20块，抽出量为抽出位置处塔板液相量的1/3。隔壁塔为填料塔，初馏段塔板数为20块，主塔区的理论板数与初馏段相等，公共精馏段的理论板数为5块，公共提馏段的理论板数为4块，操作压力为0.05MPa，塔顶温度为55℃，塔底温度为114℃，侧线碳酸甲乙酯物流采出位置为主塔区第10块塔板。第二压缩机的压缩比为2。

碳酸甲乙酯物流和碳酸二乙酯物流以及甲醇物流组成如表1所示。

表1实施例1中甲醇、碳酸二乙酯物流、碳酸甲乙酯物流中各组分质量纯度

从结果中可以看出，产品碳酸甲乙酯的质量纯度为0.9950，副产物甲醇和碳酸二乙酯的质量纯度均为0.9950。

实施例2

与实施例1中所述工艺流程相同，不同之处在于共沸反应精馏塔中催化剂为氢氧化钠，正己烷物流、碳酸二甲酯和乙醇以1.5:1.1:1的摩尔比分别进入共沸反应精馏塔的顶部、中部和中下部。

共沸反应精馏塔为填料塔，总理论板数为41块，反应段为全塔区域，操作压力为0.1MPa，塔顶温度为50℃，塔底温度为95℃，分液罐的操作压力为0.11MPa，温度为41℃。甲醇提纯塔为填料塔，总理论板数为35块，操作压力为0.12MPa，塔顶温度为42℃，塔底温度为99℃。第一压缩机的压缩比为3.5，物流抽出位置为甲醇提纯塔第30块，抽出量为抽出位置处塔板液相量的2/5。隔壁塔为板式塔，初馏段塔板数为34块，主塔区的理论板数与初馏段相等，公共精馏段的理论板数为9块，公共提馏段的理论板数为13块，操作压力为0.12MPa，塔顶温度为80℃，塔底温度为124℃，侧线采出位置为主塔区第18块塔板，第二压缩机的压缩比为3。

碳酸甲乙酯物流和碳酸二乙酯物流以及甲醇物流组成如表2所示。

表2实施例2中碳酸甲乙酯物流、碳酸二乙酯物流、甲醇物流中各组分质量纯度

从结果中可以看出，产品碳酸甲乙酯的质量纯度为0.9960，副产物甲醇的质量纯度为0.9970，碳酸二乙酯的质量纯度为0.9950。

实施例3

与实施例1中所述工艺流程相同，不同之处在于共沸反应精馏塔中催化剂为乙醇钠，正己烷物流、碳酸二甲酯和乙醇以2.5:1.1:1的摩尔比分别进入共沸反应精馏塔的顶部、中部和中下部。

共沸反应精馏塔为板式塔，总理论板数为51块，反应段为全塔区域，操作压力为0.2MPa，塔顶温度为68℃，塔底温度为117℃，分液罐的操作压力为0.15MPa，温度为43℃。甲醇提纯塔为板式塔，总理论板数为42块，操作压力为0.17MPa，塔顶温度为71℃，塔底温度为112℃。第一压缩机的压缩比为4，物流抽出位置为甲醇提纯塔第37块，抽出量为抽出位置处塔板液相量的1/2。隔壁塔为板式塔，初馏段塔板数为39块，主塔区的理论板数与初馏段相等，公共精馏段的理论板数为13块，公共提馏段的理论板数为20块，操作压力为0.25MPa，塔顶温度为95℃，塔底温度为148℃，侧线采出位置为主塔区第19块塔板。第二压缩机的压缩比为3.6。

碳酸甲乙酯物流和碳酸二乙酯物流以及甲醇物流组成如表3所示。

表3实施例3中碳酸甲乙酯物流、碳酸二乙酯物流、甲醇物流中各组分质量纯度

从结果中可以看出，产品碳酸甲乙酯的质量纯度为0.9951，副产物甲醇的质量纯度为0.9955，碳酸二乙酯的质量纯度为0.9960。

实施例4

与实施例1中所述工艺流程相同，不同之处在于共沸反应精馏塔中催化剂为甲醇钠，正己烷物流、碳酸二甲酯和乙醇以3:1.1:1的摩尔比分别进入共沸反应精馏塔的顶部、中部和中下部。

共沸反应精馏塔为板式塔，总理论板数为60块，反应段为全塔区域，操作压力为0.35MPa，塔顶温度为85℃，塔底温度为140℃，分液罐的操作压力为0.2MPa，温度为50℃。甲醇提纯塔为板式塔，总理论板数为50块，操作压力为0.2MPa，塔顶温度为82℃，塔底温度为120℃。第一压缩机的压缩比为5，物流抽出位置为甲醇提纯塔第45块，抽出量为抽出位置处塔板液相量的3/5。隔壁塔为板式塔，初馏段塔板数为45块，主塔区的理论板数与初馏段相等，公共精馏段的理论板数为15块，公共提馏段的理论板数为25块，操作压力为0.3MPa，塔顶温度为107℃，塔底温度为170℃，侧线采出位置为主塔区第25块塔板。第二压缩机的压缩比为5。

碳酸甲乙酯物流和碳酸二乙酯物流以及甲醇物流组成如表4所示。

表4实施例4中碳酸甲乙酯物流、碳酸二乙酯物流、甲醇物流中各组分质量纯度

从结果中可以看出，产品碳酸甲乙酯的质量纯度为0.9970，副产物甲醇的质量纯度为0.9960，碳酸二乙酯的质量纯度为0.9970。

根据本发明实施例的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法和装置，将反应和精馏以及共沸物的分离集成在一个塔内进行，采用隔壁塔分离碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯三元混合物，节省了能耗，大大简化了工艺流程，节省了设备投资，且产物的纯度很高。此外，甲醇提纯塔和隔壁塔均将热泵技术和中间再沸器技术集成利用，降低了设备投资和能耗。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，其特征在于，包括共沸反应精馏塔、分液罐、甲醇提纯塔和隔壁塔；

所述共沸反应精馏塔自上而下间隔设置有第一进料口、催化剂进料口、第二进料口和第三进料口，所述共沸反应精馏塔的塔顶设置有第一出料口，所述共沸反应精馏塔的塔底设置有第二出料口；

所述分液罐上设置有第四进料口与所述第一出料口连通的第五进料口，且所述分液罐上设置有第三出料口和与所述第一进料口连通的第四出料口；

所述甲醇提纯塔上设置有与所述第三出料口连通的第六进料口，且所述甲醇提纯塔上设置有第五出料口和与所述第四进料口连通的第六出料口；

所述隔壁塔包括初馏段、主塔区、公共精馏段和公共提馏段，所述初馏段设置有与所述第二出料口连通的第七进料口，所述公共提馏段设置有第七出料口，所述主塔区设置有第八出料口，所述公共精馏段设置有与所述第二进料口连通的第九出料口。

2.根据权利要求1所述的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，其特征在于，还包括第一混合器、第二混合器、第三混合器、第一再沸器、第二再沸器、第三再沸器、第四再沸器、第五再沸器、第一压缩机、第二压缩机、第一分流器、第二分流器和冷凝器；

所述第一混合器的输出端与所述第一进料口连通，所述第二混合器的输出端与所述第二进料口连通，所述第三混合器的输出端与所述第四进料口连通，所述第一再沸器的输入端与所述第二出料口连通，所述第一再沸器的输出端与所述共沸反应精馏塔塔底连通，所述第二再沸器的输入端与所述第六出料口连通，所述第二再沸器的第二端与所述甲醇提纯塔的塔底连通，所述第三再沸器的输入端与所述第七出料口连通，所述第三再沸器的输出端与所述公共提馏段连通，所述第四再沸器的输入端与所述第一压缩机的输出端和所述甲醇提纯塔的侧线均连通，所述第四再沸器的输出端与所述甲醇提纯塔的侧线和所述第一分流器的输入端均连通，所述第一压缩机的输入端与所述甲醇提纯塔的塔顶连通，所述第一分流器的输出端与所述第五出料口和所述甲醇提纯塔的塔顶均连通，所述第五再沸器的输入端分别所述共沸反应精馏塔的塔底、所述第二压缩机的输出端连通，所述第五再沸器的输出端分别与所述共沸反应精馏塔的塔底、所述第二分流器的输入端连通，所述第二压缩机的输入端与所述第九出料口连通，所述第二分流器的输出端分别与所述第二进料口和所述隔壁塔的公共精馏段连通；所示冷凝器的输入端与所述第一出料口连通，所述冷凝器的第二端与所述第五进料口连通。

3.根据权利要求2所述的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，其特征在于，所述第一压缩机的压缩比为2～5，所述第二压缩机的压缩比为2～5。

4.根据权利要求1-3任一项所述的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，其特征在于，所述共沸反应精馏塔为板式塔或填料塔，所述甲醇提纯塔为板式塔或填料塔，所述隔壁塔为板式塔或填料塔。

5.根据权利要求4所述的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的装置，其特征在于，所述共沸反应精馏塔的塔板数为30～60，塔内压力为0.05MPa～0.35MPa，塔顶温度为33℃～85℃，塔底温度为80℃～140℃；

所述分液罐内的压力为0.05MPa～0.2MPa，温度为30℃～50℃；

所述甲醇提纯塔的塔板数为25～50，塔内压力为0.02MPa～0.2MPa，塔顶温度为27℃～82℃，塔底温度为73℃～120℃；

所述隔壁塔的初馏段的塔板数为20～45，所述主塔区的塔板数与所述初馏段的塔板数相等，所述公共精馏段的塔板数为5～15，所述公共提馏段的塔板数为4～25，所述隔壁塔的塔内压力为0.05MPa～0.3MPa，塔顶温度为55℃～107℃，塔底温度为114℃～170℃。

6.利用如权利要求1-5任一项所述的装置生产碳酸甲乙酯的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将碳酸二甲酯从所述共沸反应精馏塔的第二进料口加入，将乙醇从所述第三进料口加入，将催化剂从所述催化剂进料口加入，使碳酸二甲酯和乙醇在催化剂的作用下进行反应，同时从共沸反应精馏塔的第一进料口向所述反应的反应体系中加入共沸剂正己烷，得到第一混合物和第二混合物；所述第一混合物为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二乙酯的混合物，所述第二混合物为甲醇和正己烷混合物；

将所述第一混合物依次经所述第二出料口、所述第七进料口进入所述隔壁塔中进行分离，分别得到碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯；

将所述第二混合物依次经第一出料口和第五进料口进入分液罐中，并向所述分液罐中加入水以分离出正己烷，并得到第三混合物；第三混合物为甲醇和水的混合物；

将所述第三混合物依次经所述第三出料口和所述第六进料口进入所述甲醇提纯塔中进行分离，分别得到水和甲醇。

7.根据权利要求6所述的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法，其特征在于，所述正己烷、所述碳酸二甲酯和所述乙醇的摩尔进料比为(1～3):1.1:1，所述催化剂的质量为所述碳酸二甲酯和所述乙醇的质量之和的0.05％～7.5％。

8.根据权利要求6所述的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法，其特征在于，所述催化剂至少为甲醇钠、氢氧化钠和乙醇钠中的一种。

9.根据权利要求6所述的共沸反应精馏法生产碳酸甲乙酯的方法，其特征在于，所述共沸反应精馏塔的塔板数为30～60，塔内压力为0.05MPa～0.35MPa，塔顶温度为33℃～85℃，塔底温度为80℃～140℃；

所述分液罐内的压力为0.05MPa～0.2MPa，温度为30℃～50℃；

所述甲醇提纯塔的塔板数为25～50，塔内压力为0.02MPa～0.2MPa，塔顶温度为27℃～82℃，塔底温度为73℃～120℃；

所述隔壁塔的所述初馏段的塔板数为20～45，所述主塔区的塔板数与所述初馏段的塔板数相等，所述公共精馏段的塔板数为5～15，所述公共提馏段的塔板数为4～25，所述隔壁塔的塔内压力为0.05MPa～0.3MPa，塔顶温度为55℃～107℃，塔底温度为114℃～170℃。