一种环状碳酸酯制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种环状碳酸酯制备装置，涉及环状碳酸酯合成技术领域，包括反应釜和催化剂网板，反应釜的顶部设置有用于通入环氧化物的进液口和用于通入二氧化碳的进气口；反应釜的内部设置有催化剂网板，催化剂网板上用于铺设催化剂，催化剂能够催化环氧化物和二氧化碳进行环加成反应生成环状碳酸酯，反应生成的环状碳酸酯能够通过催化剂网板的网孔并进入反应釜的底部，反应釜的底部设置有环状碳酸酯的出料口；反应釜设置有能够对反应釜的内部温度进行控制的温度控制系统。本实用新型专利技术适用于非均相催化剂，在反应过程中，催化剂表面不会产生大量热量聚集效应，移热效率高，并且能够保持催化剂的高活性，提高反应效率。提高反应效率。提高反应效率。

【技术实现步骤摘要】
一种环状碳酸酯制备装置


[0001]本技术涉及环状碳酸酯合成
，特别是涉及一种环状碳酸酯制备装置。

技术介绍

[0002]有机碳酸酯是一类绿色化学品，广泛用于有机溶剂、洗涤剂、锂电池电解液、燃料添加剂等多个领域。以廉价易得、环境友好及可再生的二氧化碳作为羰基源构建高值化环状碳酸酯是目前主要的工业生产方式，代表着绿色化工的重要部分。
[0003]目前，工业上利用CO2为羰基源制备环状碳酸酯主要通过环氧化物与CO2的环加成反应。该反应的机理是，使用亲电体活化环氧化物，然后在亲核试剂协同催化下，分别发生环氧化物开环、亲核进攻CO2分子、最后通过分子内关环反应得到环状碳酸酯产物并完成催化剂再生。至今，发展的反应催化活性组分主要为：碱金属盐、季铵(鏻)盐、有机碱、碱性氧化物、过渡金属配合物和离子液体等(Curr.Org.Chem.2015，19，681；J.Catal.2016，37，826)。目前已经工业化的CO2和环氧化物制备环状碳酸酯的过程主要有两种催化体系：聚乙二醇/碘化钾体系和季铵盐体系。前者在反应过程中会生成单质碘，造成成品发黄，产品质量下降；而后者在反应过程中需要的压力较高，对生产操作的安全性、设备耐压性能的要求较高，设备成本高。近二十年来，环加成反应基础研究方面取得了重要进展，但在实际生产工艺中，仍采用季铵盐作为催化剂。催化剂使用量大，反应效率不高，且需要较高的反应压力(如5
‑
8MPa，120
‑
180℃)；尽管研究中已经发展了高效的催化剂，但它们主要是以金属作为活化中心的有机载体催化剂类型，成本高，难以规模化使用。另外，该反应为放热反应，使用高活性催化剂，反应短时间内将放出大量热量，及时移热难度很大，温度不能及时得到控制，催化剂结构容易遭到破坏，从而失活。即使是发展超高效的催化剂，实际过程大多数也会面临温度维稳的挑战。因此，发展工业过程便于调控条件下的高效催化剂才是技术开发中最亟需的研究工作。
[0004]近几年，发展了不少非均相催化剂，虽然整体上活性低于均相催化剂，但其具有廉价易得、结构易调和易于回收的独特优点。如果将这两者的优点进行有效整合，发展廉价高效的非均相催化体系，就能在根本上改变非均相催化剂催化效率低的现状。虽然近些年也发展了不少新策略，但截至目前，所有高效均相和非均相催化剂均未能应用于工业过程。
[0005]针对高效催化剂容易产生热量聚集效应以及非均相催化剂活性不够高的问题，本技术涉及一种新型催化合成反应装置，区别于传统的间歇釜式反应器，既体现了传统釜式反应器高效的特点，同时还兼具固定床反应器催化剂连续催化的特色，在提升反应效率、避免热量聚集以及简易产物分离等方面进行全面创新，助力低成本新高效合成工业生产方案的开发。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是提供一种环状碳酸酯制备装置，以解决上述现有技术存在的
问题，适用于非均相催化剂，在反应过程中，催化剂表面不会产生大量热量聚集效应，移热效率高，并且能够保持催化剂的高活性，提高反应效率。
[0007]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0008]本技术提供一种环状碳酸酯制备装置，包括反应釜和催化剂网板，所述反应釜的顶部设置有进液口和进气口，所述进液口用于通入环氧化物，所述进气口用于通入二氧化碳；所述反应釜的内部设置有所述催化剂网板，所述催化剂网板上用于铺设催化剂，所述催化剂能够催化所述环氧化物和所述二氧化碳进行环加成反应生成环状碳酸酯，反应生成的所述环状碳酸酯能够通过所述催化剂网板的网孔并进入所述反应釜的底部，所述反应釜的底部设置有出料口，所述出料口用于所述环状碳酸酯的出料；所述反应釜设置有温度控制系统，所述温度控制系统能够对所述反应釜的内部温度进行控制。
[0009]优选的，所述反应釜的内部从上到下设置有若干层所述催化剂网板。
[0010]优选的，所述反应釜的内部设置有搅拌器，所述搅拌器包括搅拌轴、搅拌叶片和第一动力部件，所述搅拌轴的一端伸入所述反应釜底部并与所述搅拌叶片连接，所述搅拌轴的另一端与所述第一动力部件连接，所述第一动力部件能够驱动所述搅拌轴转动，从而带动所述搅拌叶片转动。
[0011]优选的，所述催化剂网板上开设有中心孔，所述搅拌轴穿过所述中心孔，并与所述催化剂网板连接，所述搅拌轴能够带动所述催化剂网板转动；
[0012]所述催化剂网板的内边缘沿所述中心孔的周向设置有第一挡板，所述催化剂网板的外边缘沿周向设置有第二挡板。
[0013]优选的，所述催化剂网板包括两个对称设置的半圆形网板，两个所述半圆形网板通过连接轴转动连接，且所述连接轴沿所述搅拌轴的径向安装于所述搅拌轴上；两个所述半圆形网板的连接处还通过若干卡扣进行固定。
[0014]优选的，所述进液口连接有进液管路，所述进液管路用于将所述环氧化物输送至所述反应釜中，所述进液管路上设置有计量进料泵和喷嘴，所述计量进料泵能够对进入所述反应釜的所述环氧化物进行计量和加压，所述喷嘴能够将所述环氧化物分散喷射至所述反应釜中。
[0015]优选的，所述温度控制系统包括加热系统，所述加热系统包括加热套，所述加热套套设在所述反应釜的外壁，所述加热套的内部设置有电加热装置，所述电加热装置通电后能够加热所述反应釜。
[0016]优选的，所述加热系统还包括热电偶和温度控制器，所述热电偶分别与所述反应釜和所述温度控制器连接，所述热电偶能够测量所述反应釜的内部温度并将温度数据通过电信号传递给所述温度控制器，所述温度控制器与所述电加热装置连接，能够控制所述电加热装置的加热温度。
[0017]优选的，所述出料口连接有出料管路，所述出料管路用于输出所述环状碳酸酯，所述出料管路上设置有采样口。
[0018]优选的，所述催化剂网板的网孔的直径范围为0.5μm～10μm。
[0019]本技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0020]本技术提供的环状碳酸酯制备装置，适用于非均相催化剂，在反应过程中，反应温度下，原料蒸汽和二氧化碳在催化剂表面反应，移热效率高，不会产生大量热量聚集效
应；并且本技术的反应产物状态为液态，反应产物生成后聚集在反应器底部，使反应物和反应产物始终处于分离相，能够保持催化剂的高活性，有利于反应高效进行，提高反应效率。
[0021]本技术的结构简单，既具有传统釜式反应器高效的特点，又具有固定床反应器催化剂连续催化物料即时分离的特点，催化剂分布广，催化效率高，处理量大。
[0022]本技术的催化剂和反应产物自动分离，免于催化剂的移动处理，降低了工作量；反应产物分离简单，纯度较高，工业应用潜力强。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环状碳酸酯制备装置，其特征在于：包括反应釜和催化剂网板，所述反应釜的顶部设置有进液口和进气口，所述进液口用于通入环氧化物，所述进气口用于通入二氧化碳；所述反应釜的内部设置有所述催化剂网板，所述催化剂网板上用于铺设催化剂，所述催化剂能够催化所述环氧化物和所述二氧化碳进行环加成反应生成环状碳酸酯，反应生成的所述环状碳酸酯能够通过所述催化剂网板的网孔并进入所述反应釜的底部，所述反应釜的底部设置有出料口，所述出料口用于所述环状碳酸酯的出料；所述反应釜设置有温度控制系统，所述温度控制系统能够对所述反应釜的内部温度进行控制。2.根据权利要求1所述的环状碳酸酯制备装置，其特征在于：所述反应釜的内部从上到下设置有若干层所述催化剂网板。3.根据权利要求1所述的环状碳酸酯制备装置，其特征在于：所述反应釜的内部设置有搅拌器，所述搅拌器包括搅拌轴、搅拌叶片和第一动力部件，所述搅拌轴的一端伸入所述反应釜底部并与所述搅拌叶片连接，所述搅拌轴的另一端与所述第一动力部件连接，所述第一动力部件能够驱动所述搅拌轴转动，从而带动所述搅拌叶片转动。4.根据权利要求3所述的环状碳酸酯制备装置，其特征在于：所述催化剂网板上开设有中心孔，所述搅拌轴穿过所述中心孔，并与所述催化剂网板连接，所述搅拌轴能够带动所述催化剂网板转动；所述催化剂网板的内边缘沿所述中心孔的周向设置有第一挡板，所述催化剂网板的外边缘沿周向设置有第二挡板。5.根据权利要求4所述的环状碳酸酯制备装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋清文，刘平，荀家瑶，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：新型
国别省市：