【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环状碳酸酯制备，尤其涉及一种二醇环酯化制备环状碳酸酯的装置系统及方法。
技术介绍
1、环状碳酸酯主要是以五元环为主的碳酸酯，具有高溶解性、低毒、化学性质稳定等优良的性能，是一类应用广泛的化学中间体和非质子类极性溶剂，具体可应用于锂离子电池电解液，合成聚碳酸酯和聚氨酯的单体、药物以及其他精细化学品中间体等有机合成领域。一般具有以下通式：
2、
3、目前，工业上生产环状碳酸酯的的方法主要有三种，分别是光气法、酯交换法、co2与环氧化合物加成法和尿素醇解法。传统合成方法光气法是最早实现工业化制备环状碳酸酯的方法，该工艺由于使用剧毒的光气且对环境产生严重的污染，不符合绿色环保等要求，已被淘汰。酯交换法是利用直链碳酸酯与多元醇发生反应，在催化剂的作用下合成得到环状碳酸酯。因反应为可逆反应，存在产物碳酸酯收率低等问题。co2和环氧化合物直接催化合成环状碳酸酯的方法原子利用率高，现有的环状碳酸酯制备工艺大多数是采用该方法，但是原料环氧化合物具有易燃易爆等危害性，生产过程危险性较高且尾气回收处理难。
4、cn107915713a公开了生产碳酸乙烯酯的方法，cn105541781a公开了制备环状碳酸酯的工艺过程，二者均是利用环氧乙烷和co2在催化剂的作用下反应生成环状的碳酸乙烯酯，收率较高，但是环氧乙烷几乎在全浓度范围有爆炸风险的特性，使得生产过程中存在较大的安全风险。cn115724819a公开了一种制备碳酸乙烯酯的装置及方法，该方法采用低浓度的环氧乙烷和co2合成碳酸乙烯酯，以降低生产过程的安
5、目前国内外二醇类化合物制备环状碳酸酯的基本处于实验室基础研究阶段，尚无工业化公开报道。
6、黄世勇等报道了以无水乙酸锌为催化剂，乙腈为溶剂和脱水剂的条件下co2和1,2-丙二醇反应制备碳酸丙烯酯，产率达到24.2％，相同反应条件下co2和乙二醇反应的产率仅有10.8％(参见“乙酸盐上二氧化碳和二醇合成环状碳酸酯”，黄世勇等，燃料化学学报，第35卷第6期，第701-705页)。杜亚等报道了采用有机锡化合物催化1，2-丙二醇和超临界co2合成碳酸丙烯酯，通过往反应体系中添加助溶剂dmf和脱水剂缩酮，促进了反应的进行，但试剂丙二醇和dmf在反应前都需要进行除水和蒸馏的预处理(参见“sn-catalyzedsynthesis of propylene carbonate from propylene glycol and co2 undersupercritical conditions”，，j.mol.catal.a-chem.，第241卷第1-2期，第233–237页)。yuna lim等报道了co2和各种醇类化合物在没有添加金属催化剂和无机碱时合成环状碳酸酯和直链碳酸酯的反应，反应体系采用2个当量的有机碱dbu作为助剂，离子液体作为催化剂，二溴甲烷作为反应溶剂，碳酸乙烯酯的收率可达74％(参见“metal-free synthesis ofcyclic and acyclic carbonates from co2 and alcohols”，yu na lim等，eur.j.org.chem.，第2014卷第9期，第1823–1826页)，但该反应存在二溴甲烷的价格昂贵和离子液体回收等问题。a.brege等报道了利用有机碱和有机卤化物组合的双有机体系促进co2和二醇的偶联反应，分别介绍了dbu/etbr和tea/tscl两种双有机催化体系，其中乙二醇为反应底物时碳酸乙烯酯的选择性为69％，收率为44％(参见“the coupling of co2 withdiols promoted by organic dual systems:towards products divergence viabenchmarking of the performance metrics”，a.brege等，j.co2 util.，第38卷，第88-98页)，但两种体系均会产生大量的副产物，dbu/etbr体系的副产物主要为双碳酸酯化合物。
7、综上所述，目前工业上普遍采用以环氧化合物与co2反应的方法制备环状碳酸酯，环氧烷烃的易燃爆危害性限制了技术的市场发展，而利用co2与二醇类化合物制备环状碳酸酯路线尚处于基础条件摸索阶段，尚无工艺装置及方法公开介绍。为此，经过多年的不懈研究与探索，我团队开发并提出了一种更加安全、简便、变革性的制备环状碳酸酯的装置和方法，以co2与二醇作为原料，在腈类化合物助剂作用下反应制备出高纯环状碳酸酯，实现碳酸酯产业的变革性发展。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种二醇环酯化制备环状碳酸酯的装置系统及方法，利用腈类化合物作为助剂实现二醇的高效环酯化合成环状碳酸酯，所述方法的二醇转化率高，具有工艺过程安全、简便以及产品质量稳定的优点，为环状碳酸酯的制备提供了变革性新路线。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种二醇环酯化制备环状碳酸酯的装置系统，所述装置系统包括依次连接的反应单元、气液分离单元和精制单元；
4、所述反应单元中利用腈类化合物作助剂实现二醇与co2的环酯化合成环状碳酸酯；所述反应单元包括固定床反应器、鼓泡床反应器或流化床反应器中的任意一种；所述反应单元的液体进出料方式包括上进液下出液或下进液上出液；
5、所述气液分离单元包括串联设置的第一分离装置和第二分离装置；
6、所述精制单元包括依次连接的脱轻塔、脱重塔和高纯塔。
7、本专利技术所述的二醇环酯化制备环状碳酸酯的装置系统的反应单元内使用二醇类化合物和co2作为反应原料，腈类化合物作为脱水剂，安全、高效的实现环状碳酸酯的制备；反应单元出口的物料进入气液分离单元，既可以提高环状碳酸酯的纯度，又可以有效减少原料co2的损失；之后液相进入精制单元，进一步使目标产品环状碳酸酯达到高纯指标要求。整个工艺过程二醇原料转化率高，环状碳酸酯质量稳定。
8、本专利技术所述脱轻塔、脱重塔和高纯塔均设有进液口、塔顶出液口、塔釜出液口，内件可为填料或塔盘中的一种或两种结合，塔釜再沸器为釜式再沸器、立式热虹吸式再沸器或卧式热虹吸式再沸器中的任意一种。
9、本专利技术所述精制单元的脱轻塔、脱重塔和高纯塔均为真空操作，塔顶分别通过管线与真空泵连接。为降低真空抽气对物料的损失，所述脱轻塔的塔顶出液口与所述反应单元的进液口连接管线上分别设置有冷凝器、气液分离装置、机械泵，可实现循环腈类化合物中的少量气体脱除并将腈类化合物循环至反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二醇环酯化制备环状碳酸酯的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括依次连接的反应单元、气液分离单元和精制单元；
2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述反应单元包括夹套换热器、列管换热器或内置换热器中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述反应单元为固定床反应器时，采用上进液下出液的进出料方式；
4.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述第一分离装置的出气口经压缩装置与反应单元的进气口相连；
5.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述精制单元还包括结晶装置；
6.根据权利要求5所述的装置系统，其特征在于，所述高纯塔与脱重塔相连。
7.一种二醇环酯化制备环状碳酸酯的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1～6任一项所述的二醇环酯化制备环状碳酸酯的装置系统进行；
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述反应单元中填充有非均相催化剂和/或均相催化剂；
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...【技术特征摘要】
1.一种二醇环酯化制备环状碳酸酯的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括依次连接的反应单元、气液分离单元和精制单元；
2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述反应单元包括夹套换热器、列管换热器或内置换热器中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述反应单元为固定床反应器时，采用上进液下出液的进出料方式；
4.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述第一分离装置的出气口经压缩装置与反应单元的进气口相连；
5.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述精制单...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈嵩嵩，张军平，胡韩伟，董丽，赵欢欢，张锁江，
申请(专利权)人：惠州市绿色能源与新材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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