一種蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的工藝及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的工藝及裝置，其具體的工藝過程為：反應液經(jīng)過初次蒸餾后去除部分副產(chǎn)物，甲醇?碳酸二甲酯共沸物則從萃取蒸餾塔的中部進入并與塔頂?shù)膰娏芩佑|進行萃取分離。萃取塔底部的液體經(jīng)蒸汽滲透膜分離器分離出甲醇，水和微量碳酸二甲酯經(jīng)換熱后返回到萃取塔頂部；萃取塔頂部的餾出物經(jīng)分離器分離后，分離器底部的水層返回萃取塔，分離器上部的有機物層進一步加熱進入蒸汽滲透膜分離器分離出高濃度的碳酸二甲酯，碳酸二甲酯經(jīng)冷凝器冷凝后進入碳酸二甲酯儲罐，而滲透水經(jīng)換熱后返回萃取塔頂。本發(fā)明的優(yōu)點在于，工藝過程簡單，安全系數(shù)高，設備投資少，能量利用率高，回收率高。
【專利說明】
一種蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的工藝及裝置[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種回收碳酸二甲酯的工藝及裝置，尤其涉及一種蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的工藝及裝置，屬蒸汽滲透膜應用領域。
[0003]【背景技術】
[0004]碳酸二甲酯簡稱DMC，常溫下是一種無色透明、略有氣味、微甜的液體，能與水形成共沸物，是一種重要的有機合成中間體。DMC可代替劇毒的光氣作羰基化劑，同時也是一種新型的燃油添加劑和綠色溶劑。由于其特殊的物理和化學性質(zhì)，在生產(chǎn)和應用過程中極少對環(huán)境產(chǎn)生污染，被譽為“綠色”有機化工產(chǎn)品、有機合成的“新基石”，在國內(nèi)外引起重視。
[0005]碳酸二甲酯的生產(chǎn)方法主要有光氣法和非光氣法兩大類。光氣法以劇毒的光氣為原料，一般只有生產(chǎn)光氣的企業(yè)就近生產(chǎn)DMC，而且必須采用周密的安全措施。同時，因光氣中含有氯，成品中氯的含量較高，限制了 DMC的應用和發(fā)展。非光氣法又分為酯交換法和甲醇氧化羰基化法，具有收率高、無腐蝕、無毒等優(yōu)點，被一些發(fā)展中國家普遍采用。
[0006]由于熱力學的限制，碳酸二甲酯的生產(chǎn)過程中通過一般精餾得到的是甲醇和碳酸二甲酯的共沸物，普通的精餾方法根本不能將碳酸二甲酯完全分離出來，無法得到較高純度的DMC。通常需要在普通精餾的基礎之上再進行萃取精餾或變壓精餾等，分離過程非常復雜，設備投資比較高，能耗比較大，嚴重不符合“綠色生產(chǎn)”的要求。
[0007]針對傳統(tǒng)分離方法難以分離或不能分離的近沸點、恒沸點有機混合物溶液的分離，滲透汽化膜法作為新興的膜分離技術，是較理想的選擇。其原理是以有機混合物中各組分蒸汽壓差為推動力，利用各組分在膜中的溶解度和擴散速度的差異所導致的擴散通過膜的速度不同實現(xiàn)分離的過程，其突出的優(yōu)點是能夠高效率、低能耗實現(xiàn)蒸餾、萃取和吸收等傳統(tǒng)方法難以完成的分離任務。
[0008]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提出了一種蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的工藝及裝置，其目的在于安全、 高效、節(jié)能的回收碳酸二甲酯。蒸汽滲透技術利用被分離液體(或蒸汽)混合物中各組分在膜中溶解(吸附)與擴散速率不同的性質(zhì)達到分離的目的，分離過程不受組分汽液平衡限制，能夠以低的能耗實現(xiàn)蒸餾、萃取、吸附等傳統(tǒng)的方法難于完成的分離任務，替代傳統(tǒng)碳酸二甲酯回收技術具有廣闊的應用前景。該方法具有工藝過程簡單，安全系數(shù)高，設備投資少，能量利用率高，回收率高的特點。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面:一種蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的工藝，包括如下步驟:a)、對通過酯交換法或者甲醇氧化羰基化法制備得到的碳酸二甲酯反應料液采用水作為萃取液進行萃取蒸餾，對未反應甲醇和碳酸二甲酯實現(xiàn)分離；b)、對萃取蒸餾后得到的重組分送入第一蒸汽滲透膜中進行分離，滲透側(cè)得到甲醇，截留側(cè)得到水；c)、對萃取蒸餾后得到的輕組分送入第二蒸汽滲透膜中進行分離，滲透側(cè)得到水，截留側(cè)得到碳酸二甲酯。
[0011]在一個實施例中，對反應料液進行萃取蒸餾之前，通過蒸餾的方式去除重組分雜質(zhì)。
[0012]在一個實施例中，對于步驟c中得到的輕組分，需要將其先通過冷凝、分層之后，將上層有機層送入第二蒸汽滲透膜中進行分離;分層得到的下層水層返回萃取蒸餾的進料。
[0013]在一個實施例中，萃取蒸餾過程中，反應料液是在萃取蒸餾塔的中部進料。
[0014]在一個實施例中，步驟b中，重組分在進入第一蒸汽滲透膜之前需要加熱汽化，溫度優(yōu)選100?150°C。
[0015]在一個實施例中，步驟c中，輕組分送入第二蒸汽滲透膜中進行分離之前需要進一步加熱，溫度優(yōu)選100?150°C。
[0016]在一個實施例中，步驟b中截留側(cè)得到的水和/或步驟c中滲透側(cè)得到的水返回至萃取蒸餾過程中作為萃取液進行噴淋。
[0017]在一個實施例中，送入第一蒸汽滲透膜的重組分的液體組成為水85?96%、甲醇4 ?15%、碳酸二甲酯〈5%。[〇〇18]在一個實施例中，送入第二蒸汽滲透膜的輕組分的液體組成為碳酸二甲酯85? 97%、水0 ? 1 ?10%、甲醇〈5%。
[0019]在一個實施例中，第一蒸汽滲透膜是優(yōu)先透有機物膜;第二蒸汽滲透膜是優(yōu)先透水膜;膜材料為分子篩膜、無定形二氧化硅膜或有機聚合物膜中的一種或多種的組合。
[0020]在一個實施例中，步驟b和/或步驟c中，蒸汽滲透膜的截留側(cè)表壓范圍可以是0?1 MPa，滲透側(cè)的絕壓可以為0?10000 Pa。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第二個方面:一種蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的裝置，包括有萃取蒸餾塔，所述的萃取蒸餾塔的頂部設置加水口，萃取蒸餾塔的中部是反應料液入口；萃取蒸餾塔的底部與第一蒸汽滲透膜分離器的料液入口連接;萃取蒸餾塔的頂部與第二蒸汽滲透膜分離器的料液入口連接。
[0022]在一個實施例中，還包括有初餾塔，初餾塔的出口與萃取蒸餾塔的反應料液入口連接。
[0023]還包括有分層罐，萃取蒸餾塔的頂部與分層罐的料液入口連接，分層罐的上部再與第二蒸汽滲透膜分離器的料液入口連接，分層罐的下部連接至萃取蒸餾塔的進料口。
[0024]在一個實施例中，第一蒸汽滲透膜分離器的滲透側(cè)與甲醇儲罐連接;第二蒸汽滲透膜分離器的截留側(cè)與碳酸二甲酯儲罐連接。
[0025]在一個實施例中，第一蒸汽滲透膜分離器的截留側(cè)和/或第二蒸汽滲透膜分離器的滲透側(cè)與萃取蒸餾塔的頂部連接。
[0026]在一個實施例中，第一蒸汽滲透膜分離器所采用的膜是優(yōu)先透有機物膜;第二蒸汽滲透膜分離器所采用的膜是優(yōu)先透水膜;第一蒸汽滲透膜分離器和/或第二蒸汽滲透膜分離器的膜材料為分子篩膜、無定形二氧化硅膜或有機聚合物膜中的一種或多種的組合。
[0027]在一個實施例中，第一蒸汽滲透膜分離器及第二蒸汽滲透膜分離器可以是均由1 ?1 〇〇個蒸汽滲透膜組件串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式組合而成。
[0028]在一個實施例中，萃取蒸餾塔的底部是通過第一蒸發(fā)器與第一蒸汽滲透膜分離器的料液入口連接;還包括有第二蒸發(fā)器，其用于對進入第二蒸汽滲透膜分離器的料液進行加熱。
[0029]有益效果與傳統(tǒng)的分離工藝相比，本發(fā)明通過蒸汽滲透膜分離器回收碳酸二甲酯，不受共沸限制，能夠獲得更高純度的碳酸二甲酯產(chǎn)品，操作簡單，回收率高。通過加入水，進行簡單的萃取蒸餾可以達到碳酸二甲酯和甲醇較大程度的分離，使后續(xù)蒸汽滲透處理壓力減小。進入第二蒸汽滲透膜分離器的料液中含有少量的甲醇更加有利于膜對碳酸二甲酯和水的分離及膜的穩(wěn)定運行。進入第一蒸汽滲透膜分離器中的料液僅含有少量的甲醇，進入第二蒸汽滲透膜分離器中的料液僅含有少量的水，使得蒸汽滲透膜的處理負荷較小，膜面積較小。
[0030]【附圖說明】
[0031]圖1為實施例中回收碳酸二甲酯的工藝流程圖；其中，1、初餾塔;2、萃取精餾塔;3、第一栗;4、第一蒸發(fā)器;5、第一蒸汽滲透膜分離器； 6、第一冷凝器;7、甲醇儲罐;8、第一真空栗;9、第二冷凝器、10、分層罐、11、第二栗、12、第二蒸發(fā)器、13、第二蒸汽滲透膜分離器；14、第三冷凝器；15、第二真空栗；16、緩沖罐；17、第四冷凝器;18、碳酸二甲酯儲罐。
[0032]【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明中所述的百分比在無特別說明的情況下，都是指質(zhì)量百分比。
[0034]本發(fā)明所提供的回收碳酸二甲酯的工藝的主要是針對通過酯交換法和甲醇氧化羰基化法制備碳酸二甲酯中得到的反應料液，料液中主要會含有生成的碳酸二甲酯、未反應完成的甲醇、水、反應副產(chǎn)物雜質(zhì)等，通過一般精餾得到的是甲醇和碳酸二甲酯的共沸物，普通的精餾方法根本不能將碳酸二甲酯完全分離出來，無法得到較高純度的DMC。
[0035]采用如圖1所示的裝置，本發(fā)明的方法，主要是首先通過在反應料液中加水進行萃取精餾，通過水與甲醇的較高的互溶性，打破原體系直接蒸餾中形成的甲醇和碳酸二甲酯的共沸物，水、甲醇和微量的碳酸二甲酯進入萃取蒸餾的底部餾出，而碳酸二甲酯與少量水從分離器上部分離出，通過萃取蒸餾的方式實現(xiàn)了甲醇和碳酸二甲酯的初步分離。
[0036]接下來，對于底部物料，通過第一蒸汽滲透膜分離器進行甲醇與水的分離，所采用的膜是優(yōu)先透有機物膜，使甲醇透過膜層，截留側(cè)得到的水返回萃取塔中，可以提高水的回用率。在一個典型的實施方式中，進入第一蒸汽滲透膜分離器的組成為水85?96%、甲醇4? 15%、碳酸二甲酯〈5%。
[0037]對于塔頂?shù)酿s出蒸汽經(jīng)分離器分離后，分離器上部的有機物層送入第二蒸汽滲透膜分離器進行水與碳酸二甲酯的分離，所采用的膜是優(yōu)先透水膜，使水透過膜層，截留側(cè)得到碳酸二甲酯成品，滲透側(cè)水也可以返回至萃取蒸餾塔中作為萃取液;在一個典型的實施方式中，進入第一蒸汽滲透膜分離器的組成為碳酸二甲酯85?97%、水0.1?10%、甲醇小于 5%。在得到了碳酸二甲酯成品截留液后，其儲罐中通入氮氣進行保護。
[0038]在一個實施方式中，對于反應物料最好是通過初步蒸餾的方式進行前處理，可以去除掉一部分反應體系中的重組分，將蒸餾出的輕組分再送入萃取蒸餾步驟中處理，能夠使最終得到的產(chǎn)品純度更高。
[0039]在一個實施方式中，對于由萃取蒸餾塔頂產(chǎn)生的輕組分，可以將其直接經(jīng)過過熱器加熱后送入第二蒸汽滲透膜分離器進行分離，由于在較高溫度下的萃取蒸餾過程仍會將一部分水帶入塔頂組分中，在另一個實施方式中，可以對由萃取蒸餾塔頂產(chǎn)生的輕組分經(jīng)過冷凝、分層處理后，將其上部的有機層進行過熱后送入蒸汽滲透膜分離，將其底部的水層返回至萃取精餾塔的進料，可以使水回用。
[0040]在一些實施方式中，第一蒸汽滲透膜分離器及第二蒸汽滲透膜分離器可以是均由 1?100個蒸汽滲透膜組件串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式組合而成。
[0041]在一些實施方式中，第一蒸汽滲透膜分離器及第二蒸汽滲透膜分離器的膜材料為分子篩膜、無定形二氧化硅膜或有機聚合物膜中的一種或多種的組合。
[0042]在實際操作中，第一蒸汽滲透膜分離器及第二蒸汽滲透膜分離器的截留側(cè)表壓范圍可以是〇?1 MPa，滲透側(cè)的絕壓可以為0?10000 Pa。萃取塔底部液體進入第一蒸汽滲透膜分離器之前，需要被加熱到100?150 °C ;萃取塔頂部液體進入第二蒸汽滲透膜分離器之前，需要被加熱到1 〇〇?150 °C，滲透液進入冷凝器的方式為真空抽吸。
[0043]根據(jù)上述的方法，本發(fā)明所采用的裝置如圖1所示:初餾塔1用于對反應料液進行初步蒸餾，去除重組分，塔頂與萃取精餾塔2的中部進料口連接，用于將輕組分送入萃取精餾步驟中，萃取精餾塔2的頂部設置有水加入口，用于向塔中加入水作為萃取液，而塔底通過第一栗3與第一蒸發(fā)器4連接，用于對塔底液進行加熱汽化，第一蒸發(fā)器4的出口再與第一蒸汽滲透膜分離器5的入口連接，用于對塔底重組分(主要是甲醇、水、微量碳酸二甲酯)分離，第一蒸汽滲透膜分離器5的滲透側(cè)依次連接有第一冷凝器6、甲醇儲罐7、第一真空栗8， 使得滲透側(cè)得到的甲醇能夠被冷凝、收集。而萃取精餾塔2的塔頂通過第二冷凝器9后與分層罐10連接，分層罐10的作用是對經(jīng)過冷凝的塔頂?shù)妮p組分進行分層處理，底層的水層返回萃取蒸餾塔2重新回用，而上層的共沸物層再送入第二蒸汽滲透膜分離器13作分離，因此分層罐10的底部與萃取精餾塔2的中部進料口連接，分層罐10的上部通過第二栗11與第二蒸發(fā)器12連接，蒸發(fā)器用于對料液進行加熱汽化，第二蒸發(fā)器12的出口再與與第二蒸汽滲透膜分離器13連接，用于對輕組分(主要是水和碳酸二甲酯)分離，第二蒸汽滲透膜分離器 13滲透側(cè)上依次連接有第三冷凝器14、第二真空栗15、緩沖罐16,緩沖罐16用于接收滲透側(cè)的水，緩沖罐16和第一蒸汽滲透膜分離器5的截留側(cè)的入口再與萃取精餾塔2的頂部連接， 用于將水回用；第二蒸汽滲透膜分離器13的截留側(cè)通過第四冷凝器17進行換熱連接之后， 再與碳酸二甲酯儲罐18連接。
[0044]實施例1將采用酯交換反應制備碳酸二甲酯中的反應液加入初餾塔1，塔底為部分副產(chǎn)物，塔頂為碳酸二甲酯_甲醇共沸物，以及微量雜質(zhì)，共沸溫度約63°C。碳酸二甲酯-甲醇共沸物進入萃取蒸餾塔2與水進行萃取分離后，萃取蒸餾塔2塔底約為95%的水、5%的甲醇和小于0.05% 的碳酸二甲酯和微量雜質(zhì)混合物。控制流量為90kg/h水-甲醇-碳酸二甲酯進入第一蒸發(fā)器 4,汽化后進入到由4個MFI分子篩膜組件串聯(lián)構成的第一蒸汽滲透膜分離器5進行脫醇分離。第一蒸汽滲透膜分離器5中進料溫度為120°C，膜的截留側(cè)表壓0.23MPa，滲透側(cè)絕壓 lOOOOPa。料液中的甲醇透過蒸汽滲透膜經(jīng)滲透液第一冷凝器6冷凝后進入甲醇儲罐7,滲透液甲醇含量為97.5%;料液含水量通過膜分離提濃到98.7%，返回到萃取蒸餾塔2頂部。萃取蒸餾塔2塔頂組分經(jīng)分層罐10分離后，分層罐10下部的水層返回至萃取蒸餾塔2進料口，分層罐10上部為96.8%的碳酸二甲酯、2.5%的水和小于0.5%的甲醇和雜質(zhì)的混合物?？刂屏髁繛?0kg/h水-甲醇-碳酸二甲酯進入第二蒸發(fā)器12，汽化后進入到由4個NaA分子篩膜組件串聯(lián)構成的第二蒸汽滲透膜分離器13進行脫水分離。第二蒸汽滲透膜分離器13中溫度為120 °C，膜的截留側(cè)表壓0.24MPa，滲透側(cè)絕壓5000Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經(jīng)第三冷凝器14冷凝后進入緩沖罐16返回到萃取蒸餾塔2頂部，滲透液水含量為98.7%;料液碳酸二甲酯含量通過膜分離提濃到98.4%，返回到萃取蒸餾塔2頂部。
[0045]實施例2將采用酯交換反應制備碳酸二甲酯中的反應液加熱汽化之后加入萃取蒸餾塔2與水進行萃取分離后，萃取蒸餾塔2塔底為92%的水、5%的甲醇和小于3%的碳酸二甲酯和微量雜質(zhì)混合物?？刂屏髁繛?0kg/h水-甲醇-碳酸二甲酯進入第一蒸發(fā)器4，汽化后進入到由4個MFI 分子篩膜組件串聯(lián)構成的第一蒸汽滲透膜分離器5進行脫醇分離。第一蒸汽滲透膜分離器5 中進料溫度為120 °C，膜的截留側(cè)表壓0.23MPa，滲透側(cè)絕壓1 OOOOPa。料液中的甲醇透過蒸汽滲透膜經(jīng)滲透液第一冷凝器6冷凝后進入甲醇儲罐7，滲透液甲醇含量為93.4%;料液含水量通過膜分離提濃到96.3%，返回到萃取蒸餾塔2頂部。萃取蒸餾塔2塔頂組分經(jīng)分層罐10分離后，分層罐10下部的水層返回至萃取蒸餾塔2進料口，分層罐10上部為94.2%的碳酸二甲酯、2.2%的水和小于1.5%的甲醇和雜質(zhì)的混合物。控制流量為90kg/h水-甲醇-碳酸二甲酯進入第二蒸發(fā)器12,汽化后進入到由4個NaA分子篩膜組件串聯(lián)構成的第二蒸汽滲透膜分離器13進行脫水分離。第二蒸汽滲透膜分離器13中溫度為120°C，膜的截留側(cè)表壓0.24MPa，滲透側(cè)絕壓5000Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經(jīng)第三冷凝器14冷凝后進入緩沖罐16返回到萃取蒸餾塔2頂部，滲透液水含量為95.6%;料液碳酸二甲酯含量通過膜分離提濃到96.6%， 返回到萃取蒸餾塔2頂部。
[0046]實施例3將采用甲醇羰基化法制備碳酸二甲酯中的反應液加入初餾塔1，塔底為部分副產(chǎn)物，塔頂為碳酸二甲酯-甲醇共沸物，以及微量雜質(zhì)，共沸溫度63°C。碳酸二甲酯-甲醇共沸物進入萃取蒸餾塔2與水進行萃取分離后，萃取蒸餾塔2塔底約為94%的水、6%的甲醇和小于0.05% 的碳酸二甲酯三元和微量雜質(zhì)混合物?？刂屏髁繛?80kg/h水-甲醇-碳酸二甲酯進入第一蒸發(fā)器4,汽化后進入到由6個MFI分子篩膜組件串聯(lián)構成的第一蒸汽滲透膜分離器5進行脫醇分離。第一蒸汽滲透膜分離器5中進料溫度為120°C，膜的截留側(cè)表壓0.23MPa，滲透側(cè)絕壓2000Pa。料液中的甲醇透過蒸汽滲透膜經(jīng)滲透液第一冷凝器6冷凝后進入甲醇儲罐7，滲透液甲醇含量為97.6%;料液含水量通過膜分離提濃到98.4%，返回到萃取蒸餾塔2頂部。萃取蒸餾塔2塔頂組分經(jīng)分層罐10分離后，分層罐10下部的水層返回至萃取蒸餾塔2進料口， 分層罐10上部約為97%的碳酸二甲酯、2.5%的水和小于0.5%的甲醇和雜質(zhì)混合物。控制流量為180kg/h水-甲醇-碳酸二甲酯進入第二蒸發(fā)器12,汽化后進入到由6個NaA分子篩膜組件串聯(lián)構成的第二蒸汽滲透膜分離器13進行脫水分離。第二蒸汽滲透膜分離器13中溫度為 120°C，膜的截留側(cè)表壓0.24MPa，滲透側(cè)絕壓2000Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經(jīng)冷凝器 14冷凝后進入緩沖罐16返回到萃取蒸餾塔2頂部，滲透液水含量為98.2%;料液碳酸二甲酯含量通過膜分離提濃到97.9%，返回到萃取蒸餾塔2頂部。
[0047]實施例4將采用甲醇羰基化法制備碳酸二甲酯中的反應液加入初餾塔1，塔底為部分副產(chǎn)物，塔頂為碳酸二甲酯-甲醇共沸物，以及微量雜質(zhì)，共沸溫度63°C。碳酸二甲酯-甲醇共沸物進入萃取蒸餾塔2與水進行萃取分離后，萃取蒸餾塔2塔底約為95%的水、5%的甲醇和小于0.05% 的碳酸二甲酯和微量雜質(zhì)的混合物?？刂屏髁繛?50kg/h水-甲醇-碳酸二甲酯進入第一蒸發(fā)器4,汽化后進入到由8個MFI分子篩膜組件串聯(lián)構成的第一蒸汽滲透膜分離器5進行脫醇分離。第一蒸汽滲透膜分離器5中進料溫度為100°C，膜的截留側(cè)表壓0.12MPa，滲透側(cè)絕壓 lOOOPa。料液中的甲醇透過蒸汽滲透膜經(jīng)第一冷凝器6冷凝后進入甲醇儲罐7,滲透液甲醇含量為99.2%;料液含水量通過膜分離提濃到99.8%，返回到萃取蒸餾塔2頂部。萃取蒸餾塔2 塔頂組分經(jīng)分層罐10分離后，分層罐10下部的水層返回至萃取蒸餾塔2進料口，分層罐10上部約為97%的碳酸二甲酯、2.5%的水和0.5%的甲醇和微量雜質(zhì)混合物。控制流量為250kg/h 水-甲醇-碳酸二甲酯進入第二蒸發(fā)器12,汽化后進入到由8個NaA分子篩膜組件串聯(lián)構成的第二蒸汽滲透膜分離器13進行脫水分離。第二蒸汽滲透膜分離器13中進料溫度為10(TC，膜的截留側(cè)表壓〇.13MPa，滲透側(cè)絕壓lOOOPa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經(jīng)冷凝器14冷凝后進入緩沖罐16返回到萃取蒸餾塔2頂部，滲透液水含量為99.7%;料液碳酸二甲酯含量通過膜分離提濃到99.7%，返回到萃取蒸餾塔2頂部。
[0048]實施例5將采用甲醇羰基化法制備碳酸二甲酯中的反應液加入初餾塔1，塔底為部分副產(chǎn)物，塔頂為碳酸二甲酯-甲醇共沸物，以及微量雜質(zhì)，共沸溫度63°C。碳酸二甲酯-甲醇共沸物進入萃取蒸餾塔2與水進行萃取分離后，萃取蒸餾塔2塔底約為94%的水、5%的甲醇和小于0.05% 的碳酸二甲酯和微量雜質(zhì)的混合物?？刂屏髁繛?50kg/h水-甲醇-碳酸二甲酯進入第一蒸發(fā)器4,汽化后進入到由8個MFI分子篩膜組件串聯(lián)構成的第一蒸汽滲透膜分離器5進行脫醇分離。第一蒸汽滲透膜分離器5中進料溫度為100°C，膜的截留側(cè)表壓0.12MPa，滲透側(cè)絕壓 1000Pa。料液中的甲醇透過蒸汽滲透膜經(jīng)第一冷凝器6冷凝后進入甲醇儲罐7,滲透液甲醇含量為98.5%;料液含水量通過膜分離提濃到98.9%，返回到萃取蒸餾塔2頂部。萃取蒸餾塔2 塔頂組分約為93%的碳酸二甲酯、5.5%的水和0.5%的甲醇和微量雜質(zhì)混合物，控制其流量為 250kg/h水-甲醇-碳酸二甲酯直接進入第二蒸發(fā)器12，汽化后進入到由8個NaA分子篩膜組件串聯(lián)構成的第二蒸汽滲透膜分離器13進行脫水分離。第二蒸汽滲透膜分離器13中進料溫度為100 °C，膜的截留側(cè)表壓0.13MPa，滲透側(cè)絕壓1000Pa。料液中的水透過蒸汽滲透膜經(jīng)冷凝器14冷凝后進入緩沖罐16返回到萃取蒸餾塔2頂部，滲透液水含量為98.8%;料液碳酸二甲酯含量通過膜分離提濃到99.1%，返回到萃取蒸餾塔2頂部。
【主權項】
1.一種蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的工藝，其特征在于，包括如下步驟:a)、對通過酯交換法或者甲醇氧化羰基化法制備得到的碳酸二甲酯反應料液采用水作 為萃取液進行萃取蒸餾，對未反應甲醇和碳酸二甲酯實現(xiàn)分離；b)、對萃取蒸餾后得到的重組分送入第一蒸汽滲透膜中進行分離，滲透側(cè)得到甲醇，截 留側(cè)得到水；c)、對萃取蒸餾后得到的輕組分送入第二蒸汽滲透膜中進行分離，滲透側(cè)得到水，截留 側(cè)得到碳酸二甲酯。2.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的工藝，其特征在于，對反應料液 進行萃取蒸餾之前，通過蒸餾的方式去除重組分雜質(zhì)；對于步驟c中得到的輕組分，需要將 其先通過冷凝、分層之后，將上層有機層送入第二蒸汽滲透膜中進行分離;分層得到的下層 水層返回萃取蒸餾的進料;萃取蒸餾過程中，反應料液是在萃取蒸餾塔的中部進料。3.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的工藝，其特征在于，步驟b中，重 組分在進入第一蒸汽滲透膜之前需要加熱汽化，溫度優(yōu)選100?150°C;步驟c中，輕組分送 入第二蒸汽滲透膜中進行分離之前需要進一步加熱，溫度優(yōu)選100?150°C。4.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的工藝，其特征在于，步驟b中截 留側(cè)得到的水和/或步驟c中滲透側(cè)得到的水返回至萃取蒸餾過程中作為萃取液進行噴淋； 送入第一蒸汽滲透膜的重組分的組成為水85?96%、甲醇4?15%、碳酸二甲酯〈5%;送入第二 蒸汽滲透膜的輕組分的組成為碳酸二甲酯85?97%、水0.1?10%、甲醇〈5%。5.根據(jù)權利要求1所述的蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的工藝，其特征在于，第一蒸汽滲 透膜是優(yōu)先透有機物膜;第二蒸汽滲透膜是優(yōu)先透水膜;膜材料為分子篩膜、無定形二氧化 硅膜或有機聚合物膜中的一種或多種的組合;步驟b和/或步驟c中，蒸汽滲透膜的截留側(cè)表 壓范圍可以是0?1 MPa，滲透側(cè)的絕壓可以為0?10000 Pa。6.—種蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的裝置，其特征在于，包括有萃取蒸餾塔(2)，所述 的萃取蒸餾塔(2)的頂部設置加水口，萃取蒸餾塔(2)的中部是反應料液入口；萃取蒸餾塔 (2)的底部與第一蒸汽滲透膜分離器(5)的料液入口連接;萃取蒸餾塔(2)的頂部與第二蒸 汽滲透膜分離器(13)的料液入口連接。7.根據(jù)權利要求6所述的蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的裝置，其特征在于，還包括有初 餾塔(1 )，初餾塔(1)的出口與萃取蒸餾塔(2)的反應料液入口連接;還包括有分層罐(10)， 萃取蒸餾塔(2)的頂部與分層罐(10)的料液入口連接，分層罐(10)的上部再與第二蒸汽滲 透膜分離器(13)的料液入口連接，分層罐(10)的下部連接至萃取蒸餾塔(2)的進料口。8.根據(jù)權利要求6所述的蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的裝置，其特征在于，第一蒸汽滲 透膜分離器(5)的滲透側(cè)與甲醇儲罐(7)連接;第二蒸汽滲透膜分離器(13)的截留側(cè)與碳酸 二甲酯儲罐(18)連接;第一蒸汽滲透膜分離器(5)的截留側(cè)和/或第二蒸汽滲透膜分離器 (13)的滲透側(cè)與萃取蒸餾塔(2)的頂部連接。9.根據(jù)權利要求6所述的蒸汽滲透法回收碳酸二甲酯的裝置，其特征在于，第一蒸汽滲 透膜分離器(5)所采用的膜是優(yōu)先透有機物膜;第二蒸汽滲透膜分離器(13)所采用的膜是 優(yōu)先透水膜;第一蒸汽滲透膜分離器(5)和/或第二蒸汽滲透膜分離器(13)的膜材料為分子 篩膜、無定形二氧化硅膜或有機聚合物膜中的一種或多種的組合;第一蒸汽滲透膜分離器 (5)及第二蒸汽滲透膜分離器(13)可以是均由1?100個蒸汽滲透膜組件串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)方式組合而成;萃取蒸餾塔(2)的底部是通過第一蒸發(fā)器(4)與第一蒸汽滲透膜分離器(5) 的料液入口連接;還包括有第二蒸發(fā)器(12)，其用于對進入第二蒸汽滲透膜分離器(13)的 料液進行加熱。
【文檔編號】C07C69/96GK105949061SQ201610391089
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】顧學紅, 曲凡玉, 仲超, 宋瑛
【申請人】南京工業(yè)大學