一種尿素與1，2-丙二醇為原料生產(chǎn)碳酸丙烯酯的方法
【專(zhuān)利摘要】一種尿素與1，2-丙二醇為原料生產(chǎn)碳酸丙烯酯的方法，包含物料溶解、物料混合、反應(yīng)精餾、催化劑分離、1，2-丙二醇回收及碳酸丙烯酯精餾步驟；反應(yīng)在循環(huán)反應(yīng)器和反應(yīng)精餾塔進(jìn)行，1，2-丙二醇與催化劑進(jìn)料質(zhì)量比10∶1~20∶1，溶解溫度145~160℃；1，2-丙二醇與尿素按進(jìn)料質(zhì)量比1.5∶1~4∶1，溶解溫度140~150℃；催化劑溶液與尿素溶液質(zhì)量比為1∶1~1∶5；反應(yīng)精餾系統(tǒng)控制反應(yīng)溫度150~170℃，壓力-60~-80KPa；催化劑通過(guò)過(guò)濾系統(tǒng)分離，1，2-丙二醇與碳酸丙烯酯經(jīng)兩個(gè)精餾系統(tǒng)分離得到碳酸丙烯酯產(chǎn)品。本發(fā)明解決了以環(huán)氧丙烷和二氧化碳為原料聯(lián)合酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯工藝副產(chǎn)物1，2-丙二醇市場(chǎng)有限的問(wèn)題，提供了一種以尿素和1，2-丙二醇為原料連續(xù)化生產(chǎn)碳酸丙烯酯的生產(chǎn)方法，本方法尿素轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%，碳酸丙烯酯收率達(dá)到96%，且無(wú)環(huán)境污染。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種尿素與1，2-丙二醇為原料生產(chǎn)碳酸丙烯酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及到一種尿素與1，2-丙二醇為原料生產(chǎn)碳酸丙烯酯的方法，屬于精細(xì)化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸丙烯酯是一種極性溶劑，性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)毒、純的溶劑，對(duì)碳鋼設(shè)備無(wú)腐蝕，用于脫除天然氣、石油裂解氣、合成氨原料氣中二氧化碳和硫化氫，是一種理想的溶劑；在電子工業(yè)上可作高能電池及電容器的優(yōu)良介質(zhì)；在高分子工業(yè)上可作聚合物的溶劑和增塑劑等；也可以作油性溶劑以及烯烴和芳烴的萃取劑；在紡織工業(yè)上可用作合成纖維的助劑和固定劑、紡絲溶劑或水溶劑染料顏料分散劑；碳酸丙烯酯是酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯的原料，是目前中國(guó)碳酸丙烯酯的主要用途。國(guó)內(nèi)碳酸丙烯酯的生產(chǎn)方法為環(huán)氧丙烷與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸丙烯酯，該方法在高溫高壓條件下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備要求高，且原料環(huán)氧丙烷價(jià)格波動(dòng)大；碳酸丙烯酯主要用途是生產(chǎn)碳酸二甲酯，而酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯副產(chǎn)1，2-丙二醇，隨著碳酸二甲酯市場(chǎng)規(guī)模的不斷提升，而1，2-丙二醇的市場(chǎng)有限，限制了酯交換法碳酸二甲酯的發(fā)展。尿素與I，2-丙二醇反應(yīng)生產(chǎn)碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯再與甲醇酯交換生產(chǎn)碳酸二甲酯并副產(chǎn)1，2_丙二醇，整個(gè)過(guò)程中1，2-丙二醇再作為原料參與反應(yīng)。
[0003]在中國(guó)專(zhuān)利203329395U中提出了用于尿素法生產(chǎn)碳酸丙烯酯的減壓反應(yīng)精餾裝置，適用于以尿素和I，2-丙二醇為原料全連續(xù)生產(chǎn)碳酸丙烯酯。
[0004]在中國(guó)專(zhuān)利100364956C中公開(kāi)了一種以環(huán)氧烷烴為原料反應(yīng)精餾酯交換法聯(lián)產(chǎn)碳酸二甲酯與二元醇的方法。
[0005]在中國(guó)專(zhuān)利101289369B與中國(guó)專(zhuān)利1235865C中分別介紹了以碳酸丙烯酯和甲醇為原料酯交換法聯(lián)合生產(chǎn)碳酸二甲酯與1，2_丙二醇的工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種尿素與1，2_丙二醇為原料生產(chǎn)碳酸丙烯酯的方法，解決了現(xiàn)有環(huán)氧丙烷與二氧化碳生產(chǎn)碳酸丙烯酯聯(lián)合酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯時(shí)副產(chǎn)1，2-丙二醇市場(chǎng)有限的影響，解決了環(huán)氧丙烷價(jià)格波動(dòng)對(duì)生產(chǎn)的影響，并提供了尿素法與1，
2-丙二醇生產(chǎn)碳酸丙烯酯的工業(yè)生產(chǎn)方法，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品收率高，生產(chǎn)過(guò)程全連續(xù)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種尿素與1，2_丙二醇為原料生產(chǎn)碳酸丙烯酯的方法，其特征是該方法包含以下步驟:
a.將1，2-丙二醇與催化劑進(jìn)料質(zhì)量比10:1~20:1的比例分別加入催化劑溶解釜中，溶解溫度維持145~160°C，保溫I小時(shí)；將1，2_丙二醇與尿素按進(jìn)料質(zhì)量比1.5:1~4:1的比例分別加入到尿素溶解釜中，溶解溫度維持140~150°C，保溫2小時(shí)；開(kāi)啟催化劑溶解出料栗，將催化劑溶解釜內(nèi)催化劑溶液輸送至進(jìn)料混合器中，開(kāi)啟尿素溶解出料栗，將尿素溶解釜內(nèi)尿素溶液輸送至進(jìn)料混合器中，兩股物料在進(jìn)料混合器中混合均勻，催化劑溶液與尿素溶液質(zhì)量比為1:1~1:5，混合后溶液輸送至反應(yīng)精餾塔；
b.反應(yīng)精餾塔壓力控制在-60~-80KPa，塔釜溫度150~170°C，塔頂溫度130~140°C;反應(yīng)精餾塔頂部物料經(jīng)冷凝器冷凝后液相回流到反應(yīng)精餾系統(tǒng)頂部，氨氣從冷凝器放空出至真空系統(tǒng)；反應(yīng)精餾系統(tǒng)塔釜為碳酸丙烯酯和未反應(yīng)的1，2-丙二醇、催化劑由反應(yīng)精餾出料栗(P輸送至過(guò)濾系統(tǒng)處理，過(guò)濾后液相為碳酸丙烯酯和I，2-丙二醇混合物料，固體為催化劑；
c.液相的碳酸丙烯酯和1，2_丙二醇物料進(jìn)入丙二醇分離系統(tǒng)精餾，壓力控制-90~-98KPa，塔釜溫度135~150°C，回流比2:1~1:1，頂部得到I，2-丙二醇及少量碳酸丙烯酯，塔釜得到碳酸丙烯酯粗品通過(guò)丙二醇分離出料栗輸送至碳酸丙烯酯精餾系統(tǒng)精餾得到碳酸丙烯酯產(chǎn)品，壓力控制_95~-100KPa，塔釜溫度130~150°C，回流比1.5:1~0.5:1。
[0008]真空系統(tǒng)得到的氨氣輸送至氨氣回收系統(tǒng)處理得到副產(chǎn)物液氨產(chǎn)品。
[0009]過(guò)濾系統(tǒng)處理后固體催化劑返回至催化劑溶解釜循環(huán)使用。
[0010]丙二醇分離系統(tǒng)頂部得到1，2_丙二醇及少量碳酸丙烯酯返回至尿素溶解釜循環(huán)使用。
[0011]在上述步驟中，催化劑溶解釜作用是使催化劑完全溶解于1，2_丙二醇中并將混合物料升溫至145~160°C ;尿素溶解釜作用是使尿素完全溶解于1，2_丙二醇中并將混合物料升溫至140~150°C;溶解后的催化劑溶液和尿素溶液按照比例進(jìn)入到進(jìn)料混合器中，混合均勻后輸送至反應(yīng)精餾系統(tǒng)；反應(yīng)精餾系統(tǒng)為主要反應(yīng)裝置，物料進(jìn)入反應(yīng)精餾系統(tǒng)后開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制150~170°C有利于反應(yīng)進(jìn)行，同時(shí)適宜的溫度降低了尿素的分解量，使負(fù)反應(yīng)減少，生成的氨氣以氣相形式從塔頂部采出，使反應(yīng)向正向加速進(jìn)行；底部蒸發(fā)的1，2_丙二醇提供系統(tǒng)內(nèi)反應(yīng)溫度，真空系統(tǒng)提供反應(yīng)負(fù)壓，并使氨氣能快速采出；過(guò)濾系統(tǒng)處理反應(yīng)精餾后含催化劑固體的混合物料，將分離的催化劑返回至催化劑溶解釜循環(huán)使用，分離出的液相物料輸送至丙二醇分離系統(tǒng)處理；丙二醇分離系統(tǒng)將1，2_丙二醇和碳酸丙烯酯分離，塔頂精餾得到的1，2_丙二醇返回至尿素溶解釜循環(huán)使用，塔釜得到的碳酸丙烯酯粗品輸送至碳酸丙烯酯精餾系統(tǒng)精餾得到碳酸丙烯酯產(chǎn)品。
[0012]本發(fā)明的整個(gè)過(guò)程中，物料充分的循環(huán)使用，副產(chǎn)物氨氣經(jīng)過(guò)處理后成為液氨，無(wú)環(huán)境污染；循環(huán)反應(yīng)器和反應(yīng)精餾塔的兩步反應(yīng)使尿素充分反應(yīng)，轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%，產(chǎn)品碳酸丙烯酯收率達(dá)到96% ;原料使用尿素及酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯的副產(chǎn)物1，2_丙二醇，不僅僅避開(kāi)了環(huán)氧丙烷價(jià)格波動(dòng)的影響，也解決了 1，2-丙二醇市場(chǎng)限制酯交換法DMC工藝的發(fā)展問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明流程不意圖。
[0014]圖中:R1、催化劑溶解釜R2、尿素溶解釜P1、催化劑溶解出料栗P2、尿素溶解出料栗M、進(jìn)料混合器P3、反應(yīng)精餾出料栗P4、丙二醇分離出料栗Tl、反應(yīng)精餾系統(tǒng)T2、丙二醇分離系統(tǒng)T3、碳酸丙烯酯精餾系統(tǒng)V、真空系統(tǒng)Z、氨氣回收系統(tǒng)F、過(guò)濾系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0016]實(shí)施例1:向催化劑溶解釜(Rl)中投入I，2-丙二醇2.5t開(kāi)啟攪拌升溫至140°C，投入催化劑0.2t，維持釜內(nèi)溫度150°C，保溫I小時(shí)；向尿素溶解釜(R2)中投入1，2_丙二醇5t開(kāi)啟攪拌升溫至140°C，投入尿素2.5t，維持釜內(nèi)溫度145°C，保溫2小時(shí)；開(kāi)啟催化劑溶解出料栗(Pl)將物料以1.3t/h流量輸送至進(jìn)料混合器(M)中，開(kāi)啟尿素溶解出料栗(P2)、將物料以1.9t/h流量輸送至進(jìn)料混合器(M)中，將物料勻速輸送至反應(yīng)精餾系統(tǒng)(Tl);反應(yīng)精餾系統(tǒng)建立平衡，控制壓力_65KPa，塔釜溫度162~165°C，開(kāi)啟反應(yīng)精餾出料栗(P3)，塔釜采出流量2.84t/h ;物料經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理后，固體催化劑返回至催化劑溶解釜(Rl),返回物料量約為0.09 t/h，含濕量約38% ;液體進(jìn)入丙二醇分離系統(tǒng)(T2)精餾，控制壓力_95KPa，塔頂采出控制1.65t/h返回至尿素溶解釜(R2);丙二醇分離系統(tǒng)(T2)塔釜物料進(jìn)入碳酸丙烯酯精餾系統(tǒng)(T3)，控制壓力-98KPa，根據(jù)實(shí)際情況塔頂采出碳酸丙烯酯產(chǎn)品；系統(tǒng)穩(wěn)定后，連續(xù)運(yùn)行96小時(shí)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，消耗尿素60.8t，消耗1，2_丙二醇78.67t，催化劑循環(huán)使用，生產(chǎn)出碳酸丙烯酯99.44t，副產(chǎn)出液氨33.76t ;經(jīng)過(guò)分析衡算:原料尿素轉(zhuǎn)換率100%，產(chǎn)品碳酸丙烯酯含量99.6%，碳酸丙烯酯收率96.2%。
[0017]實(shí)施例2:向催化劑溶解釜(Rl)中投入1，2_丙二醇3t開(kāi)啟攪拌升溫至140°C，投入催化劑0.2t，維持釜內(nèi)溫度150°C，保溫I小時(shí)；向尿素溶解釜(R2)中投入1，2_丙二醇9t開(kāi)啟攪拌升溫至140°C，投入尿素3t，維持釜內(nèi)溫度145°C，保溫2小時(shí)；開(kāi)啟催化劑溶解出料栗(Pl)將物料以1.6t/h流量輸送至進(jìn)料混合器(M)中，開(kāi)啟尿素溶解出料栗(P2)、將物料以3t/h流量輸送至進(jìn)料混合器(M)中，將物料勻速輸送至反應(yīng)精餾系統(tǒng)(Tl);反應(yīng)精餾系統(tǒng)建立平衡，控制壓力_65KPa，塔釜溫度162~165°(:，開(kāi)啟反應(yīng)精餾出料栗(？3)，塔釜采出流量3.17t/h ;物料經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理后，固體催化劑返回至催化劑溶解釜(R1)，返回物料量約為0.15t/h，含濕量約34% ;液體進(jìn)入丙二醇分離系統(tǒng)(T2)精餾，控制壓力-95KPa，塔頂采出控制2.85t/h返回至尿素溶解釜(R2);丙二醇分離系統(tǒng)(T2)塔釜物料進(jìn)入碳酸丙烯酯精餾系統(tǒng)(T3)，控制壓力_98KPa，根據(jù)實(shí)際情況塔頂采出碳酸丙烯酯產(chǎn)品；系統(tǒng)穩(wěn)定后，連續(xù)運(yùn)行168小時(shí)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，消耗尿素126t，消耗I，2-丙二醇162.12t，催化劑循環(huán)使用，生產(chǎn)出碳酸丙烯酯206.92t，副產(chǎn)出液氨69.26t ;經(jīng)過(guò)分析衡算:原料尿素轉(zhuǎn)換率100%，產(chǎn)品碳酸丙烯酯含量99.57%，碳酸丙烯酯收率96.6%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種尿素與I，2-丙二醇為原料生產(chǎn)碳酸丙烯酯的方法，其特征在于該方法包含以下步驟: a.將1，2_丙二醇與催化劑進(jìn)料質(zhì)量比10:1~20:1的比例分別加入催化劑溶解釜(Rl)中，溶解溫度維持145~160°C，保溫I小時(shí)；將1，2_丙二醇與尿素按進(jìn)料質(zhì)量比1.5:1~4:1的比例分別加入到尿素溶解釜(R2)中，溶解溫度維持140~150°C，保溫2小時(shí)；開(kāi)啟催化劑溶解出料栗(P1)，將催化劑溶解釜(Rl)內(nèi)催化劑溶液輸送至進(jìn)料混合器(M)中，開(kāi)啟尿素溶解出料栗(P2)，將尿素溶解釜(R2)內(nèi)尿素溶液輸送至進(jìn)料混合器(M)中，兩股物料在進(jìn)料混合器(M)中混合均勻，催化劑溶液與尿素溶液質(zhì)量比為1:1~1:5，混合后溶液輸送至反應(yīng)精餾系統(tǒng)(Tl); b.反應(yīng)精餾系統(tǒng)(Tl)壓力控制在-60~-80KPa，塔釜溫度150~170°C，塔頂溫度130-1400C ;反應(yīng)精餾系統(tǒng)(Tl)頂部物料經(jīng)冷凝器冷凝后液相回流到反應(yīng)精餾系統(tǒng)(Tl)頂部，氨氣從冷凝器放空出至真空系統(tǒng)(V);反應(yīng)精餾系統(tǒng)(Tl)塔釜為碳酸丙烯酯和未反應(yīng)的1，2_丙二醇、催化劑由反應(yīng)精餾出料栗(P3)輸送至過(guò)濾系統(tǒng)(F)處理，過(guò)濾后液相為碳酸丙烯酯和1，2_丙二醇混合物料，固體為催化劑； c.液相的碳酸丙烯酯和1，2_丙二醇物料進(jìn)入丙二醇分離系統(tǒng)(T2)精餾，壓力控制-90~-98KPa，塔釜溫度135~150°C，回流比2:1~1:1，頂部得到1，2_丙二醇及少量碳酸丙烯酯，塔釜得到碳酸丙烯酯粗品通過(guò)丙二醇分離出料栗(P4)輸送至碳酸丙烯酯精餾系統(tǒng)(T3)精餾得到碳酸丙烯酯產(chǎn)品，壓力控制-95~-100KPa，塔釜溫度130~150°C，回流比1.5:1-0.5:1。2.按權(quán)利要求1所述方法，其特征是:權(quán)利要求1步驟c中真空系統(tǒng)(V)得到的氨氣輸送至氨氣回收系統(tǒng)(Z)處理得到液氨產(chǎn)品。3.按照權(quán)利要求1所述方法，其特征是:權(quán)利要求1步驟c中過(guò)濾系統(tǒng)(F)處理后固體催化劑返回至催化劑溶解釜(Rl)循環(huán)使用。4.按照權(quán)利要求1所述方法，其特征是:權(quán)利要求1步驟d中丙二醇分離系統(tǒng)(T2)頂部得到1，2_丙二醇及少量碳酸丙烯酯返回至尿素溶解釜(R2)循環(huán)使用。
【文檔編號(hào)】C07D317/36GK105985310SQ201510072925
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日
【發(fā)明人】屈強(qiáng)好, 趙建波, 王海波
【申請(qǐng)人】屈強(qiáng)好