CN105439857A - 生产碳酸甲乙酯的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种生产碳酸甲乙酯的方法和装置，所述方法，包括：使原料在催化剂的作用下发生反应，得到第一混合物，并用萃取剂对第一混合物进行萃取和分离，分别得到第二混合物和副产物，其中，原料为碳酸二甲酯和乙醇混合物，第一混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和副产物，第二混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和萃取剂，副产物含有甲醇；对第二混合物进行分离，得到第三混合物和萃取剂，第三混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯；对第三混合物进行分离，得到碳酸甲乙酯。根据本发明实施例的方法，可以使反应精馏和共沸分离同步实现，简化了常规反应精馏的流程，同时可以使多组分一次性分离，分离纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种生产碳酸甲乙酯的方法和装置。
背景技术
碳酸甲乙酯是一种用途广泛的不对称碳酸酯化合物，主要用作溶剂和有机合成中间体，特别是用作锂离子电池中非水溶性电解质的溶剂。与对称碳酸酯，如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯相比，具有不可比拟的优点。作为锂离子电池电解质溶剂，有良好的低温使用性，能提高电池的能量密度和放电容量，更能提高安全性能，延长使用寿命。
目前生产碳酸甲乙酯的常用方法有光气法、氧化羰化法和酯交换法。光气法由于原料采用毒性较强的光气COCl2，对外界造成一定的有害污染，且反应产物中生成了对装置腐蚀性较强的盐酸，所以此合成方法早已不再使用。氧化羰化法现今一般用来合成对称型碳酸酯化合物，此过程副反应多且生成副产物水，一方面严重影响碳酸甲乙酯的产率，另一方面由于水在锂电池有机电解液中的含量需要控制在十分微小的范围内，所以加重了后续分离提纯的任务，使得工作量有所增加，因此也不是理想的合成方法。碳酸二甲酯和乙醇酯交换法合成碳酸甲乙酯过程简单，装置投资少，原料及产物毒性小，反应过程中无对环境造成污染的废弃物排出，碳酸甲乙酯产率相对较高，是目前工业上生产碳酸甲乙酯的主要方法。
中国专利CN103172519A采用碳酸二甲酯与碳酸二乙酯为原料，在金属氧化物催化剂的存在下，常压下反应制备碳酸甲乙酯。该路线的优点在于原料及产品都可用作钾离子电池的电解液溶剂，不需进行后续分离，只需控制水分含量就可以直接使用。缺点是反应难进行，报导的催化剂昂贵、活性较低且难以回收。
中国专利CN102850224A采用碳酸二乙酯和甲醇为原料，以咪唑类液体为催化剂，在一定的反应温度和反应时间下进行碳酸甲乙酯的合成反应。本反应中原料甲醇比产物的沸点低，而且反应生成的碳酸二甲酯会和甲醇或乙醇形成共沸物，造成产物和原料分离困难，也影响碳酸甲乙酯的产率。因此本反应虽在理论上可行，但在常压下很难实施，目前还未有工业化的报导。
中国专利CN1450048A利用氧气和一氧化碳，在复合催化剂的作用下，通过调节甲醇和乙醇的进料比直接氧化羰化一步合成碳酸甲乙酯。氧化羰化法虽然理论上可行，但在常压下很难实施且碳酸甲乙酯产率低，目前尚未实现工业化。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效生产碳酸甲乙酯的方法。
本发明的另一目的在于提出一种能够有效生产碳酸甲乙酯的装置。
根据本发明第一方面实施例的生产碳酸甲乙酯的方法，包括：使原料在催化剂的作用下发生反应，得到第一混合物，并用萃取剂对所述第一混合物进行萃取和分离，分别得到第二混合物和副产物，其中，所述原料为碳酸二甲酯和乙醇混合物，所述第一混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和所述副产物，所述第二混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和萃取剂，所述副产物含有甲醇；对所述第二混合物进行分离，得到第三混合物和萃取剂，所述第三混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯；对所述第三混合物进行分离，得到碳酸甲乙酯。
根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的方法，可以使反应精馏和共沸分离同步实现，简化了常规反应精馏的流程，同时可以使多组分一次性分离，分离纯度高。
另外，根据本发明上述实施例的生产碳酸甲乙酯的方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个示例，所述催化剂选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠或乙醇钠中的一种。
根据本发明的一个示例，所述萃取剂选自邻二甲苯、乙酸丁酯、乙二醇或碳酸乙烯酯中的一种。
根据本发明的一个示例，所述原料中的碳酸二甲酯和乙醇的质量比为(1～20):1。
根据本发明的一个示例，所述催化剂的用量为所述原料的总质量的0.1％～8％。
根据本发明的一个示例，在反应-萃取精馏塔内使原料在催化剂的作用下发生反应，得到第一混合物，并用萃取剂对所述第一混合物进行萃取和分离；在分离精馏塔内对所述第二混合物进行分离；在分隔壁精馏塔内对所述第三混合物进行分离。
根据本发明的一个示例，所述反应-萃取精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为50℃～75℃，塔底温度为110℃～130℃；所述分离精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为70℃～110℃，塔底温度为130℃～150℃；所述分隔壁精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为75℃～95℃，塔底温度为100℃～150℃。
根据本发明第二方面实施例的生产碳酸甲乙酯的装置，包括：反应-萃取精馏塔，所述反应-萃取精馏塔上具有由上至下间隔布置的催化剂进口、萃取剂进口和原料进口，所述反应-萃取精馏塔的塔顶具有第一出料口且所述反应-萃取精馏塔的塔底具有第二出料口；分离精馏塔，所述分离精馏塔上具有与所述第二出料口相连的第一进料口，所述分离精馏塔的塔顶具有第三出料口且所述分离精馏塔的塔底具有第四出料口；分隔壁精馏塔，所述分隔壁精馏塔上具有与所述第三出料口相连且与初馏段连通的第二进料口、与侧线段连通的第五出料口、与公共精馏段连通的第六出料口以及与公共提馏段连通的第七出料口。
根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的装置，可以使反应精馏和共沸分离在反应-萃取精馏塔内部实现，简化了常规反应精馏的流程，同时可以使多组分在分隔壁精馏塔内实现一次性分离，这样不仅分离纯度高，而且减少了装置投资和能耗。
根据本发明的一个示例，所述生产碳酸甲乙酯的装置还包括：第一混合器和第一再沸器，所述第一混合器的输出端与所述原料进口相连，所述第一再沸器的输入端与所述第六出料口相连，所述第一再沸器的第一输出端与所述公共精馏段连通，所述第一再沸器的第二输出端与所述第一混合器的第一输入端相连，所述第一混合器的第二输入端用于接收新鲜原料；第二混合器，所述第二混合器的第一输入端与第四出料口，所述第二混合器的第二输入端用于接收新鲜萃取剂，所述第二混合器的输出端与所述萃取剂进口相连；第二再沸器，所述第二再沸器的输入端与所述第一出料口相连，所述第二再沸器的两个输出端中的一个与所述反应-萃取精馏塔的塔顶连通；第三再沸器，所述第三再沸器的输入端与所述第三出料口相连，所述第三再沸器的第一输出端与所述分离精馏塔的塔顶连通，所述第三再沸器的第二输出端与所述第二进料口相连；第一冷凝器，所述第一冷凝器的输入端与所述第二出料口相连，所述第一冷凝器的输出端与所述反应-萃取精馏塔的塔底连通；第二冷凝器，所述第二冷凝器的输入端与所述第四出料口相连，所述第二冷凝器的输出端与所述分离精馏塔的塔底连通；第三冷凝器，所述第三冷凝器的输入端与所述第七出料口相连，所述第三冷凝器的输出端与所述公共提馏段连通。
根据本发明的一个示例，所述分隔壁精馏塔的隔板设置成使所述初馏段的横截面积与所述侧线段的横截面积之比为(1～3):1。
根据本发明的一个示例，所述初馏段的塔板数为1～30块，所述侧线段塔板数为1～30块，所述公共精馏段的塔板数为1～30块，所述公共提馏段的塔板数为1～30块。
根据本发明的一个示例，所述反应-萃取精馏塔为板式塔、填料塔或板式-填料混合塔，所述分离精馏塔为板式塔、填料塔或板式-填料混合塔。
根据本发明的一个示例，所述反应-萃取精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为50℃～75℃，塔底温度为110℃～130℃；所述分离精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为70℃～110℃，塔底温度为130℃～150℃；所述分隔壁精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为75℃～95℃，塔底温度为100℃～150℃。
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生产碳酸甲乙酯的方法的流程示意图；
图2是根据本发明一个实施例的生产碳酸甲乙酯的装置的示意图；
图3是根据本发明另一实施例的生产碳酸甲乙酯的装置的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，不以任何方式限制本发明的保护范围。另外，在下列实施例中所采用的材料均为已知的并且可以通过商业手段获得的，除非明确指出，所采用的装置可以为本领域中常用的装置。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的方法和装置。
如图2和图3所示，根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的装置，包括：反应-萃取精馏塔100，分离精馏塔200，分隔壁精馏塔300。
具体地说，反应-萃取精馏塔100上具有由上至下间隔布置的催化剂进口101、萃取剂进口102和原料进口103，反应-萃取精馏塔100的塔顶具有第一出料口104且反应-萃取精馏塔100的塔底具有第二出料口105。
分离精馏塔200上具有与第二出料口105相连的第一进料口201，分离精馏塔200的塔顶具有第三出料口202且分离精馏塔200的塔底具有第四出料口203。
分隔壁精馏塔300内设有垂直布置的分隔板350以将分隔壁精馏塔300的内腔分为位于分隔板350左侧的初馏段310、位于分隔板350右侧的侧线段320、位于分隔板350上面的公共精馏段330以及位于分隔板350下面的公共提馏段340。
分隔壁精馏塔300上具有与第三出料口202相连且与初馏段310连通的第二进料口301、与侧线段320连通的第五出料口302、与公共精馏段330连通的第六出料口303以及与公共提馏段340连通的第七出料口304。
根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的装置，可以使反应精馏和共沸分离在反应-萃取精馏塔内部实现，简化了常规反应精馏的流程，同时可以使多组分混合物在分隔壁精馏塔内实现一次性分离，这样不仅分离纯度高，而且减少了装置投资和能耗。
如图2所示，根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的方法，其基本反应路径为：
作为原料的碳酸二甲酯和乙醇的混合物从反应-萃取精馏塔100的原料进口103进入反应-萃取精馏塔100，催化剂从反应-萃取精馏塔100的催化剂进口101进入反应-萃取精馏塔100，在反应-萃取精馏塔100内进行可逆反应形成含有碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯和甲醇的混合物。
同时，萃取剂从反应-萃取精馏塔100的萃取剂进口102进入反应-萃取精馏塔100，打破碳酸二甲酯和甲醇之间的共沸，使甲醇从第一出料口104馏出。含有萃取剂、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯以及过量的碳酸二甲酯的混合物从第二出料口105馏出，并经由第一进料口201进入分离精馏塔200。
在分离精馏塔200内，萃取剂从第四出料口203馏出，含有碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的混合物从第三出料口202馏出，并经由第二进料口301进入分隔壁精馏塔300进行分离。
在分隔壁精馏塔300内，碳酸二甲酯从第六出料口303馏出，碳酸二乙酯从第七出料口304馏出，目标产品碳酸甲乙酯从第五出料口302馏出。
如图1所示，根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的方法，包括：
1)在反应-萃取精馏塔100内使原料在催化剂的作用下发生反应，得到第一混合物，并用萃取剂对第一混合物进行萃取和分离，分别得到第二混合物和甲醇。
其中，原料为碳酸二甲酯和乙醇的混合物，第一混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和甲醇，第二混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和萃取剂。
2)在分离精馏塔200内对第二混合物进行分离，得到第三混合物和萃取剂。
其中，第三混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯。
3)在分隔壁精馏塔内300对第三混合物进行分离，得到碳酸甲乙酯。
在上述方法中，催化剂选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠或乙醇钠中的一种。
在上述方法中，所述萃取剂选自邻二甲苯、乙酸丁酯、乙二醇或碳酸乙烯酯中的一种。
在上述方法中，原料中的碳酸二甲酯和乙醇的质量比为(1～20):1。
在上述方法中，催化剂的用量为原料的总质量的0.1％～8％。
在上述方法中，反应-萃取精馏塔100的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为50℃～75℃，塔底温度为110℃～130℃；分离精馏塔200的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为75℃～110℃，塔底温度为130℃～150℃；分隔壁精馏塔300的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为75℃～95℃，塔底温度为120℃～140℃。
根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的方法，可以使反应精馏和共沸分离同步实现，简化了常规反应精馏的流程，同时可以使多组分一次性分离，分离纯度高。
有利地，如图3所示，根据本发明的一个示例，所述生产碳酸甲乙酯的装置还包括：第一混合器401，第二混合器402，第一再沸器501，第二再沸器502，第三再沸器503，第一冷凝器601，第二冷凝器602，第三冷凝器603。
第一混合器401的输出端与原料进口103相连。第一再沸器501的输入端与第六出料口303相连，第一再沸器501的第一输出端与公共精馏段330连通，第一再沸器501的第二输出端与第一混合器401的第一输入端相连，第一混合器401的第二输入端用于接收新鲜原料。由此，可以使从第六出料口303馏出的一部分碳酸二甲酯回流到公共精馏段330，而另一部分碳酸二甲酯在第一混合器401中与新鲜原料混合后循环利用。
第二混合器402的第一输入端与第四出料口203相连，第二混合器402的第二输入端用于接收新鲜萃取剂，第二混合器402的输出端与萃取剂进口102相连。由此，可以使从第四出料口203馏出的一部分萃取剂在第二混合器402中与新鲜的萃取剂混合后循环利用。
第二再沸器502的输入端与第一出料口104相连，第二再沸器502的两个输出端中的一个与反应-萃取精馏塔100的塔顶连通。由此，从第一出料口104馏出的一部分甲醇可以经由第二再沸器502的两个输出端中的一个回流到反应-萃取精馏塔100内，另一部分甲醇可以经由第二再沸器502的两个输出端中的另一个回收利用。
第三再沸器503的输入端与第三出料口202相连，第三再沸器503的第一输出端与分离精馏塔200的塔顶连通，第三再沸器503的第二输出端与第二进料口301相连。由此，从第三出料口202馏出的一部分含有碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的混合物可以回流到分离精馏塔200内，一部分含有碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的混合物经第二进料口301进入分隔壁精馏塔300进行分离。
第一冷凝器601的输入端与第二出料口105相连，第一冷凝器601的输出端与反应-萃取精馏塔100的塔底连通。由此，可以使一部分从第二出料口105馏出的含有萃取剂、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯以及过量的碳酸二甲酯的混合物回流到反应-萃取精馏塔100。
第二冷凝器602的输入端与第四出料口203相连，第二冷凝器602的输出端与分离精馏塔200的塔底连通。由此，可以使从第四出料口203馏出的一部分萃取剂回流到分离精馏塔200。
第三冷凝器603的输入端与第七出料口304相连，第三冷凝器603的输出端与公共提馏段340连通。由此，可以使从第七出料口304馏出一部分碳酸二乙酯回流到分隔壁精馏塔300，另一部分碳酸二乙酯回收利用。
有利地，分隔壁精馏塔300的隔板350设置成使初馏段310的横截面积与侧线段320的横截面积之比为(1～3):1。
有利地，初馏段310的塔板数为1～30块，侧线段320塔板数为1～30块，公共精馏段330的塔板数为1～30块，公共提馏段340的塔板数为1～30块。
有利地，反应-萃取精馏塔100为板式塔、填料塔或板式-填料混合塔，分离精馏塔200为板式塔、填料塔或板式-填料混合塔。
根据本发明的一个示例，反应-萃取精馏塔100的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为50℃～75℃，塔底温度为110℃～130℃。分离精馏塔200的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为70℃～110℃，塔底温度为130℃～150℃。分隔壁精馏塔300的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为75℃～95℃，塔底温度为100℃～150℃。
下面通过多个示例来描述采用根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的装置以实现根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的方法。
示例1
采用碳酸二甲酯和乙醇作为原料，反应生成碳酸甲乙酯，过量的碳酸二甲酯循环利用。
催化剂为碳酸钾，催化剂用量为碳酸二甲酯和乙醇质量和的0.1％，萃取剂采用邻二甲苯，分隔壁精馏塔300的隔板350为中心设置，使初馏段310与侧线段320的横截面积之比为1：1。
操作条件如下：
反应-萃取精馏塔100：塔径1000mm；塔高19000mm；塔内压力0.1MPa；塔顶温度64℃；塔底温度120℃。
分离精馏塔200：塔内压力0.1MPa；塔顶温度95℃；塔底温度144℃。
分隔壁精馏塔300：塔径4000mm；塔高50000mm；公共精馏段330、初馏段310、侧线段320、公共提馏段340的塔板数分别为10、20、30、15；塔内压力0.1MPa，塔顶温度85℃，公共提馏段340的塔底温度107℃；侧线段320的塔底温度128℃。
示例1的进料和出料结果如下表所示
示例2
在示例1的基础上，反应-萃取精馏塔100催化剂改用碳酸钠，原料中碳酸二甲酯和乙醇的质量比改为1:1，催化剂用量为碳酸二甲酯和乙醇质量和的0.5％，改变萃取剂邻二甲苯用量为2500kg/h。
反应-萃取精馏塔100的塔内压力为0.05MPa、塔顶温度为52℃、塔底温度为110.4℃、塔顶甲醇浓度(质量比)为0.97。
分离精馏塔200塔顶温度为72℃，塔底温度为130.4℃，塔内压力为0.05MPa，塔底邻二甲苯一部分回流。
分隔壁精馏塔300塔顶温度为78.7℃，塔底温度为123.6℃，塔内压力为0.1MPa，侧线段320内碳酸甲乙酯浓度(质量比)为0.96，隔板350为偏心设置，使初馏段310与侧线段320的横截面积之比为2：1。
示例3
在示例1的基础上，催化剂改用碳酸钠，原料中碳酸二甲酯和乙醇的质量比改为4:1，催化剂用量为碳酸二甲酯和乙醇质量和的2％，选择萃取剂乙酸丁酯用量为2800kg/h。
反应-萃取精馏塔100的塔内压力0.15MPa，塔顶温度为64.2℃，塔底温度为119.3℃，塔顶甲醇浓度(质量比)为0.93。
分离精馏塔200的塔顶温度为83℃，塔底温度为138.4℃，塔内压力为0.25MPa，塔底乙酸丁酯一部分回流。
分隔壁精馏塔300塔顶温度为90.1℃，塔底温度为129.9℃，塔内压力为0.2MPa，侧线段320碳酸甲乙酯浓度(质量比)为0.95，隔板350为中心设置，使初馏段310与侧线段320的横截面积之比为1：1。
示例4
在示例1的基础上，催化剂改用氢氧化钾，原料中碳酸二甲酯和乙醇的质量比改为10:1，催化剂用量为碳酸二甲酯和乙醇质量和的6％，选择萃取剂碳酸乙烯酯用量为2800kg/h，
反应-萃取精馏塔100的塔内压力为0.5MPa，塔顶温度为73.2℃，塔底温度为127.5℃，塔顶甲醇浓度(质量比)为0.94。
分离精馏塔200的塔顶温度为109.2℃，塔底温度为148.4℃，塔内压力为0.5MPa，塔底碳酸乙烯酯一部分回流。
分隔壁精馏塔300的塔顶温度为94.1℃，塔底温度为146.9℃，塔内压力为0.5MPa，侧线段320的碳酸甲乙酯浓度(质量比)为0.93，隔板350为偏心设置，使初馏段与侧线段的横截面积之比为2：1。
示例5
在示例3的基础上，催化剂改用甲醇钠，原料中碳酸二甲酯和乙醇的质量比改为15:1，催化剂用量为碳酸二甲酯和乙醇质量和的8％，选择萃取剂乙二醇用量为2500kg/h。
分离精馏塔200的塔顶甲醇浓度(质量比)大于0.89，塔底乙二醇一部分回流。
分隔壁精馏塔300的侧线段320的碳酸甲乙酯浓度(质量比)大于0.99。
示例6
在示例4的基础上，催化剂改用乙醇钠，原料中碳酸二甲酯和乙醇的质量比改为20:1，催化剂用量为碳酸二甲酯和乙醇质量和的1％，选择萃取剂乙酸丁酯用量为2500kg/h。
分离精馏塔200塔顶甲醇浓度(质量比)大于0.91，塔底乙酸丁酯一部分回流。
分隔壁精馏塔300的侧线段320的碳酸甲乙酯浓度(质量比)大于0.9。
示例7
在示例5的基础上，催化剂改用碳酸锂，原料中碳酸二甲酯和乙醇的质量比改为4:1，催化剂用量为碳酸二甲酯和乙醇质量和的4％，选择萃取剂碳酸乙烯酯用量为3500kg/h，
分离精馏塔200的塔顶甲醇浓度(质量比)大于0.93，塔底碳酸乙烯酯一部分回流。
分隔壁精馏塔300的侧线段320的碳酸甲乙酯浓度(质量比)大于0.95。
由示例1至示例7的结果可知，相对于其他萃取剂，邻二甲苯具有很好的萃取效果。其中碳酸乙烯酯沸点较高，增加了萃取剂回收的难度，乙酸丁酯沸点较低，对原共沸物相对挥发度的影响较小，乙二醇萃取效果略低于邻二甲苯。萃取剂用量有合适的范围，否则会影响萃取精馏隔壁塔的分离效果。
示例8
改变原料中碳酸二甲酯和乙醇的比例，过量的碳酸二甲酯循环利用。催化剂氢氧化钠用量为碳酸二甲酯和乙醇质量和的8％，从反应-萃取精馏塔100顶部加入，萃取剂采用邻二甲苯，隔板350为偏心设置，使初馏段310与侧线段320的横截面积之比为3：1。
操作条件如下：
反应-萃取精馏塔100：塔径1000mm，塔高19000mm，塔内压力0.1MPa，塔顶温度62℃，塔底温度117℃。
分离精馏塔200：塔内压力0.1MPa，塔顶温度90℃，塔底温度140℃，塔径4000mm，塔高48000mm。
分隔壁精馏塔300：塔内压力0.1MPa，塔顶温度87℃，公共提馏段340的塔底温度106℃，侧线段320的塔底温度128℃，公共精馏段330、初馏段310、侧线段320、公共提馏段340的塔板数分别为9、18、28、16。
示例8的进料和出料结果如下表所示
示例9
改变进料物流中碳酸二甲酯和乙醇的比例，过量的碳酸二甲酯循环利用。催化剂乙醇钠用量为碳酸二甲酯和乙醇质量和的4％，萃取剂采用邻二甲苯，隔板350为偏心设置，使初馏段310与侧线段320的横截面积之比为3：1。
操作条件如下：
反应-萃取精馏塔100：塔径1000mm，塔高19000mm，塔内压力0.1MPa，塔顶温度62℃，塔底温度115℃。
分离精馏塔200：塔内压力0.1MPa，塔顶温度88℃，塔底温度137℃。
分隔壁精馏塔300：塔径4000mm，塔高47000mm，公共精馏段330、初馏段310、侧线段320、公共提馏段340的塔板数分别为9、16、27、15，公共提馏段340塔底温度107℃，侧线段320塔底温度126℃。
示例9的进料和出料结果如下表所示
根据本发明实施例的生产碳酸甲乙酯的方法和装置，可以使反应精馏和共沸分离在一个塔内部实现，简化了常规反应精馏的流程，同时使多组分在隔壁塔内实现一次性分离，这样不仅分离纯度高，而且减少了装置投资和能耗。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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 (13)
1.一种生产碳酸甲乙酯的方法，其特征在于，包括：
使原料在催化剂的作用下发生反应，得到第一混合物，并用萃取剂对所述第一混合物进行萃取和分离，分别得到第二混合物和副产物，其中，所述原料为碳酸二甲酯和乙醇混合物，所述第一混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和所述副产物，所述第二混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和萃取剂，所述副产物含有甲醇；
对所述第二混合物进行分离，得到第三混合物和萃取剂，所述第三混合物含有碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯；
对所述第三混合物进行分离，得到碳酸甲乙酯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸锂、氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠或乙醇钠中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述萃取剂选自邻二甲苯、乙酸丁酯、乙二醇或碳酸乙烯酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料中的碳酸二甲酯和乙醇的质量比为(1～20):1。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的催化剂的用量为所述原料的总质量的0.1％～8％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，
在反应-萃取精馏塔内使原料在催化剂的作用下发生反应，得到第一混合物，并用萃取剂对所述第一混合物进行萃取和分离；
在分离精馏塔内对所述第二混合物进行分离；
在分隔壁精馏塔内对所述第三混合物进行分离。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述反应-萃取精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为50℃～75℃，塔底温度为110℃～130℃；
所述分离精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为70℃～110℃，塔底温度为130℃～150℃；
所述分隔壁精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为75℃～95℃，塔底温度为100℃～150℃。
8.一种生产碳酸甲乙酯的装置，其特征在于，包括：
反应-萃取精馏塔，所述反应-萃取精馏塔上具有由上至下间隔布置的催化剂进口、萃取剂进口和原料进口，所述反应-萃取精馏塔的塔顶具有第一出料口且所述反应-萃取精馏塔的塔底具有第二出料口；
分离精馏塔，所述分离精馏塔上具有与所述第二出料口相连的第一进料口，所述分离精馏塔的塔顶具有第三出料口且所述分离精馏塔的塔底具有第四出料口；
分隔壁精馏塔，所述分隔壁精馏塔上具有与所述第三出料口相连且与初馏段连通的第二进料口、与侧线段连通的第五出料口、与公共精馏段连通的第六出料口以及与公共提馏段连通的第七出料口。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
第一混合器和第一再沸器，所述第一混合器的输出端与所述原料进口相连，所述第一再沸器的输入端与所述第六出料口相连，所述第一再沸器的第一输出端与所述公共精馏段连通，所述第一再沸器的第二输出端与所述第一混合器的第一输入端相连，所述第一混合器的第二输入端用于接收新鲜原料；
第二混合器，所述第二混合器的第一输入端与所述第四出料口，所述第二混合器的第二输入端用于接收新鲜萃取剂，所述第二混合器的输出端与所述萃取剂进口相连；
第二再沸器，所述第二再沸器的输入端与所述第一出料口相连，所述第二再沸器的两个输出端中的一个与所述反应-萃取精馏塔的塔顶连通；
第三再沸器，所述第三再沸器的输入端与所述第三出料口相连，所述第三再沸器的第一输出端与所述分离精馏塔的塔顶连通，所述第三再沸器的第二输出端与所述第二进料口相连；
第一冷凝器，所述第一冷凝器的输入端与所述第二出料口相连，所述第一冷凝器的输出端与所述反应-萃取精馏塔的塔底连通；
第二冷凝器，所述第二冷凝器的输入端与所述第四出料口相连，所述第二冷凝器的输出端与所述分离精馏塔的塔底连通；
第三冷凝器，所述第三冷凝器的输入端与所述第七出料口相连，所述第三冷凝器的输出端与所述公共提馏段连通。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述分隔壁精馏塔的隔板设置成使所述初馏段的横截面积与所述侧线段的横截面积之比为(1～3):1。
11.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述初馏段的塔板数为1～30块，所述侧线段塔板数为1～30块，所述公共精馏段的塔板数为1～30块，所述公共提馏段的塔板数为1～30块。
12.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述反应-萃取精馏塔为板式塔、填料塔或板式-填料混合塔，所述分离精馏塔为板式塔、填料塔或板式-填料混合塔。
13.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，
所述反应-萃取精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为50℃～75℃，塔底温度为110℃～130℃；
所述分离精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为70℃～110℃，塔底温度为130℃～150℃；
所述分隔壁精馏塔的塔内压力为0.05MPa～0.5MPa，塔顶温度为75℃～95℃，塔底温度为100℃～150℃。
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