本發(fā)明屬于化學工藝領(lǐng)域，具體涉及一種尿素兩步法生產(chǎn)碳酸二甲酯的方法，以及采用該方法生產(chǎn)碳酸二甲酯的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

碳酸二甲酯(dmc)是一種國際公認的綠色環(huán)保型化工原料，它可代替劇毒的光氣、苯等大宗化工原料，在制取高性能樹酯、綠色溶劑、染料中間體、藥物、增香劑、食品防腐劑、潤滑油填加劑、清潔油品添加劑等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，具有非常廣闊的市場開發(fā)前景，被譽為當今有機合成的“新基石”。

目前，碳酸二甲酯的合成有多種方法，光氣法是最早實現(xiàn)工業(yè)化的dmc生產(chǎn)工藝，但該法生產(chǎn)流程長、產(chǎn)品收率低、成本高，且光氣劇毒，污染環(huán)境，該生產(chǎn)工藝在很多國家已被禁止使用。目前具有大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)價值的碳酸二甲酯生產(chǎn)方法主要有兩種：酯交換法和甲醇氧化羰基化法。其中，甲醇氧化羰基化法研究開發(fā)距離產(chǎn)業(yè)化還有一定的距離，同時引進國外先進技術(shù)難度很大。國內(nèi)廠家大多利用碳酸乙(丙)烯酯與甲醇的酯交換反應(yīng)實現(xiàn)dmc的生產(chǎn)，以解決其下游深加工產(chǎn)品的開發(fā)利用對市場需求的矛盾。

在現(xiàn)有技術(shù)中，cn100364956c公開了一種以環(huán)氧烷烴、二氧化碳以及甲醇為原料，反應(yīng)精餾酯交換聯(lián)產(chǎn)碳酸二甲酯和二元醇的方法，該方法首先通過環(huán)氧烷烴和二氧化碳為原料合成環(huán)狀碳酸酯，再與甲醇進行反應(yīng)精餾酯交換生產(chǎn)碳酸二甲酯和二元醇；該法是目前國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的主要方法。該法不但可以解決光氣法中存在的缺陷，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，因而大大提高了產(chǎn)品的經(jīng)濟性和實用性；然而，該方法需要較高的反應(yīng)溫度和壓力，生產(chǎn)中燃爆性大，因此，對設(shè)備材質(zhì)及生產(chǎn)操作條件提出了苛刻的要求。

此外，又如cn1903828a公開了一種尿素醇解法生產(chǎn)碳酸二甲酯的工藝，其中，尿素溶液和甲醇按摩爾比為8～12∶1逆流進入反應(yīng)精餾塔反應(yīng)段，進行接觸反應(yīng)，在催化劑作用下生成粗碳酸二甲酯溶液，粗碳酸二甲酯溶液經(jīng)常壓蒸餾、加壓蒸餾后再經(jīng)一次常壓蒸餾，經(jīng)精餾處理后精制得產(chǎn)品99.5％碳酸二甲酯；在反應(yīng)過程中，有副產(chǎn)物氨氣生成，經(jīng)脫鹽水吸收后成為17％的氨水，作為合成尿素的原料；尤其是，尿素溶液與甲醇逆流進入反應(yīng)精餾塔反應(yīng)段，最終在催化劑作用下直接生成碳酸二甲酯產(chǎn)品。該方法過程簡單，易于操作，但仍然存在明顯的缺陷，即尿素單程轉(zhuǎn)化率較低，且副反應(yīng)較多，同時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一。

因此，研發(fā)出一種工藝流程短的以尿素為原料生產(chǎn)碳酸二甲酯的方法及其系統(tǒng)，以期同時實現(xiàn)最大化避免三廢排出、安全易操作、節(jié)省設(shè)備投資成本等目標，甚至能夠聯(lián)產(chǎn)碳酸環(huán)亞烷基酯，對推動碳酸二甲酯的大規(guī)模綠色化工生產(chǎn)以及化學工藝研究的發(fā)展具有積極意義，并且有利于綠色化工品碳酸二甲酯的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中工業(yè)化生產(chǎn)碳酸二甲酯相關(guān)的技術(shù)缺陷，例如，反應(yīng)條件苛刻，原料轉(zhuǎn)化率低，三廢排出較多，設(shè)備投資成本較高等，發(fā)明人擬設(shè)計并實施了一種以尿素為起始原料經(jīng)兩步反應(yīng)合成碳酸二甲酯的工藝方法。

發(fā)明人主要完成了以下工藝流程設(shè)計：該合成碳酸二甲酯的工藝包括兩個單元：第一單元——碳酸環(huán)亞烷基酯合成單元，第二單元——碳酸二甲酯合成單元；在催化劑a的存在下，尿素與二元醇在第一單元里反應(yīng)生成碳酸環(huán)亞烷基酯，在催化劑b的存在下，碳酸環(huán)亞烷基酯與甲醇在第二單元里進行酯交換反應(yīng)，最終生成碳酸二甲酯；其中的二元醇在整個反應(yīng)流程中起循環(huán)反應(yīng)介質(zhì)的作用，得到了有效地循環(huán)利用，催化劑a和催化劑b也能夠進行工藝內(nèi)循環(huán)利用，副產(chǎn)物氨氣亦可被單獨回收，因此該工藝方法是一種理想的co2固定技術(shù)。

此外，通過分析比較，發(fā)明人確認了該工藝方法具有安全易控、反應(yīng)條件溫和、幾乎無三廢排出、產(chǎn)品方案調(diào)整方便、尿素單程轉(zhuǎn)化率高、設(shè)備投資成本大大降低等優(yōu)點。

具體地，本發(fā)明的第一方面，提供了一種尿素兩步法生產(chǎn)碳酸二甲酯的方法，其包括以下步驟：

s1：在碳酸環(huán)亞烷基酯合成單元中，催化劑a催化尿素與二元醇反應(yīng)生成碳酸環(huán)亞烷基酯；回收氨氣，出料經(jīng)過濾器過濾并回收催化劑a，過濾后的出料被輸送至碳酸二甲酯合成單元；

s2：在碳酸二甲酯合成單元中，催化劑b催化碳酸環(huán)亞烷基酯與甲醇進行酯交換反應(yīng)生成碳酸二甲酯產(chǎn)品；

并且，碳酸二甲酯合成單元中輸出的未反應(yīng)的二元醇、未反應(yīng)的甲醇以及催化劑b的混合溶液被輸送至兩級蒸發(fā)器；第一級蒸發(fā)器蒸發(fā)出的甲醇回收至碳酸二甲酯合成單元，第一級蒸發(fā)器的釜液流入第二級蒸發(fā)器；第二級蒸發(fā)器的釜液為催化劑b的飽和醇溶液，其被輸送回碳酸二甲酯合成單元，以循環(huán)使用催化劑b；第二級蒸發(fā)器蒸發(fā)出的二元醇與甲醇組成的混合醇蒸汽被輸送至醇分離塔；

其中，所述醇分離塔的塔底輸出的二元醇回流入所述碳酸環(huán)亞烷基酯合成單元，參與s1中的反應(yīng)；所述醇分離塔的塔頂輸出的甲醇回流入所述碳酸二甲酯合成單元，參與s2中的酯交換反應(yīng)。

值得補充說明的是，所述催化劑a指的是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何一種可以用于催化尿素與二元醇反應(yīng)生成碳酸環(huán)亞烷基酯的催化劑，例如，包括氧化鋅、氧化鋁負載的氯化鋅、高氯酸鋅、mgo以及mo、bi、pb、ni、fe和cu等的氧化物、鑭系氧化物、離子液體化合物等。所述催化劑b指的是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何一種酯交換反應(yīng)催化劑，因此，在本文中不再一一贅述。

由此可見，在上述尿素兩步法生產(chǎn)碳酸二甲酯的方法中，能夠回收催化劑a，經(jīng)活化處理后可再次使用；尤其是，該方法能夠在線連續(xù)循環(huán)使用催化劑b，顯著地降低了生產(chǎn)物料的投入成本，與此同時，催化劑b的提前回收能夠降低后續(xù)醇分離塔的負荷及材質(zhì)要求，這又成功降低了生產(chǎn)設(shè)備的投資成本。此外，從第一級蒸發(fā)器頂部蒸發(fā)出的甲醇蒸汽經(jīng)冷凝后可直接返回碳酸二甲酯合成單元，從第二級蒸發(fā)器頂部蒸發(fā)出的混合醇蒸汽能夠在醇分離塔中得到有效分離，分別輸出二元醇和甲醇，用于工藝內(nèi)循環(huán)反應(yīng)，致使能夠省略二元醇精制塔，從而也減少了生產(chǎn)設(shè)備的投資成本。

此外，本發(fā)明的第二方面，提供了一種采用本發(fā)明第一方面的方法生產(chǎn)碳酸二甲酯的系統(tǒng)，包括：

配料系統(tǒng)，碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器，過濾器，醇酯分離塔，碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔，反應(yīng)精餾酯交換塔，第一級蒸發(fā)器，第二級蒸發(fā)器，醇分離塔，碳酸二甲酯精制裝置，甲醇冷凝器，以及若干管閥；

其中，所述配料系統(tǒng)連接設(shè)置在所述碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器之前，所述碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器用于攪拌混合催化劑a、尿素與二元醇，以進行s1中的反應(yīng)；所述碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器的頂部設(shè)置有氨氣回收口，其底部設(shè)置有出料口，所述出料口連接至過濾器；所述過濾器的濾液出口連接至醇酯分離塔；

所述醇酯分離塔的塔頂連接二元醇回收管α，所述醇酯分離塔的塔底通過粗碳酸環(huán)亞烷基酯出料管連接至碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔；所述碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔的塔頂通過碳酸環(huán)亞烷基酯出料管連接至反應(yīng)精餾酯交換塔的上部，所述碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔的塔底連接蒸餾殘渣排放管；

在所述反應(yīng)精餾酯交換塔中進行s2中的酯交換反應(yīng)；所述反應(yīng)精餾酯交換塔的塔頂通過共沸混合液出料管連接至碳酸二甲酯精制裝置，所述反應(yīng)精餾酯交換塔的塔底通過混合溶液輸出管連接至第一級蒸發(fā)器；其中，所述共沸混合液由甲醇和碳酸二甲酯組成，所述混合溶液為催化劑b的甲醇、二元醇溶液；

其中，所述碳酸二甲酯精制裝置有兩個輸出端，一個輸出端連接產(chǎn)品輸出管，另一個輸出端連接甲醇回收管α；

其中，第一級蒸發(fā)器的頂部出口連接甲醇冷凝器，所述甲醇冷凝器連接甲醇回收管β；第一級蒸發(fā)器的底部出口連接至第二級蒸發(fā)器；第二級蒸發(fā)器的底部出口通過催化劑b循環(huán)管連接至反應(yīng)精餾酯交換塔的上部，第二級蒸發(fā)器的頂部出口通過混合醇蒸汽管連接至醇分離塔；

其中，所述醇分離塔的塔底連接二元醇回收管β，所述醇分離塔的塔頂連接甲醇回收管γ；

并且，甲醇回收管α、β、γ匯合連接至甲醇循環(huán)主管，所述甲醇循環(huán)主管連接至反應(yīng)精餾酯交換塔的下部；二元醇回收管α、β匯合連接至二元醇循環(huán)主管，所述二元醇循環(huán)主管連接至配料系統(tǒng)。

優(yōu)選地，在上述系統(tǒng)中，所述碳酸二甲酯精制裝置包括：加壓精餾塔，甲醇精餾塔和碳酸二甲酯精制塔；

其中，所述反應(yīng)精餾酯交換塔的塔頂通過共沸混合液出料管連接至加壓精餾塔；所述加壓精餾塔的塔頂通過碳酸二甲酯的甲醇溶液輸出管連接至甲醇精餾塔，所述加壓精餾塔的塔底通過甲醇的碳酸二甲酯溶液輸出管連接至碳酸二甲酯精制塔；

所述甲醇精餾塔的塔底連接甲醇回收管α，所述甲醇精餾塔的塔頂通過恒沸物輸出管連接至所述加壓精餾塔；其中，所述恒沸物由甲醇和碳酸二甲酯組成；

所述碳酸二甲酯精制塔的塔頂通過甲醇與碳酸二甲酯的混合物出料管連接至所述加壓精餾塔，所述碳酸二甲酯精制塔的塔底連接產(chǎn)品輸出管。

進一步優(yōu)選地，在上述系統(tǒng)中，所述醇酯分離塔、所述碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔、所述反應(yīng)精餾酯交換塔、所述醇分離塔、所述加壓精餾塔、所述甲醇精餾塔和所述碳酸二甲酯精制塔的塔頂各設(shè)置有一套冷凝器。

進一步優(yōu)選地，在上述系統(tǒng)中，所述醇分離塔、所述加壓精餾塔、所述甲醇精餾塔和所述碳酸二甲酯精制塔均為填料塔。當然，所述醇分離塔、所述加壓精餾塔、所述甲醇精餾塔和所述碳酸二甲酯精制塔各自獨立地為填料塔、板式塔或其組合等型式，以上均為填料塔的情況，僅為一種列舉的優(yōu)選實施方式。

優(yōu)選地，在上述系統(tǒng)中，所述氨氣回收口連接至尿素合成裝置。

優(yōu)選地，在上述系統(tǒng)中，所述配料系統(tǒng)中設(shè)置有：二元醇加料口，尿素加料口，催化劑a加料口，二元醇循環(huán)入口；所述二元醇循環(huán)入口連接所述二元醇循環(huán)主管。

優(yōu)選地，在上述系統(tǒng)中，所述甲醇循環(huán)主管上還設(shè)置有甲醇注入器，用于注入甲醇。

更進一步優(yōu)選地，在上述系統(tǒng)中，所述碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔的塔頂還設(shè)置有碳酸環(huán)亞烷基酯產(chǎn)品輸出管，用于聯(lián)產(chǎn)碳酸環(huán)亞烷基酯產(chǎn)品。

本發(fā)明所提供的尿素兩步法生產(chǎn)碳酸二甲酯的方法以及采用該方法生產(chǎn)碳酸二甲酯的系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具有如下技術(shù)優(yōu)勢：

反應(yīng)精餾酯交換塔的釜液經(jīng)過兩級蒸發(fā)器處理后，從第二級蒸發(fā)器的釜液中獲得催化劑b的飽和醇溶液，直接返回至該反應(yīng)精餾酯交換塔，成功實現(xiàn)了催化劑b(例如，堿催化劑)的在線連續(xù)循環(huán)使用，從而避免現(xiàn)有工藝中常用的過濾等復(fù)雜操作，使催化劑b提前返回反應(yīng)精餾酯交換塔，還可降低后續(xù)醇分離塔對負荷與材質(zhì)的要求；同時，生產(chǎn)過程中，第一級蒸發(fā)器獲得甲醇蒸汽純度很高，冷凝后可直接返回反應(yīng)精餾酯交換塔，從而亦降低了后續(xù)醇分離塔的負荷。此外，本發(fā)明還可實現(xiàn)循環(huán)反應(yīng)介質(zhì)二元醇的循環(huán)利用，以省略二元醇精制塔，減少設(shè)備投資。

綜上所述，本發(fā)明所提供的尿素兩步法生產(chǎn)碳酸二甲酯的方法以及采用該方法生產(chǎn)碳酸二甲酯的系統(tǒng)能夠最大化避免三廢排出、安全易控、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)品方案調(diào)整方便、尿素單程轉(zhuǎn)化率高、設(shè)備投資成本大大降低，甚至還能夠?qū)崿F(xiàn)碳酸二甲酯與碳酸環(huán)亞烷基酯的聯(lián)產(chǎn)，因此，具有廣泛的應(yīng)用價值和良好的市場前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述尿素兩步法生產(chǎn)碳酸二甲酯的方法的工藝流程示意圖。

圖1中的附圖標記分別為：1-碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器，2-過濾器，3-醇酯分離塔，4-碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔，5-反應(yīng)精餾酯交換塔，6-第一級蒸發(fā)器，7-第二級蒸發(fā)器，8-醇分離塔，9-加壓精餾塔，10-甲醇精餾塔，11-碳酸二甲酯精制塔，12-甲醇冷凝器。

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本發(fā)明進行詳細和具體的介紹，以更好地理解本發(fā)明，但是下述具體實施方式并不限制本發(fā)明范圍。

根據(jù)本發(fā)明第一方面的一種尿素兩步法生產(chǎn)碳酸二甲酯的方法，包括以下步驟：

s1：在碳酸環(huán)亞烷基酯合成單元中，催化劑a催化尿素與二元醇反應(yīng)生成碳酸環(huán)亞烷基酯；回收氨氣，出料經(jīng)過濾器2過濾并回收催化劑a，過濾后的出料被輸送至碳酸二甲酯合成單元；

s2：在碳酸二甲酯合成單元中，催化劑b催化碳酸環(huán)亞烷基酯與甲醇進行酯交換反應(yīng)生成碳酸二甲酯產(chǎn)品；

并且，碳酸二甲酯合成單元中輸出的未反應(yīng)的二元醇、未反應(yīng)的甲醇以及催化劑b的混合溶液被輸送至兩級蒸發(fā)器；第一級蒸發(fā)器6蒸發(fā)出的甲醇回收至碳酸二甲酯合成單元，第一級蒸發(fā)器6的釜液流入第二級蒸發(fā)器7；第二級蒸發(fā)器7的釜液為催化劑b的飽和醇溶液，其被輸送回碳酸二甲酯合成單元，以循環(huán)使用催化劑b；第二級蒸發(fā)器7蒸發(fā)出的二元醇與甲醇組成的混合醇蒸汽被輸送至醇分離塔8；

其中，所述醇分離塔8的塔底輸出的二元醇回流入所述碳酸環(huán)亞烷基酯合成單元，參與s1中的反應(yīng)；所述醇分離塔8的塔頂輸出的甲醇回流入所述碳酸二甲酯合成單元，參與s2中的酯交換反應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明第二方面的一種采用本發(fā)明第一方面所述的方法生產(chǎn)碳酸二甲酯的系統(tǒng)，包括：

配料系統(tǒng)，碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器1，過濾器2，醇酯分離塔3，碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔4，反應(yīng)精餾酯交換塔5，第一級蒸發(fā)器6，第二級蒸發(fā)器7，醇分離塔8，碳酸二甲酯精制裝置，甲醇冷凝器12，以及若干管閥；

其中，所述配料系統(tǒng)連接設(shè)置在所述碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器1之前，所述碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器用于攪拌混合催化劑a、尿素與二元醇，以進行s1中的反應(yīng)；所述碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器1的頂部設(shè)置有氨氣回收口，其底部設(shè)置有出料口，所述出料口連接至過濾器2；所述過濾器2的濾液出口連接至醇酯分離塔3；在碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器1中，生成碳酸環(huán)亞烷基酯和氨氣，碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器1的出料口排出碳酸環(huán)亞烷基酯、未反應(yīng)的二元醇以及催化劑a的混合物，而過濾器2用于回收催化劑a，并將濾液輸送至醇酯分離塔3；

所述醇酯分離塔3的塔頂連接二元醇回收管α，所述醇酯分離塔3的塔底通過粗碳酸環(huán)亞烷基酯出料管連接至碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔4，從而實現(xiàn)二元醇和粗碳酸環(huán)亞烷基酯的分離；所述碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔4的塔頂通過碳酸環(huán)亞烷基酯出料管連接至反應(yīng)精餾酯交換塔5的上部，所述碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔4的塔底連接蒸餾殘渣排放管；如此，碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔4的塔頂獲得了精制的碳酸環(huán)亞烷基酯；

在所述反應(yīng)精餾酯交換塔5中進行s2中的酯交換反應(yīng)；所述反應(yīng)精餾酯交換塔5的塔頂通過共沸混合液出料管連接至碳酸二甲酯精制裝置，所述反應(yīng)精餾酯交換塔5的塔底通過混合溶液輸出管連接至第一級蒸發(fā)器6；其中，所述共沸混合液由甲醇和碳酸二甲酯組成，所述混合溶液為催化劑b的甲醇、二元醇溶液；

其中，所述碳酸二甲酯精制裝置有兩個輸出端，一個輸出端連接產(chǎn)品輸出管，另一個輸出端連接甲醇回收管α；

其中，第一級蒸發(fā)器6的頂部出口連接甲醇冷凝器12，所述甲醇冷凝器12連接甲醇回收管β，從而第一級蒸發(fā)器6與甲醇冷凝器12協(xié)作實現(xiàn)了大部分的高純度甲醇的回收利用；第一級蒸發(fā)器6的底部出口連接至第二級蒸發(fā)器7，用于第一級蒸發(fā)器6未蒸發(fā)的釜液流入第二級蒸發(fā)器7；第二級蒸發(fā)器7的底部出口通過催化劑b循環(huán)管連接至反應(yīng)精餾酯交換塔5的上部，第二級蒸發(fā)器7的頂部出口通過混合醇蒸汽管連接至醇分離塔8；這樣，第二級蒸發(fā)器7釜液中的催化劑b的飽和醇溶液返回到反應(yīng)精餾酯交換塔5，而其蒸發(fā)得到的混合醇蒸汽順利流入醇分離塔8進行分離；

其中，所述醇分離塔8的塔底連接二元醇回收管β，所述醇分離塔8的塔頂連接甲醇回收管γ；所述醇分離塔8的塔底出料為二元醇，用于返回至所述配料系統(tǒng)，所述醇分離塔8的塔頂出料為甲醇，用于后續(xù)回收至反應(yīng)精餾酯交換塔5繼續(xù)反應(yīng)；

并且，甲醇回收管α、β、γ匯合連接至甲醇循環(huán)主管，所述甲醇循環(huán)主管連接至反應(yīng)精餾酯交換塔的下部，從而使得所有回收的甲醇在系統(tǒng)內(nèi)得到循環(huán)利用，繼續(xù)參與s2中的酯交換反應(yīng)；二元醇回收管α、β匯合連接至二元醇循環(huán)主管，所述二元醇循環(huán)主管連接至配料系統(tǒng)，從而使得所有回收的二元醇繼續(xù)作為反應(yīng)原料之一參與s1中的反應(yīng)。

在一個優(yōu)選實施例中，所述碳酸二甲酯精制裝置包括：加壓精餾塔9，甲醇精餾塔10和碳酸二甲酯精制塔11；

其中，所述反應(yīng)精餾酯交換塔5的塔頂通過共沸混合液出料管連接至加壓精餾塔9，以使由甲醇和碳酸二甲酯組成的共沸混合液流入加壓精餾塔9；所述加壓精餾塔9的塔頂通過碳酸二甲酯的甲醇溶液輸出管連接至甲醇精餾塔10，所述加壓精餾塔9的塔底通過甲醇的碳酸二甲酯溶液輸出管連接至碳酸二甲酯精制塔11；值得說明的是，加壓精餾塔9的塔底出料為含少量甲醇的碳酸二甲酯溶液，加壓精餾塔9的塔頂出料為含少量碳酸二甲酯的甲醇溶液；

所述甲醇精餾塔10的塔底連接甲醇回收管α，所述甲醇精餾塔10的塔頂通過恒沸物輸出管連接至所述加壓精餾塔9，用于恒沸物的進一步精餾分離；其中，所述恒沸物由甲醇和碳酸二甲酯組成；

所述碳酸二甲酯精制塔11的塔頂通過甲醇與碳酸二甲酯的混合物出料管連接至所述加壓精餾塔9，用于混合物的進一步精餾分離，所述碳酸二甲酯精制塔11的塔底連接產(chǎn)品輸出管，用于輸出最終的碳酸二甲酯產(chǎn)品。

在一個進一步優(yōu)選的實施例中，所述醇酯分離塔3、所述碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔4、所述反應(yīng)精餾酯交換塔5、所述醇分離塔8、所述加壓精餾塔9、所述甲醇精餾塔10和所述碳酸二甲酯精制塔11的塔頂各設(shè)置有一套冷凝器。

在一個進一步優(yōu)選的實施例中，所述醇分離塔8、所述加壓精餾塔9、所述甲醇精餾塔10和所述碳酸二甲酯精制塔11均為填料塔。

在一個優(yōu)選實施例中，所述氨氣回收口連接至尿素合成裝置，用于合成尿素后，可再次做為原料加入到本系統(tǒng)中。

在一個優(yōu)選實施例中，所述配料系統(tǒng)中設(shè)置有：二元醇加料口，尿素加料口，催化劑a加料口，二元醇循環(huán)入口；所述二元醇循環(huán)入口連接所述二元醇循環(huán)主管。在配料系統(tǒng)中，尿素、催化劑a充分混溶于二元醇溶液，然后進入碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器1。

在一個優(yōu)選實施例中，所述甲醇循環(huán)主管上還設(shè)置有甲醇注入器，用于注入甲醇。

在一個更進一步優(yōu)選的實施例中，所述碳酸環(huán)亞烷基酯精制塔4的塔頂還設(shè)置有碳酸環(huán)亞烷基酯產(chǎn)品輸出管，用于聯(lián)產(chǎn)碳酸環(huán)亞烷基酯產(chǎn)品。

實施例1

采用如圖1所示的工藝流程生產(chǎn)碳酸二甲酯：

(1)尿素與1，2-丙二醇反應(yīng)生成碳酸丙烯酯

首先，在配料系統(tǒng)里，原料尿素與催化劑a混溶于1，2-丙二醇中，接著，送入碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器1發(fā)生反應(yīng)，其中，1，2-丙二醇：尿素(摩爾比)＝4：1，催化劑a質(zhì)量濃度為2％，且催化劑a為包括氧化鋅負載的ni氧化物；該反應(yīng)器1的型式為全混流，總進料619kg/hr，反應(yīng)條件為160℃，0.102mpaa。尿素轉(zhuǎn)化率為100％，碳酸丙烯酯選擇性為95％，反應(yīng)產(chǎn)物56.7kg/hr，nh3由氨氣回收口排出，通入尿素合成裝置進行尿素合成工序。反應(yīng)產(chǎn)物碳酸丙烯酯與未反應(yīng)的1，2-丙二醇及催化劑a一起從底部排出進入過濾器2，將過濾的催化劑a進行回收，濾液送至有塔頂冷凝器和塔底再沸器的醇酯分離塔3；醇酯分離塔3的操作條件為：塔頂壓力0.102mpaa，塔頂溫度188℃，其塔頂出料為質(zhì)量濃度為99％的1，2-丙二醇溶液421.3kg/hr，直接返回所述配料系統(tǒng)，其塔底出料為粗碳酸丙烯酯170kg/hr，進入碳酸丙烯酯精制塔4，該碳酸丙烯酯精制塔4的操作條件為：塔頂壓力0.102mpaa，塔頂溫度242℃，其塔頂出料為質(zhì)量濃度為99.5％的碳酸丙烯酯液體160kg/hr，其塔底出料為10kg/hr的蒸餾殘渣液，經(jīng)后續(xù)冷卻后排放。

(2)碳酸丙烯酯與甲醇反應(yīng)精餾生成碳酸二甲酯產(chǎn)品

精制后的碳酸丙烯酯送入反應(yīng)精餾酯交換塔5的上部，與由該塔下部進入的甲醇逆流接觸，在由該塔上部進入的甲醇鈉(即催化劑b)的甲醇溶液的催化作用下，進行酯交換反應(yīng)，并精餾生成碳酸二甲酯。其中，甲醇和碳酸丙烯酯的摩爾比為2：1，碳酸丙烯酯、甲醇鈉的摩爾比為5：1，塔操作壓力為0.08mpaa，塔頂溫度為59℃，塔底溫度為154℃。此外，反應(yīng)精餾酯交換塔5的塔頂?shù)玫教妓岫柞ズ图状嫉墓卜谢旌弦?51.7kg/hr(碳酸二甲酯的質(zhì)量濃度為29％)，反應(yīng)精餾酯交換塔5的塔底輸出混合溶液(含甲醇53％，1，2-丙二醇42％，催化劑b5％)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為99％，選擇性99.8％。

(3)催化劑b的在線連續(xù)循環(huán)使用

來自反應(yīng)精餾酯交換塔5塔底的混合溶液199.4kg/hr進入兩級蒸發(fā)器，利用水蒸汽加熱，第一級蒸發(fā)器6的操作壓力為0.01mpaa，操作溫度67℃，甲醇蒸汽55kg/hr經(jīng)甲醇冷凝器12冷凝后直接返回反應(yīng)精餾酯交換塔5的下部繼續(xù)反應(yīng)。第一級蒸發(fā)器6的釜液流入第二級蒸發(fā)器7，第二級蒸發(fā)器7的操作壓力0.01mpaa，操作溫度188℃，該第二級蒸發(fā)器7的釜液為甲醇鈉(即催化劑b)的飽和醇溶液85.1kg/hr(含催化劑b30％，1，2-丙二醇70％)，其返回至反應(yīng)精餾酯交換塔5的上部而實現(xiàn)催化劑b在線連續(xù)循環(huán)使用。第二級蒸發(fā)器7蒸發(fā)得到的混合醇蒸汽84.8kg/hr(由30％甲醇和70％1，2-丙二醇組成)從其頂部輸出至醇分離塔8。

(4)醇分離回收

醇分離塔8為填料塔，操作壓力0.012mpaa，塔頂操作溫度70℃；其塔底得到61.0kg/hr的1，2-丙二醇(含1，2-丙二醇97％)，直接返回至所述配料系統(tǒng)，作為原料進一步合成碳酸丙烯酯；其塔頂?shù)玫?3.8kg/hr的甲醇，直接返回反應(yīng)精餾酯交換塔5的下部，繼續(xù)參與dmc合成反應(yīng)。

(5)dmc和甲醇分離

反應(yīng)精餾酯交換塔5的塔頂?shù)玫降奶妓岫柞ズ图状嫉墓卜谢旌弦?51.7kg/hr(碳酸二甲酯的質(zhì)量濃度為29％)進入加壓精餾塔9，該加壓精餾塔9為填料塔，操作壓力為1.4mpaa，塔頂溫度為153℃；該加壓精餾塔9的塔頂?shù)玫教妓岫柞サ募状既芤?碳酸二甲酯的質(zhì)量濃度為5％，甲醇95％)383.2kg/hr，其塔底得到甲醇的碳酸二甲酯溶液(碳酸二甲酯的質(zhì)量濃度為95％，甲醇5％)168.4kg/hr。所述加壓精餾塔9塔頂?shù)某隽线M入甲醇精餾塔10，該甲醇精餾塔10為填料塔，操作壓力1.1mpaa，塔頂溫度為70℃，其塔底得到的甲醇(甲醇質(zhì)量濃度99.5％)365.9kg/hr返回到反應(yīng)精餾酯交換塔5循環(huán)使用，其塔頂?shù)玫降挠杉状己吞妓岫柞ソM成的恒沸物(碳酸二甲酯的質(zhì)量濃度為93％，甲醇7％)17.3kg/hr，返回到加壓精餾塔9進行分離；加壓精餾塔9的塔底物料進入碳酸二甲酯精制塔11；碳酸二甲酯精制塔11為填料塔，操作壓力為1.1mpaa，塔頂操作溫度87℃，塔底操作溫度94℃，其塔頂?shù)玫?5％的甲醇返回到加壓精餾塔9，其塔底得到160.5kg/h的碳酸二甲酯產(chǎn)品(碳酸二甲酯質(zhì)量濃度為99.7％)。

實施例2

采用如圖1所示的工藝流程生產(chǎn)碳酸二甲酯：

(1)尿素與乙二醇反應(yīng)生成碳酸乙烯酯

首先，在配料系統(tǒng)里，原料尿素與催化劑a混溶于乙二醇中，接著，送入碳酸環(huán)亞烷基酯合成反應(yīng)器1發(fā)生反應(yīng)，其中，乙二醇：尿素(摩爾比)＝4：1，催化劑a質(zhì)量濃度為2％，且催化劑a為包括氧化鋅負載的ni氧化物；該反應(yīng)器1的型式為全混流，總進料534kg/hr，反應(yīng)條件為170℃，0.102mpaa。尿素轉(zhuǎn)化率為100％，碳酸乙烯酯選擇性為95％，反應(yīng)產(chǎn)物56.7kg/hr，nh3由氨氣回收口排出，通入尿素合成裝置進行尿素合成工序。反應(yīng)產(chǎn)物碳酸乙烯酯與未反應(yīng)的乙二醇及催化劑a一起從底部排出進入過濾器2，將過濾的催化劑a進行回收，濾液送至有塔頂冷凝器和塔底再沸器的醇酯分離塔3；醇酯分離塔3的操作條件為：塔頂壓力0.102mpaa，塔頂溫度198℃，其塔頂出料為質(zhì)量濃度為99％的乙二醇溶液344kg/hr，直接返回所述配料系統(tǒng)，其塔底出料為粗碳酸乙烯酯149kg/hr，進入碳酸乙烯酯精制塔4，該碳酸乙烯酯精制塔4的操作條件為：塔頂壓力0.102mpaa，塔頂溫度242℃，其塔頂出料為質(zhì)量濃度為99.5％的碳酸乙烯酯液體141kg/hr，其塔底出料為8kg/hr的蒸餾殘渣液，經(jīng)后續(xù)冷卻后排放。

(2)碳酸乙烯酯與甲醇反應(yīng)精餾生成碳酸二甲酯產(chǎn)品

精制后的碳酸乙烯酯送入反應(yīng)精餾酯交換塔5的上部，與由該塔下部進入的甲醇逆流接觸，在由該塔上部進入的甲醇鈉(即催化劑b)的甲醇溶液的催化作用下，進行酯交換反應(yīng)，并精餾生成碳酸二甲酯。其中，甲醇和碳酸乙烯酯的摩爾比為2：1，碳酸乙烯酯、甲醇鈉的摩爾比為5：1，塔操作壓力為0.07mpaa，塔頂溫度為57℃，塔底溫度為177℃。此外，反應(yīng)精餾酯交換塔5的塔頂?shù)玫教妓岫柞ズ图状嫉墓卜谢旌弦?51.7kg/hr(碳酸二甲酯的質(zhì)量濃度為29％)，反應(yīng)精餾酯交換塔5的塔底輸出混合溶液(含甲醇53％，乙二醇42％，催化劑b5％)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為99％，選擇性99.8％。

(3)催化劑b的在線連續(xù)循環(huán)使用

來自反應(yīng)精餾酯交換塔5塔底的混合溶液167kg/hr進入兩級蒸發(fā)器，利用水蒸汽加熱，第一級蒸發(fā)器6的操作壓力為0.01mpaa，操作溫度67℃，甲醇蒸汽55kg/hr經(jīng)甲醇冷凝器12冷凝后直接返回反應(yīng)精餾酯交換塔5的下部繼續(xù)反應(yīng)。第一級蒸發(fā)器6的釜液流入第二級蒸發(fā)器7，第二級蒸發(fā)器7的操作壓力0.01mpaa，操作溫度188℃，該第二級蒸發(fā)器7的釜液為甲醇鈉(即催化劑b)的飽和醇溶液78.2kg/hr(含催化劑b30％，乙二醇70％)，其返回至反應(yīng)精餾酯交換塔5的上部而實現(xiàn)催化劑b在線連續(xù)循環(huán)使用。第二級蒸發(fā)器7蒸發(fā)得到的混合醇蒸汽88.8kg/hr(由25％甲醇和75％乙二醇組成)從其頂部輸出至醇分離塔8。

(4)醇分離回收

醇分離塔8為填料塔，操作壓力0.012mpaa，塔頂操作溫度70℃；其塔底得到62.0kg/hr的乙二醇(含乙二醇97％)，直接返回至所述配料系統(tǒng)，作為原料進一步合成碳酸乙烯酯；其塔頂?shù)玫?6.8kg/hr的甲醇，直接返回反應(yīng)精餾酯交換塔5的下部，繼續(xù)參與dmc合成反應(yīng)。

(5)dmc和甲醇分離

反應(yīng)精餾酯交換塔5的塔頂?shù)玫降奶妓岫柞ズ图状嫉墓卜谢旌弦?51.7kg/hr(碳酸二甲酯的質(zhì)量濃度為29％)進入加壓精餾塔9，該加壓精餾塔9為填料塔，操作壓力為1.4mpaa，塔頂溫度為153℃；該加壓精餾塔9的塔頂?shù)玫教妓岫柞サ募状既芤?碳酸二甲酯的質(zhì)量濃度為5％，甲醇95％)383.2kg/hr，其塔底得到甲醇的碳酸二甲酯溶液(碳酸二甲酯的質(zhì)量濃度為95％，甲醇5％)168.4kg/hr。所述加壓精餾塔9塔頂?shù)某隽线M入甲醇精餾塔10，該甲醇精餾塔10為填料塔，操作壓力1.1mpaa，塔頂溫度為70℃，其塔底得到的甲醇(甲醇質(zhì)量濃度99.5％)365.9kg/hr返回到反應(yīng)精餾酯交換塔5循環(huán)使用，其塔頂?shù)玫降挠杉状己吞妓岫柞ソM成的恒沸物(碳酸二甲酯的質(zhì)量濃度為93％，甲醇7％)17.3kg/hr，返回到加壓精餾塔9進行分離；加壓精餾塔9的塔底物料進入碳酸二甲酯精制塔11；碳酸二甲酯精制塔11為填料塔，操作壓力為1.1mpaa，塔頂操作溫度87℃，塔底操作溫度94℃，其塔頂?shù)玫?5％的甲醇返回到加壓精餾塔9，其塔底得到160.5kg/h的碳酸二甲酯產(chǎn)品(碳酸二甲酯質(zhì)量濃度為99.8％)。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但只是作為范例，本發(fā)明并不限于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。