【doc】工业废气CO2合成碳酸丙烯酯生产工艺

1、工业废气 CO2 合成碳酸丙烯酯生产工艺河南化工2004年第12期 工业废气 CO2 合成碳酸丙烯酯生产工艺 丁利,王安红 ,栗凤云,马法杰 （濮阳三安化工有限公司 ,河南濮阳 457000）摘要:利用工业废气 CO2与环氧丙烷，在温度165200%,Nh0.70,8MPa和催化 剂条件下制备碳酸丙烯酯 .从吸收,合成,精馏等方面对生产过程进行探讨 ,总结出一条节能 ,环保,收率较高 ,质 量较好的碳酸丙烯酯的生产工艺路线 . 关键词:工业废气;碳酸丙烯酯 ;合成中图分类号：TQ225.24文献标识码:B文章编号：1003 3467（2004）12 0036 021 前言 碳酸丙烯酯 （俗称碳

2、丙 ）是一种极性有机溶剂 , 它对酸性气体有特殊的亲合力 ,可以脱除合成气体 中的二氧化碳 ,硫化氢等气体 .碳酸丙烯酯的合成 方法主要有酯交换法 ,光气法,羰基化法 ,氯丙醇法 , 环氧丙烷与二氧化碳合成法 ,丙烯氧化与二氧化碳 合成法 .目前国内多采用环氧丙烷与二氧化碳合成 法,而二氧化碳的进料方式采用压缩机输送或直接 泵输送 .本文介绍了废气二氧化碳被碳酸丙烯酯吸 收后,由泵输送到反应器内 ,在反应器内解吸后再与 环氧丙烷反应合成碳酸丙烯酯的生产工艺 .2 反应原理 环氧丙烷与二氧化碳在催化剂作用下 ,在温度 165200E ,压力0.70.8MPa条件下合成碳酸丙 内锈蚀及油污等杂质较

3、多 ,因此 BEKOMAT14CO 在使用一段后必须进行清洗 ,影响了 BEKOMAT14CO 的使用效果 .由于杂质多 ,BEKOMAT14CO 内没有 滤网 ,排凝口经常堵塞 ,我们在排凝口处加装了一个 滤网 ,并定期拆开清洗 ,堵塞情况基本得到解决 .3 经济效益分析 在空分装置冷冻机组处安装 BEKOMAT14CO 冷凝液排除器后 ,排凝 ,节能效果十分明显 ,冷冻机 组后的气水分离器排凝量仅为原来的 1/4 左右 ,试 用效果十分理想 .为进一步验证该冷凝液自动排除 器的节能效果 ,对使用冷凝液自动排除器产生的经 济效益进行了估算 . 空分空压装置主要的压缩空气排凝点共有 8 烯酯.

4、其反应式为 :+cH3 工艺流程 利用其他生产装置排放的工业废气二氧化碳 , 经过净化处理得到纯度较高的二氧化碳气体 ,二氧 化碳气体与来自碳酸丙烯酯反应系统经减压后的粗 碳酸丙烯酯在吸收塔内逆流吸收 ,控制一定的吸收 温度和吸收压力 ,得到饱和二氧化碳一碳酸丙烯酯 液 .将该吸收液用泵送至反应器中下部 ,环氧丙烷 从反应器顶部加入 ,催化剂连续从反应器顶部加入 , =!一 p #p4!个，管径均为20mm,离心压缩机出口压力为0.800.82MPa,各排凝点压力均在0.7MPa左右,则通过的空气量为29.6m/min,每个排凝点1h排凝1次,1次排凝2min,压缩空气以0.10元/m计,一年

5、按300天计算,年排凝经济损失为 34万元. 由于冷凝液自动排除器正常工作时的气量损失 可忽略不计 ,所以 ,在一次投资安装冷凝液自动排除 器后,空分装置每年可减少经济损失 34万元.4 结论BEKOMAT 冷凝液自动排除器以其高性能 ,低 维护费和显着的节能效果 ,较好地满足空分装置生 产,使用后每年减少经济损失 34万元.河南化工 2004年第 12期 反应热由釜液循环的换热器带走 ,控制反应器的温 度,压力 ,反应停留时间 ,可得到纯度约 99%粗碳酸 丙烯酯 .碳酸丙烯酯粗液从反应器内连续采出 ,粗 碳酸丙烯酯一部分用于吸收二氧化碳 ,另一部分输 送到精馏塔 .精馏系统为双塔形式 ,从

6、精馏塔 I 塔 顶采出副产品丙二醇，而从精馏塔U塔顶采出纯度 大于 99.5%的碳酸丙烯酯产品 ,两塔均在真空状态 下操作 .反应闪蒸气返回到吸收系统进行再吸收 , 回收其中的有效成分 ,整个吸收 ,反应仅有一个放空 口放出过量的二氧化碳气体 .真空放空气又经喷射 吸收回收未反应的环氧丙烷 .本工艺环氧丙烷的利 用率100%,而二氧化碳利用率达70%80%,无三 废排放.4 工艺控制4.1 二氧化碳的吸收 碳酸丙烯酯吸收二氧化碳是一个典型的物理吸收过程,提高吸收压力 ,降低吸收温度有利于二氧化 碳吸收 .由于我公司二氧化碳来源于其他装置 ,经系列净化除杂最高压力为1.5MPa只有降低吸收 温度

7、,才能使碳酸丙烯酯吸收足量的二氧化碳 .根 据文献报道，碳酸丙烯酯吸tt_-氧化碳的量与温度 压力有如下关系： logX(CO2)=logp(CO2)+726.69/T 一 3.3762 式中：X(CO) CO 在碳酸丙烯酯中溶解度 ;P(CO)平衡时气相中的 CO压力,MPa;卜吸附过程的绝对温度 ,K.当P(CO)=1.6MPa时,碳酸丙烯酯吸收二氧 化碳的量与温度关系的实验结果见表 1.表 1 碳酸丙烯酯吸收 CO 的量与温度的关系温度/C 0101520253040(CO2)0.3090.2480.2230.2010.1840.1680.14nJ/%l6.17l2.45l1.029.7

8、98.848.0l6.56 注：是二氧化碳在碳酸丙烯酯中的质量分数 .从表 1 可以看出 ,当吸收压力确定后 ,吸收液的 温度越高 ,二氧化碳吸收量越小 ;反之,温度越低,二 氧化碳吸收量越大 .根据实验选择合适的吸收温度 和碳酸丙烯酯循环量以满足反应所需的原料气二氧 化碳的量，实验采用吸收温度为1530C .4.2合成实验反应温度控制在165200 E ,反应温度 由釜液循环量来控制 .反应压力控制在 7.0 8.0MPa,在此压力下，环氧丙烷为液态，以保证环氧 丙烷和二氧化碳在液相中反应 ,反应压力低 ,反应速 度慢 ,反应时间长且收率低 ;增加压力可提高反应速 度 ,缩短反应时间 .可通

9、过控制反应器的液位来调 节反应停留时间，停留时间约60min.粗品碳酸丙 烯酯中含有水 ,环氧丙烷 ,丙二醇及其他杂质 ,水来 源于原材料环氧丙烷和二氧化碳气 ,丙二醇则是环 氧丙烷在反应中水解的结果 ,杂质是由于催化剂在 催化过程中分解的产物 .4.3 精馏 碳酸丙烯酯是一种热敏物质 ,为防止其高温分 解,生产中采用真空蒸馏 .来自反应器的粗品碳酸 丙烯酯液经闪蒸 ,蒸出碳酸丙烯酯中吸附的二氧化 碳和环氧丙烷 ,并回收其中的环氧丙烷 .控制碳酸 丙烯酯液的温度进入精馏塔I,通过调节蒸汽控制 塔釜温度 ,同时调节一定的回流比 ,塔顶采出丙二 醇,水及部分杂质等轻组分 ,重组分留在釜液中 ,精

10、馏塔釜I液靠位差进入精馏塔U .控制蒸汽的压力 及温度,保证蒸汽与釜液较小的温差 ,从塔顶采出碳 酸丙烯酯馏分 .通过调节循环冷凝器的水温 ,控制 塔顶采出成品的温度 ,减少成品中环氧丙烷 ,成品纯 度大于 99.5%.控制一定的回流比 ,防止其他高沸 杂质进入产品中 ,同时部分釜液经除杂后进入反应 系统 .4.4控制该装置采用DCS自动控制系统，主要操作参数 特别是反应塔及精馏塔的温度 ,压力和流量都采取 了计算机自动控制 ,对反应塔异常超压采取了联锁 控制安全措施 .5 结论 该工艺利用放空二氧化碳废气为原料 ,采用循 环吸收二氧化碳和环氧丙烷反应合成了碳酸丙烯酯 产品 .生产过程全封闭操作 ,闪蒸气返回吸收系统 , 无三废污染 ,同时该技术还具有转化率高 ,收率 高,产品纯度高 ,成本低,易于操作 ,生产过程清洁等 优点.参考