碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種產(chǎn)品純度達電池級要求的碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝，在精餾塔的上部進料，在精餾塔的提餾段側(cè)線采出，側(cè)線采出的合格產(chǎn)物經(jīng)循環(huán)水冷卻器冷卻后送入成品罐;在常壓狀態(tài)保持塔頂溫度為85℃～88℃，塔釜溫度為91℃～95℃，塔頂氣相出料經(jīng)過塔頂冷凝器進入氣液分離器，氣液分離器中的碳酸二甲酯一部分回流至精餾塔上端，其余部分送入塔頂塔釜收集罐中，氣液分離器與成品罐的放空口與分子篩放空緩沖罐相連并經(jīng)過分子篩放空緩沖罐后放空。本發(fā)明還公開了一種用于上述提純工藝的裝置。應(yīng)用本發(fā)明所述的工藝和裝置，可將精品級DMC溶劑的純度提高到電池級DMC溶劑的品質(zhì)要求。
【專利說明】碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工分離【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及到從碳酸二甲酯、甲醇、水與碳酸甲乙酯 等重組分混合體系中分離提純碳酸二甲酯的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 碳酸二甲酯（DMC)與甲醇存在共沸，其常壓共沸點為63°C，共沸物組成以重量計 為甲醇70%(Wt)，DMC為30%(Wt)，用普通的精餾方法無法得到純品。現(xiàn)有技術(shù)文獻報道的 分離工藝主要有：加壓精餾、共沸精餾、萃取精餾及膜分離技術(shù)。
[0003] 上述分離工藝存在的缺點是：加壓精餾設(shè)備制造要求高、投資大、操作難以控制， 且塔釜溫度過高，容易導(dǎo)致DMC微量分解；共沸精餾與萃取精餾則容易引入第三方雜質(zhì)、溶 劑用量大、多塔操作，設(shè)備投資較大。上述方法目前可以獲得精品級DMC產(chǎn)品，其中DMC含 量<99.9%(Wt)，水分彡120ppm、甲醇彡150ppm、碳酸甲乙酯等重組分彡130ppm。而精品級 DMC并不能滿足電池級DMC的品質(zhì)要求。膜分離技術(shù)至今尚未見到成功應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn) 的報道。
[0004] 水和甲醇影響電池的充放電容量與次數(shù)，即電池壽命；碳酸甲乙酯等組分主要影 響電解液的色度；而進一步提升電解液的品質(zhì)、延長電池的壽命，就必須盡量脫除碳酸二 甲酯中的水、甲醇與重組分等雜質(zhì)，使其滿足電池級碳酸二甲酯的質(zhì)量指標要求，即醇含量 彡20ppm、水含量彡8ppm、碳酸二甲酯含量彡99. 99%。
[0005] 國內(nèi)目前普遍的做法是購買精品級的DMC溶劑，通過分子篩吸附方法，脫除體系 中的水與甲醇，實際生產(chǎn)表明，吸附后DMC體系中水份可達8ppm，但醇含量依然較高，達 IOOppm左右，重組分依然不變，且碳酸二甲酯有一定損耗，相應(yīng)的產(chǎn)生較多的分子篩固廢。
[0006] 為此尋求一種提純工藝及裝置，進一步提純精品級DMC的純度，降低其體系中水、 醇、以及重組分等雜質(zhì)含量，使其直接達到電池級DMC的品質(zhì)要求，顯得尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的第一個技術(shù)問題是：提供一種經(jīng)濟適用、操作簡易、產(chǎn)品純度能 達到電池級品質(zhì)要求的碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝。本發(fā)明要解決的第二個技術(shù)問 題是：提供一種用于上述的碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置。
[0008] 為解決上述第一個技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。
[0009] 所述的碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝，其特點是：在精餾塔的上部進料、在 精餾塔的提餾段側(cè)線采出，側(cè)線采出的合格產(chǎn)物經(jīng)循環(huán)水冷卻器冷卻后送入成品罐；其具 體工藝過程為：進料后當(dāng)塔釜液位達75?85%時，停止進料；開啟塔頂冷凝器循環(huán)水，在 常壓狀態(tài)開始升溫，塔頂溫度為85°C?88°C，塔釜溫度為91°C?95°C，同時確保氣液分離 器與成品罐放空閥打開；塔頂出料經(jīng)過塔頂冷凝器進入氣液分離器，氣液分離器中的碳 酸二甲酯一部分塔頂回流，其余部分作為塔頂采出料送入塔頂塔釜收集罐中，氣液分離器 的放空口以及成品罐的放空口均與分子篩放空緩沖罐相連并經(jīng)過分子篩放空緩沖罐后放 空；當(dāng)氣液分離器中液位達到35?40%時，保持全塔回流，同時關(guān)閉側(cè)線采出管路、打開 側(cè)線循環(huán)管路，保持同步側(cè)線循環(huán)，在此過程中側(cè)線密閉取樣分析醇含量與水份，當(dāng)醇含量 彡20ppm、水含量彡8ppm、碳酸二甲酯含量> 99. 99%時，開啟進料泵繼續(xù)進料，同時關(guān)閉側(cè) 線循環(huán)管路、打開側(cè)線采出管路，切換成側(cè)線采出工作狀態(tài)，同時開啟循環(huán)水冷卻器，使側(cè) 線采出后的產(chǎn)物降溫至35°C?40°C后再送入成品罐。
[0010] 進一步地，前述的碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝，其中，精餾塔的塔釜采出料 也送入塔頂塔釜收集罐中，并且將塔頂塔釜收集罐中收集的混合料與新鮮的物料一起從精 餾塔的上部進入精餾塔進行重新提純。
[0011] 為解決上述第二個技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案。
[0012] 所述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，包括：精餾塔，精餾塔的 上段為精餾段、下段為提餾段，進料泵進口與原料罐相連通，進料泵出口與精餾塔的上部進 料口相連通，精餾塔的塔頂采出口通過塔頂冷凝器后與氣液分離器進料口相連通，氣液分 離器出料口分別與精餾塔回流口和塔頂塔釜收集罐進料口相連通；精餾塔的提餾段側(cè)線 采出口經(jīng)過側(cè)線循環(huán)泵后分成二路，一路通過側(cè)線循環(huán)管路接至提餾段側(cè)線回流口，另一 路通過側(cè)線采出管路接至循環(huán)水冷卻器冷卻后與成品罐進料口相連通；氣液分離器的放 空口以及成品罐的放空口均與分子篩放空緩沖罐相連并經(jīng)過分子篩放空緩沖罐后放空； 精餾塔的塔釜采出口也與塔頂塔釜收集罐進料口相連通；塔頂塔釜收集罐出料口與原料 罐相連通。
[0013] 進一步地，前述的用子碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，其中，精餾塔中 側(cè)線采出段上端采用BX-500絲網(wǎng)填料，側(cè)線采出段下端采用CY-700絲網(wǎng)填料；精餾塔中 的分布器采用窄糟液體分布器。
[0014] 進一步地，前述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，其中，提餾段側(cè) 線采出使用集液體收集與分布于一體的糟盤式液體收集器。
[0015] 進一步地，前述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，其中，精餾塔中 的填料段數(shù)為四段，其中精餾段為一段，精餾段填料高度為2500毫米；提餾段為三段，提餾 段填料高度為7500毫米。
[0016] 進一步地，前述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，其中，精餾段理 論板數(shù)為八塊，提饋段理論板數(shù)為二十七塊。
[0017] 進一步地，前述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，其中，精餾塔設(shè) 置有塔釜再沸器。
[0018] 本發(fā)明的有益效果：從精餾塔上部進料進行精餾，同時從提餾段側(cè)線采出，這樣 在脫除甲醇與水的同時，又能切除部分重組分，從而能提高產(chǎn)物的色度；精餾與產(chǎn)品貯存 系統(tǒng)通過裝有分子篩的緩沖罐放空，從而與空氣隔絕，形成密閉常壓系統(tǒng)，外部水份不能進 入，確保DMC品質(zhì)。本發(fā)明所述工藝在常壓下操作，簡易便捷，設(shè)備投資小，能耗低，產(chǎn)品純 度高，不引入第三方雜質(zhì)。應(yīng)用本發(fā)明所述的工藝和裝置，可將精品級DMC溶劑的純度提高 到電池級DMC溶劑的品質(zhì)要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明所述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明所述的碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝 及裝置作進一步的說明。
[0021] 參見圖1所示，本發(fā)明所述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，包 括：精餾塔2,精餾塔2的上段為精餾段、下段為提餾段，進料泵1進口與原料罐11相連通， 進料泵1出口與精餾塔2的上部進料口 24相連通，精餾塔2的塔頂采出口 22通過塔頂冷 凝器9后與氣液分離器8進料口 82相連通，氣液分離器8出料口 83分別與精餾塔2回流 口 21和塔頂塔釜收集罐6進料口 61相連通；精餾塔2的提餾段側(cè)線采出口經(jīng)過側(cè)線循環(huán) 泵41后分成二路，一路通過側(cè)線循環(huán)管路接至提餾段側(cè)線回流口 25,另一路通過側(cè)線采出 管路接至循環(huán)水冷卻器4冷卻后與成品罐5進料口 52相連通；氣液分離器8的放空口 81 以及成品罐5的放空口 51均與分子篩放空緩沖罐7相連并經(jīng)過分子篩放空緩沖罐7后放 空，分子篩放空緩沖罐7中設(shè)置有分子篩71;精餾塔2的塔釜采出口 26也與塔頂塔釜收集 罐6進料口 61相連通；塔頂塔釜收集罐6出料口 62與原料罐11相連通。本實施例中，精 餾塔2中的填料段23為四段，其中精餾段為一段，精餾段填料高度為2500毫米；提餾段為 三段，提餾段填料高度為7500毫米。精餾塔中側(cè)線采出段上端采用BX-500絲網(wǎng)填料，側(cè)線 采出段下端采用CY-700絲網(wǎng)填料；本實施例中將二種填料組合使用，能保證傳質(zhì)效率。本 實施例中，精餾塔2中的分布器采用窄糟液體分布器；提餾段側(cè)線采出使用集液體收集與 分布于一體的糟盤式液體收集器；精餾段理論板數(shù)為八塊，提餾段理論板數(shù)為二十七塊； 精餾塔2設(shè)置有塔釜再沸器3。
[0022] 本發(fā)明所述的碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提成工藝，其特點是：在精餾塔2的上部 進料進行精餾，在精餾塔2的提餾段側(cè)線采出，側(cè)線采出的合格產(chǎn)物經(jīng)循環(huán)水冷卻器4冷卻 后送入成品罐5;其具體工藝過程為：進料后當(dāng)塔釜液位達75?85%時，停止進料；開啟 塔頂冷凝器9循環(huán)水，在常壓狀態(tài)開始升溫，塔頂溫度為85°C?88°C，塔釜溫度為91°C? 95°C，同時確保氣液分離器8與成品罐5放空閥打開；塔頂出料經(jīng)過塔頂冷凝器9進入氣 液分離器8,氣液分離器8中的碳酸二甲酯一部分回流至精餾塔2上端，其余部分作為塔頂 采出料送入塔頂塔釜收集罐6中，氣液分離器8和成品罐5的放空口 81、51均與分子篩放 空緩沖罐7相連并經(jīng)過分子篩放空緩沖罐7后放空；當(dāng)氣液分離器8中液位達到35?40% 時，保持全塔回流，同時關(guān)閉側(cè)線采出管路、打開側(cè)線循環(huán)管路，保持同步側(cè)線循環(huán)，在此過 程中側(cè)線密閉取樣分析醇含量與水份，當(dāng)醇含量< 20ppm、水含量< 8ppm、碳酸二甲酯含量 > 99. 99%時，開啟進料泵1繼續(xù)進料，同時關(guān)閉側(cè)線循環(huán)管路、打開側(cè)線采出管路，切換成 側(cè)線采出工作狀態(tài)，同時開啟循環(huán)水冷卻器4,使側(cè)線采出后的產(chǎn)物降溫至35°C?40°C后 再送入成品罐5,這樣冷卻后的產(chǎn)物便于封存。本實施例在實際操作中，將精餾塔2的塔釜 采出料也送入塔頂塔釜收集罐6中，并且將塔頂塔釜收集罐6中收集的混合料與新鮮的物 料一起從精餾塔2的上部進入精餾塔2進行重新提純，以降低損耗，使DMC的總回收率可達 95%。
[0023] 下面表1說明了設(shè)備構(gòu)造情況。
[0024] 表 1
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝，其特征在于：在精餾塔的上部進料、在精餾塔 的提餾段側(cè)線采出，側(cè)線采出的合格產(chǎn)物經(jīng)循環(huán)水冷卻器冷卻后送入成品罐；其具體工藝 過程為：進料后當(dāng)塔釜液位達75?85%時，停止進料；開啟塔頂冷凝器循環(huán)水，在常壓狀態(tài) 開始升溫，塔頂溫度為85°C?88°C，塔釜溫度為91°C?95°C，同時確保氣液分離器與成品 罐放空閥打開；塔頂出料經(jīng)過塔頂冷凝器進入氣液分離器，氣液分離器中的碳酸二甲酯一 部分塔頂回流，其余部分作為塔頂采出料送入塔頂塔釜收集罐中，氣液分離器的放空口以 及成品罐的放空口均與分子篩放空緩沖罐相連并經(jīng)過分子篩放空緩沖罐后放空；當(dāng)氣液分 離器中液位達到35?40%時，保持全塔回流，同時關(guān)閉側(cè)線采出管路、打開側(cè)線循環(huán)管路， 保持同步側(cè)線循環(huán)，在此過程中側(cè)線密閉取樣分析醇含量與水份，當(dāng)醇含量< 20ppm、水含 量< 8ppm、碳酸二甲酯含量> 99. 99%時，開啟進料泵繼續(xù)進料，同時關(guān)閉側(cè)線循環(huán)管路、打 開側(cè)線采出管路，切換成側(cè)線采出工作狀態(tài)，同時開啟循環(huán)水冷卻器，使側(cè)線采出后的產(chǎn)物 降溫至35°C?40°C后再送入成品罐。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝，其特征在于：精餾塔的 塔釜采出料也送入塔頂塔釜收集罐中，并且將塔頂塔釜收集罐中收集的混合料與新鮮的物 料一起從精餾塔的上部進入精餾塔進行重新提純。
3. 用于權(quán)利要求1或2所述的碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，包括：精餾 塔，精餾塔的上段為精餾段、下段為提餾段，其特征在于：進料泵進口與原料罐相連通，進 料泵出口與精餾塔的上部進料口相連通，精餾塔的塔頂采出口通過塔頂冷凝器后與氣液分 離器進料口相連通，氣液分離器出料口分別與精餾塔回流口和塔頂塔釜收集罐進料口相連 通；精餾塔的提餾段側(cè)線采出口經(jīng)過側(cè)線循環(huán)泵后分成二路，一路通過側(cè)線循環(huán)管路接至 提餾段側(cè)線回流口，另一路通過側(cè)線采出管路接至循環(huán)水冷卻器冷卻后與成品罐進料口相 連通；氣液分離器的放空口以及成品罐的放空口均與分子篩放空緩沖罐相連并經(jīng)過分子篩 放空緩沖罐后放空；精餾塔的塔釜采出口也與塔頂塔釜收集罐進料口相連通；塔頂塔釜收 集罐出料口與原料罐相連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，其特征在 于：精餾塔中側(cè)線采出段上端采用BX-500絲網(wǎng)填料，側(cè)線采出段下端采用CY-700絲網(wǎng)填 料；精餾塔中的分布器采用窄槽液體分布器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，其特征在 于：提餾段側(cè)線采出使用集液體收集與分布于一體的槽盤式液體收集器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，其特 征在于：精餾塔中的填料段數(shù)為四段，其中精餾段為一段，精餾段填料高度為2500毫米；提 餾段為三段，提餾段填料高度為7500毫米。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，其特 征在于：精餾段理論板數(shù)為八塊，提餾段理論板數(shù)為二十七塊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的用于碳酸二甲酯單塔常壓連續(xù)提純工藝的裝置，其特 征在于：精餾塔設(shè)置有塔釜再沸器。
【文檔編號】C07C68/08GK104418751SQ201310383137
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】郭新連, 朱慧, 吳建, 盧建龍, 袁永華, 楊寶軍, 陳曉榮, 趙世勇, 方劍慧 申請人:張家港市國泰華榮化工新材料有限公司