采用旋转薄膜蒸发器改进碳酸丙烯酯精馏方法的研究民营科技2011年第10期实践?思考采用旋转薄膜蒸发器改进碳酸丙烯酯精馏方法的研究(山东石大胜华化工集团股份有限公司,山东东营257061)摘要:介绍了碳酸丙烯酯的理化性质,用途和生产的主要工艺方法,通过对原有釜式间歇蒸馏碳酸丙烯酯产品纯度不高的缘由分析.确定了采用薄膜蒸发器代替蒸馏釜的精馏改进方法,使碳酸丙烯酯产品纯度由99.O%提高到了99.5%,碳酸丙烯酯产品收率曲85.3%提高到了87.6%,同时改进后的精馏方法使操作温度比采用间歇蒸馏工艺时有所降低,生产装置能耗物耗都有所降低,总体改造效果明显.关键词:碳酸丙烯酯;薄膜蒸发器;精馏碳酸丙烯酯无色无气味,或淡黄色透明液体,溶于水和四氯化碳,与,丙酮,苯等混溶,相对密度1.2069,是一种优良的极性溶剂.电子工业上可作高能电池及电容器的优良介质,高分子工业上可作聚合物的溶剂和增塑剂,化工行业是合成碳酸二甲酯的主要的组成原材料也可用于脱除天然气,石油裂解气中二氧化碳和硫化氢.传统的间歇蒸馏精制方法只能使碳酸丙烯酯纯度达到99.O%以上,很少能达到99.5%,随着碳酸丙烯酯应用领域的不断开发和拓宽,其在电子工业和化工行业的应用对纯度的要求慢慢的升高,因此找到一种合适的蒸馏方式,对现有的提纯工艺做改造,提高碳酸丙烯酯的纯度,是十分必要的.碳酸丙烯酯生产的基本工艺简介1.1工艺流程简述.目前国内碳酸丙烯酯工业化生产普遍采用环氧丙烷与二氧化碳加压合成法,该方法T艺流程短,收率高,选择性好,产品质量优,操作便捷,所需的主要的组成原材料二氧化碳廉价易得,成本较低,并且合成路线污染低,对环境影响小.环氧丙烷和催化剂按照一定的比例通过计量泵计量后分别进入高温度高压力循环泵出口(或催化剂进人口),然后进入反应加热器加热至反应所需温度,再进入第一反应器顶部;过量的二氧化碳与特殊的比例的环氧丙烷,在一定温度,压力和催化剂下反应生成碳酸丙烯酯粗品,由第二反应器顶部出粗产品丙碳送至粗品贮槽.1.2提纯T艺现状及存在问题.目前,国内碳酸丙烯酯生产装置主要是采用环氧丙烷与二氧化碳加压合成法,合成的碳酸丙烯酯产品以间歇蒸馏的办法来进行精制.一次打入蒸馏釜中的碳酸丙烯酯粗品在高真空下进行蒸馏精制,收集195～200.c馏分即为产品,产品纯度可达到99.O%以上,但很少能达到99.5%的纯度,不能够满足电子行业及碳酸二甲酯合成过程的要求.碳酸丙烯酯精馏方法改造方案的研究2.1旋转薄膜蒸发器简介.旋转薄膜蒸发器由上部的驱动部分和下部的蒸发浓缩部分所组成.驱动部分由电机,齿轮减速器或电机,带轮减速器组成.轴封处采用机械密封来保证设备的密闭性.蒸发浓缩部分由转子和装有加热夹套的简体组成.转子由分布器,捕沫器,主轴,沟槽刮板及其支架组成.设备底部为浓缩液出口,上部侧面为二次蒸汽出口.物料自进口进入蒸发器内,由旋转的分布器均匀地分布在内筒壁受热面上,被刮板涂布成薄而均匀的一层膜,并强制形成湍流,向下移动,形成薄膜流.旋转薄膜蒸发器具有蒸发效率高,传热系数高,热通量大,物料停留时间短的特点.2.2改造方案的建立和实施.2.2.1改造方案的建立.将碳酸丙烯酯装置现有的蒸馏釜改为旋转薄膜蒸发器,将间歇蒸馏的生产的基本工艺改为连续蒸馏.反应合成产生的碳酸丙烯酯粗品从薄膜蒸发器上进料口进入,经过薄膜蒸发器的蒸馏作用,气相轻组分(主要是碳酸丙烯酯)向上从薄膜蒸发器上部进入冷凝器,冷凝后的液体进入成品罐;液相重组分(催化剂,杂质)向下落入接收罐,完成碳酸丙烯酯的提纯过程,整一个完整的过程保持一定的线改造方案的实施.操作参数的确定.根据现有的设备条件,选择线MPa左右,改变蒸馏温度,分别对碳酸丙烯酯产品和接收液做多元化的分析,得出不同的蒸馏温度下的各组分含量,结果见表1.根据以上分析,能得出碳酸丙烯酯粗蒸馏温度在170时,纯度达到最高,同时接收液中其它组分含量达到最低.2_3改造效果.采用旋转薄膜蒸发器对碳酸丙烯酯粗品进行精制,克服了原来间歇蒸馏工艺中蒸馏釜中由液位形成的静压降,缩短了碳酸丙烯酯粗品在蒸馏釜中受热,停滞时间,降低了物料受热温度,由此减少了碳酸丙烯酯的热分解,提高了装置产品的质量和收率,并且经过一段时间的运行发现,装置物耗有明显的下降,加_T一吨碳酸丙烯酯粗品,采用旋转薄膜蒸发器比间歇蒸馏节约煤约0.2吨,电80能够准确的看出,改造后的装置不仅保留了很好的分离能力,而且使操作温度比采用间歇蒸馏工艺时有所降低,产品纯度和收率都有较大的提高.结论采用旋转薄膜蒸发器连续蒸馏代替原来的蒸馏釜的间歇蒸馏后,原来的碳酸丙烯酯粗品,因为在蒸馏釜中高温的条件下停滞时间过长,并必需保持一定的液位所形成的静压力等问题导致的热分解问题得到了解决.改造后的蒸馏装置保持了比较高的分离能力,不仅产品收率及纯度较改造前有较大的提高,并且装置能耗有明显的降低.改造后的蒸馏装置既提高了产品的质量,又节约了生产所带来的成本,有着非常明显的经济效益.参考文献[1]降膜蒸发器的静态和动态模拟fJ1.化工装备技术,1993(1).[2]李玉红,张弘,李振生,等.线多晶薄膜研究【JJ.无机材料,2005(5).[3】叶继英.高效新型真空蒸发装置的研制[JJ.铜业工程,2003(3).[4】贺小华,李佳,李庆生,等.薄膜蒸发器传热蒸发性能的实验研究[JlI.化工机械.2OH06(2).
