一种提高二氧化碳与甲醇直接合成碳酸二甲酯转化率的反应系统

1.本发明属于碳酸二甲酯合成技术领域，具体涉及一种提高二氧化碳与甲醇直接合成碳酸二甲酯转化率的反应系统。


背景技术：

2.近年来二氧化碳的过量排放已经成为全球热点环境问题，严重地威胁到了人类的生存环境，但是二氧化碳在作为温室气体的同时也是一种持续可再生碳资源，大气中的二氧化碳的含量约占0.03％，将二氧化碳转化为有价值的化工原料成为当下的研究热点。
3.碳酸二甲酯具有多种官能团，是一种重要的中间合成体。在催化剂的作用下，二氧化碳和甲醇可以直接合成碳酸二甲酯，这样既可以有效缓解甚至抑制全球因为二氧化碳引起的环境问题，又可以实现增值的、推进碳循环的化学生产。
4.目前，主要合成dmc的方法有：co2直接合成法、光气法、酯交换法、甲醇氧化羰基化法。光气法是传统的dmc合成方法，美国ppg公司和德国basf公司等都曾采用此工艺技术生产碳酸二甲酯，国内的江苏吴县农药厂、重庆东风化工厂、上海吴淞化工厂也曾采用该工艺。但该工艺使用了剧毒物质cocl2，并且其副产物氯化氢会对设备产生严重的腐蚀，因此已经逐渐被市场淘汰。美国dow化学公司在1986年研究开发了气相氧化羰基化法(李贵生.碳酸二甲酯合成技术研究进展[j].工业催化,2023,31(03):31-38.)，以甲醇、氧、一氧化碳及一氧化氮为原料，但是该工艺中水、dmc和甲醇三相易形成共沸物，并且co和o2同时引入具有爆炸隐患。1992年，texaco公司报道了dmc能够通过甲醇和碳酸乙烯酯(ec)的酯交换反应获得(周俊杰.分子筛膜催化反应器在碳酸二甲酯制备方面的应用[d].中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所),2021.)。该工艺目前已较为成熟，然而该工艺中的原料主要依赖石油工业，造成了原料成本较高，副产物对环境污染大的问题，同时该工艺包含较多步骤，给后续产物的分离带来麻烦。
[0005]
在众多的方法中，以甲醇和co2为原料直接合成碳酸二甲酯能够有效的避免上述方法的缺点，并且在原料来源和提高“原子利用率”上具有极大优势，有利于缓解碳源危机，是最绿色、最环保的技术路线。但由于该方法co2性质稳定，受热力学限制无法自发进行，欲提高dmc的收率，就需从动力学和打破热力学平衡上进行研究。因此，该路线研究的重点就集中在催化剂的应用和新型反应体系的研究上。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种能够在二氧化碳和甲醇直接合成中实现大分子透过、小分子截留，通过及时将体系中的产品dmc及水分离出体系，将膜分离与催化反应工艺过程结合，在催化反应的同时实现产物的分离、在分离产物的同时，强化反应的进行，从而打破原有的反应平衡限制，提高正反应方向的速率，解决目前存在的二氧化碳与甲醇反应生成碳酸二甲酯产率低、二氧化碳转化率低的难题，实现二氧化碳的高效转化。
[0007]
本发明的技术方案：
[0008]
一种提高二氧化碳与甲醇直接合成碳酸二甲酯转化率的反应系统，该反应系统包括膜催化反应系统和萃取剂回收系统；
[0009]
膜催化反应子系统，包括进料系统、混合升温增压系统、分离dmc膜组件、分离水的膜组件、物料循环系统、保温系统和储存系统；
[0010]
进料系统包括二氧化碳进料系统及甲醇进料系统；二氧化碳进料系统包括co2储罐13、co2流量调节阀14和co2流量计15，co2储罐13提供co2原料，并通过co2流量调节阀14和co2流量计15精确控制co2的流量；甲醇进料系统包括甲醇储罐16、甲醇进料泵17、甲醇流量调节阀18、甲醇汽化器19和甲醇流量计20，甲醇储罐16、甲醇进料泵17、甲醇汽化器19和甲醇流量计20依次连接，甲醇流量调节阀18采用旁路调节的形式，通过甲醇流量计20设定的参数控制甲醇流量调节阀18的开度，从而精确控制甲醇的进料量；
[0011]
混合升温增压系统，主要由原料气预热器21、蒸汽调节阀42及疏水阀43组成，原料气预热器21出气的管路上设置热电偶，通过控制管路上的温度来调节蒸汽调节阀42的开度，从而调节混合后气体的温度；蒸汽加热后经疏水阀43排出体系；从二氧化碳进料系统来的二氧化碳、甲醇进料系统来的甲醇蒸汽和从分离水的膜组件流出的已经完成或部分完成脱除水的循环物料均送入原料气预热器21的管程，在里面完成混合、加热及升压，然后，送入惰性膜催化反应器；
[0012]
分离dmc膜组件26即为惰性膜催化反应器，其中孔径为2-4nm的介孔膜作为分离膜；惰性膜催化反应器的外壳4与膜管7之间、两端装有填料3，用于促进物料均匀分布；中间装填催化剂8，用于催化二氧化碳与甲醇直接反应生成dmc及水；由原料气预热器21出来的混合气体，通过进气口2进入到分离dmc膜组件26中，在催化剂床层发生反应，反应体系中的原料及产品与膜管7接触；分离dmc膜组件26的出料口12和进料口10分别通过管路与萃取剂储罐22连通，在进料口10的管路上设有萃取剂进料泵23，通过萃取剂进料泵23将萃取剂送入惰性膜催化反应器的管程；在出料口12和进料口10之间连接有管路，管路上设置有萃取剂流量计25及萃取剂流量调节阀24，用于对惰性膜催化反应器流出的含dmc的萃取液进行调节；
[0013]
分离水的膜组件为脱水膜反应器35，其中选择膜孔径不大于0.3nm的3a分子筛膜；在惰性膜催化反应器中的原料、水及少量未渗透通过分离膜的dmc从分离dmc膜组件26的出气口11流出，经压缩机34送入脱水膜反应器35中，脱水膜反应器35与分离dmc膜组件26的区别是壳体与膜管之间无催化剂，脱水膜反应器35的管程一端封闭，另一端依次连接第二冷凝器37、真空缓冲罐38、真空泵39，第二冷凝器37还连接有水储罐40；
[0014]
物料循环系统，包含萃取剂循环利用系统及反应物料循环系统；萃取剂循环利用系统是利用泵将萃取剂回收系统得到的萃取剂重新送入惰性膜催化反应器；反应物料循环系统为分离水的膜组件在脱除水后渗余侧的物料利用压缩机重新送回原料气预热器21进行反应；
[0015]
保温系统是在循环物料及加热后的反应原料管线设计保温或伴热，维持反应体系的反应温度，确保反应顺利进行；
[0016]
储存系统包括原料罐及产品储罐，其中，原料罐包括co2储罐14、甲醇储罐16及萃取剂储罐22；产品储罐包括碳酸二甲酯储罐41及水储罐40；
[0017]
萃取剂回收系统包括换热器33、冷凝液流量计28、冷凝液流量调节阀29、第一冷凝器30、精馏塔31和再沸器32；从惰性膜催化反应器流出的溶解dmc的萃取剂经换热器33与精馏塔31塔釜得到的高温萃取剂进行换热，预热后进入精馏塔31，在精馏塔31塔内进行精馏分离，塔顶产品为dmc，dmc经第一冷凝器30冷凝后分为两股物流，一股物料作为回流返回精馏塔31，通过冷凝液流量计28及冷凝液调剂阀29来控制精馏塔31的回流比；另一股物料作为产品送入dmc储罐41中储存；萃取剂在换热器33中与精馏塔31的原料进行换热，换热后的萃取剂被送入萃取剂储罐22，重复使用。
[0018]
在催化反应中所使用的催化剂为负载型催化剂或金属氧化物催化剂。
[0019]
负载型催化剂包括载体和负载在载体上的过渡金属，过渡金属为fe、co、ni、cu、zn中至少一种，载体为cs2o、la2o3、zro2、al2o3、sio2、tio2、氮掺杂分级多孔碳(nhpc)、活性炭中至少一种，过渡金属的负载量以其对应的氧化物计为0～20wt％。
[0020]
金属氧化物催化剂为ce和另一种过渡金属复合而成的氧化物，其中，过渡金属为mn、ti、zr、zn、fe中的一种。
[0021]
本发明的有益效果：
[0022]
1.本发明的反应体系通过在膜反应体系中透过大分子、截留小分子的方法实现直接将产物移出，从而打破反应的动力学限制，产物的产率高。
[0023]
2.本发明的实验装置可以采用任意一种能够催化该反应的固体催化剂，降低了工业化成本。
[0024]
3.本发明的反应器将膜体系与催化反应及工艺流程相结合，反应条件温和。
[0025]
4.本发明的工艺流程实现了热量回收和原料循环，降低了工业化成本。
附图说明
[0026]
图1为本发明所述反应器；
[0027]
图2为本发明所述反应体系的工艺流程图；
[0028]
其中，1-上法兰，2-进气口，3-填料，4-外壳，5-外螺纹管接头，6-内螺纹管接头，7-膜管，8-催化剂，9-下法兰，10-进料口，11-出气口，12-出料口，13-co2储罐、14-co2流量调节阀、15-co2流量计、16-甲醇储罐、17-甲醇进料泵、18-甲醇流量调节阀、19-甲醇汽化器、20-甲醇流量计、21-原料气预热器、22-萃取剂储罐、23-萃取剂进料泵、24-萃取剂流量调节阀、25-萃取剂流量计、26-分离dmc膜组件、27-第一加热炉、28-冷凝液流量计、29-冷凝液流量调节阀、30-第一冷凝器、31-精馏塔、32-再沸器、33-换热器、34-压缩机、35-脱水膜反应器、36-第二加热炉、37-第二冷凝器、38-真空缓冲罐、39-真空泵、40-水储罐、41-碳酸二甲储罐、42-蒸汽调节阀、43-疏水阀。
具体实施方式
[0029]
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
[0030]
实施例
[0031]
一种提高二氧化碳与甲醇直接合成碳酸二甲酯转化率的反应系统，包括膜催化反应子系统和萃取剂回收系统；
[0032]
膜催化反应子系统，包括进料系统、混合升温增压系统、分离dmc膜组件(见附图
1)、分离水的膜组件、物料循环系统、保温系统和储存系统；
[0033]
进料系统包括二氧化碳进料系统及甲醇进料系统；二氧化碳进料系统包括co2储罐13、co2流量调节阀14和co2流量计15，co2储罐13提供co2原料，并通过co2流量调节阀14和co2流量计15精确控制二氧化碳的流量；甲醇进料系统包括甲醇储罐16、甲醇进料泵17、甲醇流量调节阀18、甲醇汽化器19和甲醇流量计20，甲醇储罐16、甲醇进料泵17、甲醇汽化器19和甲醇流量计20依次连接，甲醇流量调节阀18采用旁路调节的形式，通过甲醇流量计20设定的参数控制甲醇流通调节阀18的开度，从而精确控制甲醇的进料量。
[0034]
混合升温增压系统，主要由原料气预热器21组成、蒸汽调节阀42及疏水阀43组成，原料气预热器21出气的管路上设置热电偶，通过控制管路上的温度来调节蒸汽调节阀42的开度，从而调节混合后气体的温度；蒸汽加热后经疏水阀43排出体系；从二氧化碳进料系统来的二氧化碳、甲醇进料系统来的甲醇蒸汽和从分离水的膜组件流出的已经完成或部分完成脱除水的的循环物料均送入原料气预热器21的管程，在里面完成混合、加热及升压，然后，送入惰性膜催化反应器。
[0035]
分离dmc膜组件26即为惰性膜催化反应器，其结构如附图1所示。其外壳4与膜管7之间、两端装有填料3，用于促进物料均匀分布；中间装填催化剂，催化二氧化碳与甲醇直接反应生成dmc及水。由原料气预热器21出来的混合气体，通过进气口2进入到分离dmc膜组件26中，在催化剂床层发生反应，反应体系中的原料及产品与膜管7接触，由于本体系选择介孔膜(2-4nm)作为分离膜，所以，所以组分可以从膜的一侧渗透到膜的另一侧，为了只分离出体系中的dmc，在膜管7的管程通入了萃取剂，所选择的萃取剂只溶解dmc，而其他组分与萃取剂基本不溶，被截留在反应体系继续进行催化反应。具体操作时将分离dmc膜组件26的出料口12和进料口10通过管路与萃取剂储罐22连通，在进料口10管路中设有萃取剂进料泵23，通过萃取剂进料泵23将萃取剂送入惰性膜催化反应器的管程，将膜渗透过来的dmc从膜管内侧表面洗脱下来，同时，截留水、二氧化碳、甲醇，在此过程中，通过萃取剂进料泵23控制膜管程的压力，维持膜内侧表面压力平衡，避免水、甲醇及二氧化碳渗透过来；通过萃取剂流量计25及萃取剂调剂阀24对惰性膜催化反应器流出的萃取液(含dmc)进行调节，一方面，将部分萃取液以稳定流量送入萃取剂回收系统进行萃取剂回收，另一方面，通过萃取液自循环来平衡因调节压力出现的流量波动，同时，也可以充分利用萃取剂对dmc进行萃取。为了避免反应体系中水对反应的影响，在本体系设置了双膜体系，一组膜组件用于分离dmc，一组膜组件用于分离水。反应中生成的水，通过压缩机送入分离水的膜组件中进行分离。
[0036]
膜管7为反应体系的核心部分，需要将反应体系中动力学直径较大的dmc(在0.47～0.63nm之间)，与动力学直径较小的水分子(0.28nm)、二氧化碳分子(0.33nm)及甲醇分子(0.38nm)分离，而通常情况下，对于分子筛膜，小分子更容易透过。为了确保大分子dmc能够优先从膜渗透过去，本体系将膜分离与萃取技术相结合，选择以多孔氧化铝管或多孔不锈钢管为载体、合成孔径在2-4nm之间的介孔膜，确保大分子dmc能够渗透过去，为了避免小分子组分也渗透过去，在膜的另一侧不采用真空及惰性气体吹扫来解吸渗透的组分，而是选择萃取剂来洗脱渗透的组分，因为萃取剂只能溶解dmc，因此，只有dmc能够进入萃取剂中，从体系分离出去，而其他组分被截留在体系中继续反应。介孔膜优选mcm-48介孔膜。萃取剂可以选择邻二甲苯、醋酸丁酯、甲基苯酚、苯酚、苯胺、乙酸异戊酯等，优选邻二甲苯。
[0037]
分离水的膜组件35用于将惰性膜催化反应器中产生的水选择透过，本体系选择亲水性分子筛膜。考虑水分子动力学直径在0.3nm以下，而其他组分都在0.3nm以上，因此，选择小孔分子筛制备成膜，其膜孔径小于等于0.3nm，优选3a分子筛。在惰性膜反应器中的原料、水及少量未及时渗透通过膜的dmc从膜组件26的出气口11流出，经压缩机34送入分离水的脱水膜反应器35中，该脱水膜反应器35与分离dmc膜组件26的区别是壳体与膜管之间无催化剂，脱水膜反应器35的膜管程一段封闭，一端与真空泵39连接，通过真空解吸将渗透过来的水从脱水膜反应器35中分离出去，即由压缩机34过来的物料，在组件中与膜接触，所设置的亲水膜将物料中的水选择透过，经真空在另一侧解吸后，进入冷凝器37，冷凝下来的水进入水储罐40储存，在冷凝器37与真空泵39之间设置真空缓冲罐，一方面维持系统的压力稳定，同时，可以将夹带出来的水分离下来，避免水进入真空泵39，影响真空泵39的操作。未渗透的组分从壳程的气体出口流出，送入原料气预热器21与甲醇即二氧化碳混合后共同作为原料进入反应体系重复反应。这部分循环物料在催化过程中可以起到扰动的作用，对反应体系物料浓度的均匀分布起到强化的作用，提供反应的效率。
[0038]
物料循环系统，包含萃取剂循环利用系统及反应物料循环系统；萃取剂循环利用系统是利用泵将萃取剂回收系统得到的萃取剂重新送入惰性膜催化反应器，重复使用，降低萃取剂的消耗；反应物料循环系统为分离水的膜组件在脱除水后渗余侧的物料利用压缩机重新送回原料气预热器(21)进行反应，一方面将反应中的产物水脱除，另一方面，在物料循环过程中，可以起到反应物料的搅拌作用，使反应体系中的物料分布均匀，减少浓度梯度及温度梯度，促进反应进行。
[0039]
保温系统是为了避免热量损失，在循环物料及加热后的反应原料管线设计保温或伴热，维持反应体系在设计的反应温度附近，确保反应顺利进行。
[0040]
储存系统包括原料罐及产品储罐，其中，原料罐包括co2储罐14、甲醇储罐16及萃取剂储罐22；产品储罐包括碳酸二甲酯储罐41及水储罐40；
[0041]
萃取剂回收系统包括换热器33、冷凝液流量计28、冷凝液流量调节阀29、冷凝器30、精馏塔31和再沸器32。从膜催化反应器流出的溶解dmc的萃取剂经换热器33与塔釜得到的高温萃取剂进行换热，预热后进入精馏塔31，在塔内进行精馏分离，塔顶产品为dmc，经冷凝器30冷凝后分为两股物流，一股物料作为回流返回精馏塔，通过冷凝液流量计28及冷凝液调剂阀29来控制精馏塔的回流比；另一股物料作为产品送入dmc储罐41中储存。塔釜产品为高温高纯度的萃取剂，为了回收萃取剂的热量，将萃取剂在换热器30中与精馏塔的原料进行换热，换热后的萃取剂被送入萃取剂储罐22，重复使用。
[0042]
通过所设计的反应体系，可以极大地提高二氧化碳的转化率及dmc的收率，解决在其他反应体系中所存在的二氧化碳转化率低的问题。
[0043]
甲醇和二氧化碳直接合成碳酸二甲酯的反应体系，包括外壳4和膜管7，所述外壳4的两端分别连接上法兰1和下法兰9，所述上法兰1和下法兰9与外管4之间紧密连接；
[0044]
所述上法兰1和下法兰9上分别设置进料口10和出料口12；
[0045]
所述外壳4两端设置进气口2和出气口11；
[0046]
所述进料口10和出料口12分别连接外螺纹管接头5；
[0047]
所述膜管7两端分别由内螺纹管接头6固定；
[0048]
所述内、外螺纹管接头通过垫片密封；
[0049]
在所述外壳4与进料口10及出料口12之间的环隙内设置有填料层3；
[0050]
在所述膜管7和膜管4之间的环隙内设置有催化剂床层8。
[0051]
所述co2储罐13通过co2流量调节阀14及co2流量计15与原料气预热器21相连；
[0052]
所述甲醇储罐16与甲醇汽化器19通过管路相连，经甲醇流量计20与甲醇流量调节阀18部分回流后，与原料气预热器21相连；
[0053]
所述原料气预热器通过保温管路与所述膜反应器的进气口2相连，预热器的温度通过出口管线中物料的温度控制蒸汽调剂阀42精确控制；
[0054]
所述萃取剂储罐22通过萃取剂进料泵23与所述膜反应器进料口10相连；
[0055]
所述膜反应器26外设第一加热炉27进行加热；
[0056]
所述膜反应器出料口12设有萃取液流量控制器24与萃取液流量计25，控制一部分萃取液通过萃取液进料泵自循环循环萃取dmc，另一部分萃取液通过萃取液流量计25与萃取液调节阀共同调节，以设定了流量流入换热器33换热后进入精馏塔进行萃取剂的回收；
[0057]
所述的分离dmc的膜组件选择mcm-48膜为分离膜，选择邻二甲苯为萃取剂对dmc进行分离；
[0058]
所述换热器33的萃取完成液通过保温管路与精馏塔31相连，产物碳酸二甲酯在塔顶经过冷凝器30由冷凝液流量计28及冷凝液流量调节阀29控制部分回流后，其他冷凝液流出精馏塔31进入碳酸二甲酯储罐41；
[0059]
所述精馏塔31的塔底釜液经再沸器32回流后得到的塔底产品即热萃取液通过管路与换热器33相连，与萃取完成液进行换热后流回萃取剂储罐22
[0060]
所述膜反应器出气口11经保温管路通过压缩机34与分离水的膜组件35相连；
[0061]
所述分离水的膜组件35外设第二加热炉36进行加热；
[0062]
所述的分离水的膜组件选择3a分子筛膜为分离膜，渗透侧采用真空进行解吸、通过冷凝回收水，渗余侧的物料通过压缩机送入原料气加热器21循环进行催化反应。
[0063]
经分离水的膜组件分离出的水经过冷凝器37冷凝后进入水储罐40。冷凝器中的不凝气经真空缓冲罐38被真空泵39抽出。

技术特征：
1.一种提高二氧化碳与甲醇直接合成碳酸二甲酯转化率的反应系统，其特征在于，该反应系统包括膜催化反应系统和萃取剂回收系统；膜催化反应系统，包括进料系统、混合升温增压系统、分离dmc膜组件(26)、分离水的膜组件、物料循环系统、保温系统和储存系统；进料系统包括二氧化碳进料系统及甲醇进料系统；二氧化碳进料系统包括co2储罐(13)、co2流量调节阀(14)和co2流量计(15)，co2储罐(13)提供co2原料，并通过co2流量调节阀(14)和co2流量计(15)精确控制co2的流量；甲醇进料系统包括甲醇储罐(16)、甲醇进料泵(17)、甲醇流量调节阀(18)、甲醇汽化器(19)和甲醇流量计(20)，甲醇储罐(16)、甲醇进料泵(17)、甲醇汽化器(19)和甲醇流量计(20)依次连接，甲醇流量调节阀(18)采用旁路调节的形式，通过甲醇流量计(20)设定的参数控制甲醇流量调节阀(18)的开度，从而精确控制甲醇的进料量；混合升温增压系统主要由原料气预热器(21)、蒸汽调节阀(42)及疏水阀(43)组成，原料气预热器(21)出气的管路上设置热电偶，通过控制管路上的温度来调节蒸汽调节阀(42)的开度，从而调节混合后气体的温度；蒸汽加热后经疏水阀(43)排出体系；从二氧化碳进料系统来的二氧化碳、甲醇进料系统来的甲醇蒸汽和从分离水的膜组件流出的已经完成或部分完成脱除水的循环物料均送入原料气预热器(21)的管程，在里面完成混合、加热及升压，然后，送入惰性膜催化反应器；分离dmc膜组件(26)即为惰性膜催化反应器，其中孔径为2-4nm的介孔膜作为分离膜；惰性膜催化反应器的外壳(4)与膜管(7)之间、两端装有填料(3)，用于促进物料均匀分布；中间装填催化剂(8)，用于催化二氧化碳与甲醇直接反应生成dmc及水；由原料气预热器(21)出来的混合气体，通过进气口2进入到分离dmc膜组件(26)中，在催化剂床层发生反应，反应体系中的原料及产品与膜管(7)接触；分离dmc膜组件(26)的出料口(12)和进料口(10)分别通过管路与萃取剂储罐(22)连通，在进料口(10)的管路上设有萃取剂进料泵(23)，通过萃取剂进料泵(23)将萃取剂送入惰性膜催化反应器的管程；在出料口(12)和进料口(10)之间连接有管路，管路上设置有萃取剂流量计(25)及萃取剂流量调节阀(24)，用于对惰性膜催化反应器流出的含dmc的萃取液进行调节；分离水的膜组件为脱水膜反应器(35)，其中选择膜孔径不大于0.3nm的3a分子筛膜；在惰性膜催化反应器中的原料、水及少量未渗透通过分离膜的dmc从分离dmc膜组件(26)的出气口(11)流出，经压缩机(34)送入脱水膜反应器(35)中，脱水膜反应器(35)与分离dmc膜组件(26)的区别是壳体与膜管之间无催化剂，脱水膜反应器(35)的管程一端封闭，另一端依次连接第二冷凝器(37)、真空缓冲罐(38)、真空泵(39)，第二冷凝器(37)还连接有水储罐(40)；物料循环系统，包含萃取剂循环利用系统及反应物料循环系统；萃取剂循环利用系统是利用泵将萃取剂回收系统得到的萃取剂重新送入惰性膜催化反应器；反应物料循环系统为分离水的膜组件在脱除水后渗余侧的物料利用压缩机重新送回原料气预热器(21)进行反应；保温系统是在循环物料及加热后的反应原料管线设计保温或伴热，维持反应体系的反应温度，确保反应顺利进行；储存系统包括原料罐及产品储罐，其中，原料罐包括co2储罐(14)、甲醇储罐(16)及萃取
剂储罐(22)；产品储罐包括碳酸二甲酯储罐(41)及水储罐(40)；萃取剂回收系统包括换热器(33)、冷凝液流量计(28)、冷凝液流量调节阀(29)、第一冷凝器(30)、精馏塔(31)和再沸器(32)；从惰性膜催化反应器流出的溶解dmc的萃取剂经换热器(33)与精馏塔(31)塔釜得到的高温萃取剂进行换热，预热后进入精馏塔(31)，在精馏塔(31)塔内进行精馏分离，塔顶产品为dmc，dmc经第一冷凝器(30)冷凝后分为两股物流，一股物料作为回流返回精馏塔(31)，通过冷凝液流量计(28)及冷凝液调剂阀29来控制精馏塔(31)的回流比；另一股物料作为产品送入dmc储罐41中储存；萃取剂在换热器(33)中与精馏塔(31)的原料进行换热，换热后的萃取剂被送入萃取剂储罐(22)，重复使用。2.根据权利要求1所述的提高二氧化碳与甲醇直接合成碳酸二甲酯转化率的反应系统，其特征在于，在催化反应中所使用的催化剂(8)为负载型催化剂或金属氧化物催化剂。3.根据权利要求2所述的提高二氧化碳与甲醇直接合成碳酸二甲酯转化率的反应系统，其特征在于，所述的负载型催化剂包括载体和负载在载体上的过渡金属，过渡金属为fe、co、ni、cu、zn中至少一种，载体为cs2o、la2o3、zro2、al2o3、sio2、tio2、氮掺杂分级多孔碳、活性炭中至少一种，过渡金属的负载量以其对应的氧化物计为1～20wt％。4.根据权利要求2所述的提高二氧化碳与甲醇直接合成碳酸二甲酯转化率的反应系统，其特征在于，所述的金属氧化物催化剂为ce和另一种过渡金属复合而成的氧化物，其中，过渡金属为mn、ti、zr、zn、fe中的一种。

技术总结
本发明公开了一种提高二氧化碳与甲醇直接合成碳酸二甲酯转化率的反应系统，包括膜催化反应系统和萃取剂回收系统。所述膜催化反应系统包括进料系统、混合升温增压系统、介孔膜与萃取相结合分离产物中DMC膜组件、3A分子筛膜分离产物中水膜组件、物料循环系统、保温系统和储存系统。本发明针对二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯反应过程，提供了一种新的反应体系，具有提高二氧化碳转化率、增加DMC产率的优势。优势。优势。


技术研发人员：鲁金明 王睿琳 左喜悦
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/9/14