[發(fā)明專利]一種合成碳酸二月桂酯的生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310501332.3
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103553923A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林加明;周志偉;武文良;秦娟;耿浩;余倩
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07C69/96
• 分類號: C07C69/96;C07C68/06;B01J23/14;B01J23/745;B01J23/75;B01J23/755;B01J23/835
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳酸二月桂酯的生產(chǎn)方法，具體涉及以金屬氧化物改性的鎂鋁水滑石催化碳酸二甲酯與月桂醇合成碳酸二月桂酯的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

碳酸二月桂酯（簡稱DDC）是一種透明的油狀物或液體，具有良好的潤滑性、耐磨性、抗腐蝕性，在潤滑油基礎(chǔ)油、紡織、聚合物等行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。美國、德國、意大利等國率先進行了長鏈碳酸二烷基酯作為潤滑劑的研究，此外，意大利、日本生產(chǎn)了含長鏈碳酸二烷基酯的潤滑油，如內(nèi)燃機油、液壓油、冷凍機油等。碳酸二月桂酯的傳統(tǒng)合成方法主要是光氣法，但是原料光氣是一種劇毒物質(zhì)，反應(yīng)中生成的副產(chǎn)物HCl對設(shè)備具有很強的腐蝕性，同時微量氯離子會影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此光氣法已逐漸被淘汰。隨著人們環(huán)保意識的日益加強，非光氣法逐漸成為研究的熱點，主要合成路線有氧化羰化法、尿素醇解法、酯交換法等。氧化羰化法用于合成長碳鏈碳酸酯的收率非常低，并且使用了鈀等貴金屬及其化合物作為反應(yīng)的催化劑，因而生產(chǎn)成本較高，很難工業(yè)化生產(chǎn)。尿素醇解法，產(chǎn)率較低，同時尿素遇熱易分解，副產(chǎn)物較多。酯交換法采用無毒、無污染的碳酸二甲酯與月桂醇為原料，從源頭上消除了污染，反應(yīng)條件溫和，同時生成的甲醇、未反應(yīng)的碳酸二甲酯和月桂醇均可回收或循環(huán)利用，因此酯交換法合成碳酸二月桂酯是一條非常理想的工藝路線。

目前酯交換基本采用均相酸或堿為催化劑，反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物分離比較困難，同時需要大量的水進行洗滌，造成嚴重的環(huán)境污染。而采用固體酸或固體堿代替均相催化劑，不僅可以減少環(huán)境污染，同時可以降低產(chǎn)物分離的難度，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。相對固體酸而言，固體堿作為酯交換的催化劑具有反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)速度快等優(yōu)點。范燕平等（Chinese?Journal?of?Chemical?Engineering，2009，17(5)：883-886）在帶有精餾柱的三頸圓底燒瓶中以KF/MgO為催化劑，研究了碳酸二甲酯與月桂酯酯交換的催化作用，最佳條件下碳酸二甲酯的轉(zhuǎn)化率達86.7%，碳酸二月桂酯的選擇性達99.4%。王公應(yīng)等（化工學(xué)報，2009，60（9）：2197-2202）將KNO₃負載到HMS上催化酯交換法合成碳酸二月桂酯，碳酸二月桂酯的收率和選擇性分別為81.9%和99.5%。從以上文獻可以發(fā)現(xiàn)反應(yīng)具有以下缺點：反應(yīng)均在帶有精餾柱的裝置中進行，過程中需要收集餾出的共沸物，且在氮氣保護下加入月桂醇，操作比較繁瑣；反應(yīng)溫度高、反應(yīng)時間長；催化劑的穩(wěn)定性差，重復(fù)使用幾次后，催化活性明顯降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的的不足，而提供了一種合成碳酸二月桂酯的生產(chǎn)方法；本發(fā)明以金屬氧化物負載改性的鎂鋁水滑石為催化劑，在高壓反應(yīng)釜中合成碳酸二月桂酯，反應(yīng)裝置簡單，催化劑的活性、穩(wěn)定性高。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種合成碳酸二月桂酯的生產(chǎn)方法，其特征是在高壓反應(yīng)釜中以由金屬氧化物改性的鎂鋁水滑石催化碳酸二甲酯與月桂醇合成碳酸二月桂酯；具體步驟為：（1）先將鎂鋁水滑石進行高溫焙燒；（2）然后配制金屬鹽溶液，將高溫焙燒后的水滑石加入到鹽溶液中，恒溫攪拌浸漬，干燥，焙燒，得到金屬氧化物改性的鎂鋁水滑石；（3）再在高壓反應(yīng)釜中依次加入月桂醇、碳酸二甲酯、金屬氧化物改性的鎂鋁水滑石作為催化劑，密閉后充壓至所需壓力，攪拌并加熱至反應(yīng)溫度，恒溫反應(yīng)一段時間后冷卻，過濾出催化劑后得到碳酸二月桂酯。

優(yōu)選水滑石的鎂鋁摩爾比為2-3。優(yōu)選步驟（1）中水滑石的焙燒溫度為300-600℃；焙燒時間為3-5h。

優(yōu)選所述的金屬鹽溶液為氯化錫、氯化鐵、氯化鈷、氯化鎳、硝酸鐵、硝酸鈷、硝酸鎳、硫酸錫、硫酸鐵、硫酸鈷或硫酸鎳中的一種或幾種的溶液；金屬鹽溶液的摩爾濃度為6-12mmol/L。優(yōu)選金屬鹽溶液與焙燒后水滑石的質(zhì)量比為20-100：1。

優(yōu)選步驟（2）中的浸漬溫度為60-80℃；浸漬時間為2-6h。優(yōu)選步驟（2）中焙燒溫度為400-600℃；焙燒時間為3-5h。優(yōu)選步驟（3）中充壓后的壓力為1-2Mpa。

優(yōu)選步驟（3）中月桂醇與碳酸二甲酯的摩爾比為2-6：1；催化劑用量為月桂醇和碳酸二甲酯總質(zhì)量的0.5-1%；反應(yīng)溫度為80-110℃；反應(yīng)時間為1-3h。

有益效果：

1.反應(yīng)裝置簡單。本發(fā)明不需要回流、精餾裝置。

2.轉(zhuǎn)化率和收率高。本發(fā)明中碳酸二甲酯的最高轉(zhuǎn)化率達95%，碳酸二月桂酯的收率達94%。

3.反應(yīng)溫度低、時間短。本發(fā)明最高反應(yīng)溫度為110℃，反應(yīng)時間為3h，而現(xiàn)有報道要達到較高的轉(zhuǎn)化率至少需在140℃左右反應(yīng)6h以上。