[發明專利]用于制備碳酸二甲酯的催化劑及制備碳酸二甲酯的方法

有效

• 申請號: 201710981133.5
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107649158B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 盧偉;張淑娟;王安華;劉長峰;盧建行;陳愛民
• 申請（專利權）人: 山東德普化工科技有限公司;新泰市佑德生物化工研究院有限公司
• 主分類號: B01J27/232
• 分類號: B01J27/232;B01J37/02;B01J37/08;C07C68/065;C07C69/96
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 劉亞寧

本發明公開了一種用于制備碳酸二甲酯的催化劑，是以多孔的球狀活性氧化鋁為載體，其上負載有碳酸鉀和碳酸鈉，每1000克催化劑中含有碳酸鉀200～300克，碳酸鈉80～130克。本發明還公開了一種制備碳酸二甲酯的方法：壓力為0.2Mpa的汽化的甲醇，以及溫度為110～120℃的霧狀的碳酸丙烯酯，在上述催化劑作用、110℃±10℃、壓力0.2MPa條件下，制備得到碳酸二甲酯。本發明的制備碳酸二甲酯的方法，反應條件溫和，反應壓力低（0.2Mpa），反應溫度低（110℃），碳酸丙烯酯的轉化率（99.9%）高，產品收率高（99.8%）。可以預測：實現產業化之后，將大大節約成本，減輕環境保護壓力。

技術領域

本發明涉及一種用于制備碳酸二甲酯的催化劑，以及制備碳酸二甲酯的方法。

背景技術

碳酸二甲酯具有多種反應活性的特性和兼具多種優良性能的特點，廣泛應用于涂料、食品、醫藥、燃油添加劑、能源等領域。據不完全統計，碳酸二甲酯作為精細化工合成源頭原料已占整個有機精細化工行業12.7％。碳酸二甲酯是一種環保綠色原料，其已在歐洲通過了非毒性化學品的注冊登記，被稱為“綠色化學品”，被公認為綠色有機合成的“新基石”。同時也可作為其它產品的綠色添加劑。由于其屬“綠色化學品”產品，符合可持續發展戰略要求，因而世界各國均強化該生產技術研究。

碳酸二甲酯生產工藝早期采用光氣甲醇法：原料光氣劇毒，環境污染嚴重生產安全性差，同時副產品氯化氫對設備、管道腐蝕嚴重，且產品含氯高，由于工藝本身固有的缺陷，限制了該工藝的發展，目前正在被其它非光氣工藝取代。之后發展的甲醇氧化羰基法：以一氧化碳、氧氣和甲醇為原料，在催化劑的作用下直接合成碳酸二甲酯。此法系統腐蝕性強，設備材質要求高，該技術處于不斷完善中。目前國內外主要采用間歇酯交換法生產碳酸二甲酯和丙二醇，原理是利用二氧化碳和環氧丙烷生產碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯和甲醇在堿性催化劑條件下酯交換反應生成碳酸二甲酯和1,2-丙二醇。雖然國內外不斷進行連續化生產技術研究，但是，目前酯交換法存在著如下亟待解決的共性關鍵技術難題：

1、酯交換法生產碳酸二甲酯使用甲醇鈉的甲醇溶液做催化劑，核心是甲醇鈉起催化作用，工藝成熟，轉化率高，缺點是用量大，配料比例是丙碳：甲醇：甲醇鈉＝100：126：7。甲醇鈉用量大，占生產成本高。

2、碳酸丙烯酯與甲醇酯交換反應生成碳酸二甲酯中，反應產物體系中丙二醇與甲醇鈉催化劑難以分離。因為甲醇鈉顯強堿性，不但容易腐蝕設備還會導致丙二醇與催化劑易生成粘稠聚集體，同時有大量副反應二聚丙二醇和三聚丙二醇等高聚物的產生，逐漸累積于生產裝置體系中，為保證生產裝置的正常運行必須定期排放，減少丙二醇收率并易造成環境污染。

3、丙二醇回收系統采用減壓間歇法精餾或者連續精餾工藝，精餾過程中的丙二醇提餾段時間難以精確控制，2％聚丙二醇高沸物夾帶于丙二醇中，使產品質量難以穩定，影響產品的色度；同時系統中的水致使甲醇鈉催化劑生成碳酸鈉固體而沉積，影響設備正常運行。

4、流程長，投資大，設備龐大，占用面積大。

因此，急需找一種新的碳酸二甲酯生產工藝和新型催化劑。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供了一種用于制備碳酸二甲酯的催化劑，以及制備碳酸二甲酯的方法。本發明的催化劑，為堿性復合型固態催化劑，利用其制備碳酸二甲酯，可大大提高碳酸丙烯酯轉化率(由99.5％提高到99.9％)和產品收率(由98.5％提高到99.8％)，工藝條件溫和，反應壓力低(由0.4Mpa降為0.2Mpa)，反應溫度低(由220℃降為110℃)，使用壽命長(可半年活化一次)。

本發明是通過以下技術方案實現的：