[發明專利]一種同時制備氨基甲酸甲酯、碳酸二甲酯的系統與工藝

有效

• 申請號: 201711190681.2
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107973728B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 雷永誠;雷永忠;呂慶洪;王毓
• 申請（專利權）人: 雷永誠;雷永忠
• 主分類號: C07C269/00
• 分類號: C07C269/00;C07C269/08;C07C271/12;C07C68/00;C07C68/08;C07C69/96
• 代理公司: 成都中亞專利代理有限公司 51126
• 代理人: 何淵

本發明一種同時制備氨基甲酸甲酯、碳酸二甲酯的系統與工藝，屬于化工技術領域。尿素與甲醇輸入反應系統Ⅰ101中，常壓，80~90℃，在催化劑作用下反應2~10hr，合成氨基甲酸甲酯，經分離系統Ⅰ102分離得產品氨基甲酸甲酯；氨基甲酸甲酯與甲醇，輸入反應系統Ⅱ103中，常壓，130~150℃，在催化劑作用下反應4~20hr，合成碳酸二甲酯，經過分離系統Ⅱ105分離得產品碳酸二甲酯。反應副產物氨氣經凈化系統104凈化處理后，進入氮肥生產系統。分離系統、凈化系統分離出的原料組分、溶劑組分輸入反應系統循環。本發明工藝操作安全、裝置投資省、能耗低，是一種零排放的清潔生產工藝，具有良好的工業應用前景。

技術領域

本發明屬于化工技術領域，具體涉及一種同時制備氨基甲酸甲酯、碳酸二甲酯的系統與工藝。

背景技術

碳酸二甲酯，無毒或微毒，易于生物降解，具有優異的溶解性能，且氣味清香，人體耐受性好。同時碳酸二甲酯含有羰基、甲氧基、甲基多種官能團，可作為多種產品生產的清潔原料。近年來，環保法規日益嚴苛，作為綠色化學品的碳酸二甲酯廣受重視，其應用范圍日益擴大，在工業溶劑、清潔生產原料等領域用量大幅增加。

目前，碳酸二甲酯的工業生產工藝主要為酯交換法和甲醇氧化羰化法。酯交換工藝最為成熟，裝置產能大。該工藝分兩步反應，第一步以環氧丙烷或環氧乙烷為原料，與二氧化碳在高壓下合成碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯，第二步碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯烷與甲醇發生酯交換反應得到碳酸二甲酯。甲醇氧化羰化法以合成氣為原料，以CuCl為催化劑，一步合成碳酸二甲酯。兩種工藝都存在明顯的優缺點：酯交換工藝成熟，但工藝流程長，裝置成本高，工藝操作嚴苛，且受原料成本影響大；甲醇氧化羰化工藝原子經濟性好，但原料CO毒性大，催化劑對設備腐蝕性強，催化劑成本高，產品分離成本高。

尿素是一種大宗化學品，由氨氣與二氧化碳在185℃、240atm下直接合成制備。尿素作為合成原料，具有價格低廉、操作安全、便于運輸、不受地域限制等優點。尿素與甲醇反應制備碳酸二甲酯工藝，由于原料成本低、設備成本低，具有可預期的良好的經濟利益，一直為業內所關注。

氨基甲酸甲酯是一種重要的精細化學品，具有廣泛用途。其無味、揮發性適中、毒性低、防蛀效果好，是理想的防蛀品種，在其它殺蟲劑、殺螨劑和殺菌劑中有較好的應用；氨基甲酸甲酯是重要的醫藥中間體，用作鎮靜藥物、消炎劑、肌肉松弛劑、鎮痛劑、抗癲癇藥生產。此外，氨基甲酸甲酯在水泥添加劑、織物整理劑、粉末涂料、表面活性劑及樹脂改性等方面有著重要應用。

氨基甲酸甲酯的生產工藝主要有尿素醇解法、羰基化法、碳酸二甲酯胺解法和光氣法。羰基法和光氣法由于原料毒性大，存在嚴重的安全隱患，已被尿素醇解法和碳酸二甲酯胺解法取代。尿素醇解工藝由于原料成本低、來源廣泛、操作安全等優點而備受重視。

US5902894、US6392078以尿素、氨基甲酸甲酯或二者的混合物為原料，在催化劑作用下，與甲醇在反應精餾裝置中反應，體系壓力0.2~1.5Mpa，體系溫度150~200℃，合成碳酸二甲酯。CN1428329A公開了一種尿素與甲醇制備碳酸二甲酯的工藝，以煅燒堿金屬、堿土金屬的碳酸鹽或氫氧化物而得的氧化物作催化劑，反應溫度120~240℃，高壓釜中反應4~30hr，碳酸二甲酯最佳收率26.56%。CN1475481A描述了一種合成氨基甲酸甲酯的工藝，以堿金屬、堿土金屬氧化物為催化劑，反應壓力0.1~3Mpa，反應溫度120~200℃，反應0.5~20hr，氨基甲酸甲酯最佳收率98.81%

由上述可知，目前現有技術均采用在壓力反應器中，體系保持在較高的的溫度下進行反應合成氨基甲酸甲酯及碳酸二甲酯。有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明提供了一種同時制備氨基甲酸甲酯、碳酸二甲酯的系統與工藝。尿素與甲醇在反應系統中，在催化劑作用下進行反應，依次合成氨基甲酸甲酯、碳酸二甲酯，經分離系統分離后得到產品氨基甲酸甲酯、碳酸二甲酯。反應副產氨氣，經凈化系統處理后進入氮肥生產系統。