[發明專利]一種KF/NaY催化劑在合成碳酸乙烯酯中的應用

在審

• 申請號: 201811476864.5
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109593076A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 傅人俊;薛冰
• 申請（專利權）人: 常熟市常吉化工有限公司;常州大學
• 主分類號: C07D317/38
• 分類號: C07D317/38;B01J29/08
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務所 32225
• 代理人: 孫彬

本發明提供了一種KF/NaY催化劑在合成碳酸乙烯酯中的應用，該方法以碳酸二甲酯和乙二醇為原料進行酯交換反應合成碳酸乙烯酯，以KF/NaY作為催化劑。該方法操作簡單，催化劑效率高、回收容易且復用性能好，可以有效降低碳酸乙烯酯的生產成本。

技術領域

本發明涉及分子篩催化劑在合成碳酸酯中的應用，尤其是涉及一種KF/NaY催化劑在合成碳酸乙烯酯中的應用。

背景技術

碳酸乙烯酯是一種雜環酮，又稱1,3-二氧雜環戊酮、或碳酸乙烯酯、乙二醇碳酸酯，簡稱EC，其性質比較穩定，只有在金屬氧化物、硅膠、活性炭存在下200℃才會分解。碳酸乙烯酯作為良好的極性有機高沸點溶劑，是合成溶劑和表面活性劑的原料，能夠很好的溶解許多聚合物和樹脂。其作為一種有機中間體廣泛用于印染、塑料、氣體分離、高分子合成及電化學等領域，可替代環氧乙烷用于乙氧基化反應，可作為合成呋喃唑酮的原料以及用做纖維整理劑、水玻璃系漿料、以及其它纖維的加工劑等，并且是通過酯交換法產生碳酸二甲酯、聚碳酸酯的主要原料，用作生產高附加值的高能鋰電池電解液。此外，以碳酸酯為基本結構單元的脂肪族聚碳酸酯及其包含碳酸酯單體的共聚物作為生物可降解的材料，己經越來越引起科學家的重視。碳酸乙烯酯主要用作睛綸，錦綸，聚酯，PVC樹脂等的抽絲液，選擇性芳烴萃取溶劑，塑料和橡膠中間體發泡劑等。此外，碳酸乙烯酯同碳酸丙烯酯一樣可以直接作為脫天然氣中酸性氣體(CO₂、H₂S)的凈化溶劑，并且可以用碳酸乙烯酯取代丙烯酞胺，水玻璃和尿素體系參合作為混泥土工程中無公害的土質穩定劑。碳酸乙烯酯用途廣泛，被稱為世紀綠色基礎化工原料，市場潛力巨大。

碳酸乙烯酯的合成方法主要包括光氣法，酯交換法，鹵代醇法，環氧乙烷和CO₂合成法，尿素醇解法。

光氣法是最早工業化制備碳酸乙烯酯的方法。該工藝采用乙二醇與光氣直接反應，但其存在工藝復雜、收率低、成本高，并且光氣有劇毒且對環境產生嚴重的污染，目前已被逐漸淘汰。

環氧乙烷和CO₂合成法是環氧乙烷與CO₂在以季銨鹽，Dawson雜多酸鹽，Schiff堿鋁配合物，金屬酞菁為主要催化劑的合成方法，優點是通過溫室氣體CO₂固定合成的，但該反應是體積縮小反應，高壓條件有利于反應的進行，所以需要較苛刻的條件，包括需要復雜的催化劑和較高的反應壓力。

鹵代醇法是鹵代醇和CO₂(或HCO₃^-)在催化劑催化下CH₃CN溶劑中生成產物的方法。此法所需原料和催化劑價格較高，反應條件苛刻，產率較低。

目前常用的制備方法是酯交換反應得到碳酸乙烯酯。由碳酸二甲酯和乙二醇的酯交換反應而制備碳酸乙烯酯的方法就是酯交換法。該法從過程來看并不復雜，關鍵是能找到合適的催化劑。目前在碳酸二甲酯和乙二醇的酯交換反應中，常用的催化劑有金屬鈉，醇鈉等均相堿催化劑，硫酸、鹽酸等均相酸催化劑，但這些均相催化劑都有著產物分離困難、催化劑重復使用率低、易產生酸堿廢液等難以改善的缺點。因此，迫切需要找到一種操作簡單，催化效率高，催化劑重復使用性能好，容易回收，且生產成本低的合成碳酸乙烯酯的方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對目前碳酸二甲酯和乙二醇酯交換合成碳酸乙烯酯過程中出現的催化劑使用量大且催化劑分離回收困難，產品收率低等問題，提供一種操作簡單，催化效率高，催化劑易回收，催化劑復用性好，生產成本低的合成碳酸乙烯酯的方法。

為了解決上述問題，本發明采用了以下的技術方案：

一種KF/NaY催化劑在合成碳酸乙烯酯中的應用，其特征在于該KF/NaY催化劑具體是按照以下方式使用的：

(1)在燒瓶中依次加入碳酸二甲酯、乙二醇和KF/NaY催化劑，其中碳酸二甲酯和乙二醇的摩爾比為1:1～3:1；