[發明專利]一種合成碳酸二甲酯的催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201910589826.9
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110252320B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 王計奎
• 申請（專利權）人: 滕州京騰鑫匯新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J23/843
• 分類號: B01J23/843;B01J35/10;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/32;C07C68/065;C07C69/96
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 杜瑞鋒

本發明屬于催化劑領域，具體涉及一種合成碳酸二甲酯的催化劑及其制備方法。該催化劑由6?10wt％的活性組分和余量的載體組成，所述活性組分為Bi₂O₃和KOH，Bi₂O₃：KOH(重量比)＝1：2?4；所述載體為鋅鐵復合金屬氧化物。本發明利用共沉淀法來生產載體的水滑石前體，在不經焙燒的情形下，直接通過濕法浸漬來負載活性組分氧化鉍(Bi₂O₃)和氫氧化鉀(KOH)，然后在適宜條件下干燥、焙燒即可制得催化劑，可使制得的催化劑載體中ZnO與ZnFe₂O₄具有適宜的比例及相互作用力，活性組分分布均勻，且活性組分與載體之間的相互作用力適中，催化劑整體上具有優異的低溫活性、穩定性和使用壽命。

技術領域

本發明屬于催化劑領域，具體涉及一種合成碳酸二甲酯的催化劑及其制備方法。

背景技術

碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，簡稱DMC)是近年來頗受重視的一種用途廣泛、符合現代“清潔工藝”要求的環保型有機化工原料，被譽為有機合成的“新基塊”。由于其分子中含有甲氧基、羰基和羰甲基，具有低毒性、高溶解性、優異的環保性能和很好的反應活性，可取代劇毒光氣和硫酸二甲酯，廣泛應用于羰基化和甲基化試劑、汽油添加劑、合成聚碳酸酯的原料、涂料溶劑以及鋰電池電解液等快速發展行業，具有廣闊市場，是當今化工領域熱門的綠色化學品。

碳酸二甲酯的工業生產方法有光氣化法、甲醇液相氧化羰基化法和酯交換法。其中酯交換法因其反應條件溫和、工藝流程簡單、設備成本低、聯產烷二醇而日益受到重視，成為目前極具工業應用前景的方法。酯交換法合成碳酸二烷基酯所用催化劑主要有均相堿催化劑，如三乙胺、三苯膦等，和固體堿催化劑，其一般為堿金屬的氫氧化物、醇鹽或碳酸鹽，如氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉和碳酸鉀。均相催化劑活性高，但不易分離，不利于工業化。與均相堿催化劑相比，固體堿催化劑具有不腐蝕設備、環境污染小、易于回收等優點，是酯交換法合成碳酸二烷基酯的反應中最具開發前景的催化劑體系。

如中國專利CN102471221A公開的一種在包含能夠產生氫離子(H⁺)的陽離子和含氟疏水性陰離子的離子液體，和選自堿土金屬氧化物、過渡金屬氧化物、稀土氧化物和水滑石中的至少一種的催化劑的存在下，通過烷基醇與尿素或烷基氨基甲酸酯反應制備二烷基碳酸酯的方法。該方法雖然能以高收率制備二烷基碳酸酯，而改善了經濟效率，但是所用的催化劑生產工藝比較復雜，生產成本較高。

如中國專利CN107096540A公開了一種用于尿素醇解法合成碳酸二甲酯的復合金屬氧化物催化劑，所述復合金屬氧化物中的金屬元素包括以下四種：Mg²⁺、Sn²⁺、Ni²⁺和Al³⁺。其通過共沉淀法先制得類水滑石前體，然后焙燒得到。在該工藝中催化劑在200℃的反應溫度下，DMC的收率最高可達55.3％。

如中國專利CN105879892A公開了一種酯交換法合成碳酸二甲酯的固體堿催化劑，其組成為Ca-Al-O-X，Ca的摩爾含量為15-35％，Al的摩爾含量為5-30％，X的摩爾含量為0.1％-10％，其余為O的含量。該催化劑的反應溫度較低，為60℃，DMC的收率最高可達55.7％。

如中國專利CN109772286A公開了一種用于合成碳酸烷基酯的固體堿催化劑，其包括載體以及負載在所述載體上的活性組分鋁酸鈉；所述載體為選自鋅鋁復合金屬氧化物、鎳鋁復合金屬氧化物、鈷鋁復合金屬氧化物中的至少一種的復合金屬氧化物。其制備過程包括：首先制備所述復合金屬氧化物的類水滑石前體，然后浸漬鋁酸鈉，焙燒，得到所述固體堿催化劑。該催化劑在65℃的反應溫度下，DMC的收率最高可達75.1％。