[發明專利]一種采用管道連續反應器制備碳酸甲乙酯的方法

有效

• 申請號: 202210014897.8
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114133330B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 何睿鳴;彭麗華;張月娥
• 申請（專利權）人: 重慶微而易科技有限公司
• 主分類號: C07C68/04
• 分類號: C07C68/04;C07C68/08;C07C69/96
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種采用管道連續反應器制備碳酸甲乙酯的方法，該方法以二氧化碳、甲醇和乙醇為原料通過管道連續催化反應器制備碳酸甲乙酯，然后通過精餾分離提純碳酸甲乙酯及副產物碳酸二乙酯。該方法的碳酸甲乙酯綜合選擇性高達到80～90％，獲得的碳酸甲乙酯達到電子級純度。

技術領域

本發明屬于化工領域，具體涉一種采用管道連續催化反應器制備碳酸甲乙酯的方法。

背景技術

碳酸甲乙酯(Methyl?Ethyl?Carbonate，簡稱MEC)，無色透明液體，是一種優良的溶劑，碳酸甲乙酯由于其分子結構中同時具有甲基和乙基，所以其兼有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)的特性，可與醇、酯、酚以及胺等反應，適用于多種有機反應。而且由于碳酸甲乙酯的粘度小，介電常數高，對鋰鹽的溶解性強，因此其是一種優良的鋰離子電池電解質溶劑，能夠提高電池的能量密度和放電容量，更能夠提高電池的安全性能以及使用壽命。除此之外，良好的低溫使用性能也是其作為電解液的優勢。

現有制備碳酸甲乙酯的技術路線有很多，主要有光汽發、氧化羰化法、酯交換法三種，目前國內通常采用酯交換法來合成碳酸甲乙酯，而酯交換法合成碳酸甲乙酯又分為以下幾種：碳酸二乙酯與甲醇酯交換、碳酸二甲酯與乙醇酯交換、碳酸二甲酯與碳酸二乙酯交換。

目前，所有的碳酸甲乙酯合成方法中主要以酯交換法為主流合成路線，但酯交換法的原料碳酸二甲酯需通過碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯經過甲醇酯交換來合成，而碳酸乙烯酯又需要通過環氧乙烷和二氧化碳反應來制備，上述反應路線需分段進行，各個階段反應物轉化率及產物選擇性低，同時由于各個階段都需要對各產物進行復雜精餾分離操作，工業生產過程能耗大，運行成本增加。醇酯交換法反應從最初原材料到產品，流程長，收率不高。

通過對比分析以及實際生產經驗發現碳酸甲乙酯的合成目前存在以下問題：

1)從甲醇、乙醇等原料至碳酸甲乙酯產品的合成路線較長，反應物轉化率及產物選擇性低；

2)各階段產物均需進行復雜精餾分離，能耗高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用管道連續催化反應器制備碳酸甲乙酯的方法，該方法以二氧化碳、甲醇和乙醇為原料通過管道連續催化反應器制備碳酸甲乙酯，然后通過精餾分離提純碳酸甲乙酯及副產物碳酸二乙酯和碳酸二甲酯。該方法的碳酸甲乙酯綜合選擇性高達到80～90％，獲得的碳酸甲乙酯達到電子級純度99.9％以上。

為實現本發明的目的，提供如下實施方案：

在一實施方案中，本發明一種采用管道連續反應器制備碳酸甲乙酯的方法，包括以下過程：

1)將二氧化碳、甲醇、乙醇加入到管道反應器中，在催化劑存在下進行連續反應，得到反應混合物，所述催化劑由三氧化二鋁、磷酸鋯、氧化鈰和鎳組成，其中，甲醇與乙醇的質量比為0.9～1.2:1.1～1.5，二氧化碳與甲醇和乙醇總量的質量比為3～5:2～3；

2)將反應混合物加入到精餾塔精餾，分離出產物碳酸甲乙酯和副產物碳酸二乙酯。

上述本發明的方法，過程1)中，所述催化劑組成重量比：三氧化二鋁：磷酸鋯：氧化鈰：鎳＝0.4～0.6:0.2～0.3:0.15～0.2:0.1～0.2，更優選為0.5:0.2:0.2:0.1或0.4:0.3:0.2:0.1，管道的壓力為3～5Mpa，反應溫度90～150℃，未反應完的CO₂從管道反應器出來后經凈化后返回到管道反應器中繼續參加反應。本文中“管道反應器”又稱“管道連續反應器”或管道連續催化反應器。

在上述實施方案中，本發明的方法，所述精餾包含：

a)將反應混合物輸入到第一精餾塔中精餾，第一精餾塔塔底采出物輸入到第二精餾塔再精餾，塔頂餾出物即為碳酸甲乙酯，塔底采出物流為碳酸二乙酯；