一种合成碳酸二甲酯的方法技术

本发明专利技术涉及一种合成碳酸二甲酯的方法，该方法以活性炭为催化剂，以碳酸乙烯酯和甲醇为原料，在高压釜中以一定的温度和压力下进行。该方法操作简单，产品与催化剂分离方便，所得产品纯度高，催化剂回收及复用性能好，可以大大降低碳酸二甲酯生产成本。

Method for synthesizing carbonic acid two methyl ester

The present invention relates to a method for synthesizing carbonic acid two methyl ester, which takes activated carbon as catalyst and ethylene carbonate and methanol as raw materials. The method has the advantages of simple operation, easy separation of the product and catalyst, high purity of the obtained product, good recovery and reusability of the catalyst, and can greatly reduce the production cost of two methyl carbonate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳酸二甲酯的制备领域，特别涉及一种用于碳酸乙烯酯与甲醇酯交换合成碳酸二甲酯的方法。
技术介绍
碳酸二甲酯(DimethylCarbonate，DMC)，常温时是一种无色透明、略有气味、微甜的液体，难溶于水，但可以与醇、醚、酮等几乎所有的有机溶剂混溶。DMC毒性很低，在1992年就被欧洲列为无毒产品，是一种符合现代清洁工艺要求的环保型化工原料，因此DMC的合成技术受到了国内外化工界的广泛重视。DMC最初的生产方法为光气法，于1918年开发成功，但是光气的毒性和腐蚀性限制了这一方法的应用，特别是随着环境保护受全世界重视程度的日益提高，光气法已被淘汰。采用环氧乙烷和二氧化碳为原料在催化剂作用下合成碳酸乙烯酯，再使碳酸乙烯酯与甲醇进行酯交换反应得到碳酸二甲酯并副产乙二醇是目前国内采用较多的碳酸二甲酯工业化生产方法。酯交换反应合成碳酸二甲酯催化体系，根据催化体系不同又可以分为均相催化反应和非均相催化反应，目前国内外合成DMC主要是通过均相催化反应体系，反应所用的催化剂有：碱金属氧化物、碱金属氢氧化物、碱金属醇盐、碱金属碳酸盐、碱金属草酸盐、卤化季铵盐和有机碱等。工业上通过碳酸丙烯酯和甲醇合成碳酸二甲酯所用的催化剂为甲醇钠，但是甲醇钠催化剂的使用，存在许多缺点，可以概括如下：(1)催化剂的用量大，现在工业上每生产1吨碳酸二甲酯，需要质量百分含量25-30％的甲醇钠80-110kg左右；(2)催化剂失效后产生大量的废渣，造成环境污染；(3)催化系统中固体的析出影响系统连续生产的稳定性，堵塞管道和设备，严重影响生产的连续性；(4)成工艺复杂，为了把催化剂废渣从反应物料体系中移出，防止精馏时固体废料析出，附着在换热器列管内壁表面和附着在填料上，从反应精馏塔塔釜出来的重组分要加入脱盐水和通入二氧化碳，以便使剩余的催化剂甲醇钠失效变为氢氧化钠然后和二氧化碳反应变为无机盐碳酸钠，再通过过滤器过滤掉碳酸钠，这使得生产工艺非常复杂；(5)催化剂不能回用，由于催化剂失效后生成碳酸钠无机盐，不再有催化作用。因此，开发一种操作简单，产品与催化剂分离方便，所得产品纯度高，催化剂回收及复用性能好的合成碳酸二甲酯的方法很有意义。然而，到目前为止以活性炭为催化剂合成碳酸二甲酯还没有文献报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对目前酯交换合成DMC过程中出现的合成工艺复杂，催化剂使用量大、成本高且催化剂分离回收困难，产品DMC的收率较低等问题，提供一种操作简单，产品与催化剂分离方便，所得产品纯度高，催化剂回收及复用性能好的合成碳酸二甲酯的方法。为了解决上述问题，本专利技术采用了以下的技术方案：本专利技术所述的合成DMC方法以活性炭为催化剂，以碳酸乙烯酯和甲醇为原料，反应在高压釜中以一定的反应温度和反应压力下进行。该方法具体是按照下述步骤进行的：在100mL的高压反应釜中依次加入一定量的甲醇、碳酸乙烯酯和活性炭，用CO2置换高压釜内空气2次，再充CO2至0.3-2Mpa，磁力搅拌加热，升温至80-160℃，反应4-8h。降至室温，取反应液离心分离，分析，即得到所述的碳酸二甲酯。作为对本专利技术的限定，本专利技术所述的甲醇和碳酸甲乙酯的摩尔比为10:1，活性炭用量为碳酸乙烯酯质量的10-20％。其中，所述的催化剂活性炭技术指标如下：活性炭的结构参数本专利技术以活性炭为催化剂直接催化碳酸乙烯酯和甲醇的酯交换反应，不仅成本低，工艺简单，而且产品纯化方便，催化剂复用性能良好。先前有文献报道的以氧化石墨烯为催化剂通过碳酸乙烯酯和甲醇的酯交换反应合成碳酸二甲酯也获得了较好的结果。然而氧化石墨烯毕竟是一种新型材料，其生产工艺复杂，能耗高，而且生产费用昂贵，短时间内还无法实现量产，因此无法工业化推广。与其相比，活性炭是一种非常成熟的材料，其来源广泛，生产技术成熟，因此价格远低于氧化石墨烯，这也会直接引起碳酸二甲酯生产是成本的降低。而且，与新兴的碳材料石墨烯相比，活性炭已经在材料领域出现数十年。本专利技术的发现为活性炭提供了一种全新的应用途径，而不仅仅是作为催化剂载体使用，这也将为活性炭的生产厂家拓展一条新的应用途径。具体实施方式本专利技术将就以下实施例作进一步说明，但应了解的是，这些实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本专利技术实施的限制。实施例1在100mL的高压反应釜中依次加入甲醇12mL(0.3mol)、碳酸乙烯酯2.64g(0.03mol)、活性炭(0.26g)，用CO2置换高压釜内空气2次，再充CO2至0.5Mpa，磁力搅拌加热，升温至100℃，在此温度下反应6h。降至室温，取反应液离心分离，分析。碳酸乙烯酯转化率65％，碳酸二甲酯选择性98％。实施例2在100mL的高压反应釜中依次加入甲醇12mL(0.3mol)、碳酸乙烯酯2.64g(0.03mol)、活性炭(0.52g)，用CO2置换高压釜内空气2次，再充CO2至0.3Mpa，磁力搅拌加热，升温至160℃，在此温度下反应8h。降至室温，取反应液离心分离，分析。碳酸乙烯酯转化率97％，碳酸二甲酯选择性99％。实施例3在100mL的高压反应釜中依次加入甲醇12mL(0.3mol)、碳酸乙烯酯2.64g(0.03mol)、活性炭(0.40g)，用CO2置换高压釜内空气2次，再充CO2至2Mpa，磁力搅拌加热，升温至140℃，在此温度下反应4h。降至室温，取反应液离心分离，分析。碳酸乙烯酯转化率85％，碳酸二甲酯选择性96％。实施例4在100mL的高压反应釜中依次加入甲醇12mL(0.3mol)、碳酸乙烯酯2.64g(0.03mol)、活性炭(0.40g)，用CO2置换高压釜内空气2次，再充CO2至0.5Mpa，磁力搅拌加热，升温至80℃，在此温度下反应6h。降至室温，取反应液离心分离，分析。碳酸乙烯酯转化率71％，碳酸二甲酯选择性95％。对比实施例在100mL的高压反应釜中依次加入甲醇12mL(0.3mol)、碳酸乙烯酯2.64g(0.03mol)、活性炭(0.40g)，用N2置换高压釜内空气2次，再充N2至0.5Mpa，磁力搅拌加热，升温至80℃，在此温度下反应6h。降至室温，取反应液离心分离，分析。碳酸乙烯酯转化率11％，碳酸二甲酯选择性82％。采用上述的方法后，在制备碳酸二甲酯的过程中，不仅成本大大降低，而且方法操作简单，产品与催化剂分离方便，所得产品纯度高，催化剂回收及复用性能好。以上述依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成碳酸二甲酯的方法，其特征在于该方法以活性炭为催化剂，以碳酸乙烯酯和甲醇为原料，在高压釜中进行的。

【技术特征摘要】
1.一种合成碳酸二甲酯的方法，其特征在于该方法以活性炭为催化剂，以碳酸乙烯酯和甲醇为原料，在高压釜中进行的。2.根据权利要求1所述的一种合成碳酸二甲酯的方法，其特征在于该方法是按照以下步骤进行的：(1)在高压反应釜中依次加入一定量的甲醇、碳酸乙烯酯和活性炭；(2)用CO2置换高压釜内空气2次，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛冰，吴晶，王少卿，柳娜，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32