一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法技术

本发明专利技术涉及一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于，以碳酸乙烯酯为原料，以臭氧为氧化剂，采用管式反应器为反应装置进行反应，反应后的物料进入产品分离单元，获得高纯的碳酸亚乙烯酯。本发明专利技术采用一步氧化法，可得高选择性的碳酸亚乙烯酯，避免了现有氯化

【技术实现步骤摘要】
一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法


[0001]本专利技术属于化工
，尤其是涉及一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法。

技术介绍

[0002]碳酸亚乙烯酯是重要的聚合物中间体及锂电池电解液中关键的添加剂。近年来，锂离子电池，尤其锂离子动力电池需求增长迅猛，碳酸亚乙烯酯的需求量也随之快速增长。目前工业生产碳酸亚乙烯酯是以碳酸乙烯酯为原料，经光催化氯代为氯代碳酸乙烯酯，再在三乙胺作用下脱氯合成碳酸亚乙烯酯，粗品进行减压精馏及结晶获得产品。该工艺的主要缺点是反应时间较长，反应收率较低，副产物较多，三废明显，结晶获得的产品中包裹着杂质，纯度难以进一步提高。受制于工艺以及氯气原料的特殊性，碳酸亚乙烯酯的产能增长缓慢，导致近几年碳酸亚乙烯酯价格快速增长。因此，如何清洁高效的选择性制备高纯碳酸亚乙烯酯是是工业界亟待解决的关键性技术难题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法。该方法所涉及的催化剂廉价易得、活性高。反应时间短，可实现连续生产。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]本专利技术提供一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法，以碳酸乙烯酯为原料，以臭氧为氧化剂，采用管式反应器为反应装置进行反应，反应后的物料进入产品分离单元，获得高纯的碳酸亚乙烯酯。
[0006]在本专利技术的一些实施方式中，碳酸乙烯酯与臭氧的摩尔比在1：1至1:5之间，优选为1：1至1:2。
[0007]在本专利技术的一些实施方式中，在所述管式反应器中填装填料增大气液接触面积，提高传质速率。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述反应的压力为常压，所述反应的温度为40
‑
100℃，优选为40
‑
60℃。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述产品分离单元包含气液分离罐、一级减压精馏塔、二级减压精馏塔和臭氧吸收罐。
[0010]进一步地，所述产品分离单元的分离过程为：
[0011]管式反应器的出口物料经气液分离罐分离后，气相物料经臭氧吸收罐处理后排空，液相物料进入一级减压精馏塔，一级减压精馏塔塔顶采出水蒸气及其他轻组分副产物，一级减压精馏塔的塔底物料进入二级减压精馏塔进一步分离出碳酸亚乙烯酯和未反应的碳酸乙烯酯。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，产品分离单元的分离过程中，所述臭氧吸收罐内为硫代硫酸钠溶液。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，产品分离单元的分离过程中，一级减压精馏塔的塔
釜温度为40
‑
80℃，优选为50
‑
70℃，塔顶绝对压力为0
‑
20kPa，优选为5
‑
10kPa。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，产品分离单元的分离过程中，二级减压精馏塔的塔釜温度为70
‑
120℃，优选为80
‑
100℃，塔顶绝对压力为0
‑
20kPa，优选为5
‑
10kPa。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，产品分离单元的分离过程中，二级减压精馏塔的塔顶得到碳酸亚乙烯酯，塔釜得到未反应的碳酸乙烯酯。
[0016]本专利技术提供了一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法，该方法为连续合成方法，涉及以下步骤：碳酸乙烯酯通过液体输送泵进入反应器；O3由臭氧发生器产生后输送到反应器；在反应器中，碳酸乙烯酯经臭氧氧化生成碳酸亚乙烯酯；产物经气液分离后进行多级减压精馏，得到纯净的碳酸亚乙烯酯。
[0017]与现有技术相比，本专利技术采用一步氧化法，可得高选择性的碳酸亚乙烯酯，避免了现有氯化
‑
脱氯两步工艺污染严重、安全性差、收率低、成本高等问题。本专利技术低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法的反应温度为40
‑
80℃，VC收率为42.3
‑
83.2％，当温度在50
‑
60℃时，VC收率在70％以上。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例中一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0020]参考图1，为低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的工艺流程示意图，臭氧是由氧气通过臭氧发生器而制备得到的。碳酸乙烯酯(EC)首先存放在EC储罐中，经EC泵进入氧化反应器(采用管式反应器)。低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法，是以碳酸乙烯酯为原料，以臭氧为氧化剂，采用管式反应器为反应装置进行反应，反应后的物料进入产品分离单元，所述产品分离单元包含气液分离罐、一级减压精馏塔、二级减压精馏塔和臭氧吸收罐。其中，产品分离单元的分离过程为：管式反应器的出口物料经气液分离罐分离后，气相物料经臭氧吸收罐处理后排空，液相物料进入一级减压精馏塔，一级减压精馏塔塔顶采出水蒸气及其他轻组分副产物，一级减压精馏塔的塔底物料进入二级减压精馏塔进一步分离，二级减压精馏塔的塔顶得到碳酸亚乙烯酯(纯VC产品)，塔釜得到未反应的碳酸乙烯酯。
[0021]表1给出了实施例1
‑
10中不同条件下O3催化氧化碳酸乙烯酯合成碳酸亚乙烯酯的反应条件以及收率。表1中实施例1
‑
10在管式反应器中进行，反应后的产物进行气液分离和减压精馏除去产物中的水分、副产物及未反应EC，使用气相色谱对减压蒸馏后的成分进行分析，由此计算VC收率。
[0022]以下实施例1
‑
10中，臭氧吸收罐内为硫代硫酸钠溶液。一级减压精馏塔的塔釜温度为60℃，塔顶绝对压力为8kPa。二级减压精馏塔的塔釜温度为90℃，塔顶绝对压力为8kPa。
[0023]表1、不同条件下O3催化氧化碳酸乙烯酯合成碳酸亚乙烯酯的收率
[0024][0025][0026]实施例1
‑5[0027]碳酸乙烯酯的体积流量为0.1mL/min，O3质量流量为5g/h，反应温度为40
‑
80℃，反应后产物经气液分离，然后进行减压精馏获得纯的碳酸亚乙烯酯，通过气相色谱进行和定量，在40
‑
80℃反应时，VC收率为42.3
‑
83.2％，当温度在50
‑
60℃时，VC收率在70％以上。
[0028]实施例6
‑
10
[0029]碳酸乙烯酯的体积流量为0.1mL/min，O3质量流量为10g/h，反应温度为40
‑
80℃，反应后产物经气液分离，然后进行减压精馏获得纯的碳酸亚乙烯酯，通过气相色谱进行和定量，在40
‑
80℃反应时，VC收率为60.6
‑
84.8％，当温度在50
‑
60℃时，VC收率在75％以上。
[0030]上述的对实施例的描述是为便于该
的普通技术人员能理解和使用专利技术。熟悉本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于，以碳酸乙烯酯为原料，以臭氧为氧化剂，采用管式反应器为反应装置进行反应，反应后的物料进入产品分离单元，获得高纯的碳酸亚乙烯酯。2.根据权利要求1所述的一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于，碳酸乙烯酯与臭氧的摩尔比在1：1至1:5之间。3.根据权利要求2所述的一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于，碳酸乙烯酯与臭氧的摩尔比在1：1至1:2之间。4.根据权利要求1所述的一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于，在所述管式反应器中填装填料增大气液接触面积，提高传质速率。5.根据权利要求1所述的一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于，所述反应的压力为常压，所述反应的温度为40
‑
100℃。6.根据权利要求5所述的一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于，所述反应的压力为常压，所述反应的温度为40
‑
60℃。7.根据权利要求1所述的一种低温氧化合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于，所述产品分离单元包含气液分离罐、一级减压精馏塔、二级减压精馏塔和臭氧吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成伟，肖文德，李学刚，阎建民，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：