【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源领域，具体涉及一种甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法。
技术介绍
1、氟代电解液添加剂是目前研究较为深入的一类安全性高的电解液有机溶剂。由于氟元素有着极强的电负性，较弱的极性，氟代添加剂具有闪点高、凝固点、抗氧化能力强、电极浸润性好的优势。甲基三氟乙基碳酸酯(femc)作为一种直链氟代碳酸酯，相比于传统的碳酸酯，其可燃性氧含量降低，大大抑制了溶剂燃烧的可能性，氟代有机溶剂较高的闪点也提高了电池在受热、过充电等状态下的安全性能。迄今为止，已经公开的甲基三氟乙基碳酸酯合成方法可分为如下几类。
2、第一类是采用缚酸剂为催化剂合成甲基三氟乙基碳酸酯，例如专利wo2021055560、cn102775312a以及us8092942等。吡啶等有机缚酸剂在反应中往往产生许多复杂的副产物，加大了提纯分离的难度，且后处理难度大，对环境具有破坏性，三废多。
3、第二类是采用离子液体等复合催化剂催化碳酸二甲酯与三氟乙醇反应，制备目标产物甲基三氟乙基碳酸酯，其中专利cn105061207报道的阴离子交换树脂与三丁基甲基铵(三氟甲烷磺酰)亚胺离子液体以及三乙胺组成的复合催化剂。该方法虽然产率较高，但是催化剂组成复杂，产物分离难度大，同时由于催化剂用量大，价格昂贵，也不利于规模化生产甲基三氟乙基碳酸酯。
4、最后一类是采用碱类催化剂及其复合物，利用酯交换反应合成甲基三氟乙基碳酸酯。专利cn115215747a便是通过氯甲酸甲酯和三氟乙醇反应，同时添加碳酸钾酯交换催化剂，四丁基溴化铵为相转移催化剂，可得到99
5、专利cn115594585a则相对简化了反应路线，他们在三氟乙醇、碳酸二甲酯的酯交换反应基础上，补充了一部分去离子水，同时选用无机碱和聚乙二醇的复合催化剂催化甲基三氟乙基碳酸酯的生成。该方法巧妙地通过水和三氟乙醇共沸来减少三氟乙醇在反应阶段的损耗，同时利用水溶性高分子类聚合物增大了固体催化剂的溶解度，提升了传质效率。然而，组成相对复杂的催化剂不仅增加了生产成本，而且水的存在进一步增加了后续的分离难度。
6、通过对专利cn115594585a进行分析，其对比例1(不加水)、对比例2(不加聚乙二醇)，收率从94％降低至58.61％和61.61％；结合该案的有益效果可见，不加聚乙二醇，催化剂活性低，不加水，原料损耗高，两者均能导致收率降低。
7、在本申请人对专利cn115594585a进行重复性试验后发现，收率降低的另外一个原因是副反应相对比较高。
8、在三氟乙醇、碳酸二甲酯的酯交换反应中，极易发生两个酯基均被交换的副反应，双酯化合物进行的酯交换反应在不用其他额外原料的情况下，很难控制副反应并达到较高的原料转化率，从而较难兼顾原料转化率以及产品收率，同时产品纯度有限；现有技术中有采用三氟乙醇和单酯基化合物，如氯甲酸甲酯作为原料，并采用氢氧化钾作为缚酸剂合成femc的研究，但是氯甲酸甲酯其原料价格昂贵，同时具有刺激性气味，有剧毒，对生产要求高，不利于工业大规模应用，其他单酯基化合物则较难合成得到目标产物。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，该方法采用连续性的精馏反应，采用针对三氟乙醇、碳酸二甲酯具有较高催化活性的催化剂，可以有效的降低副反应的发生。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，所述方法为：
3、将碳酸二甲酯和溶解有催化剂的三氟乙醇持续地通入至精馏塔塔体内预设的反应位置，加热使反应位置处的温度升至反应温度，以使三氟乙醇、碳酸二甲酯进行酯交换反应；
4、控制精馏塔的塔釜的温度高于反应温度，并将精馏塔的塔釜内的液体持续性地排出，精馏塔保持塔顶回流；塔釜内的液体中含有的甲基三氟乙基碳酸酯即为酯交换反应平衡生成的甲基三氟乙基碳酸酯。
5、需要说明的是，在化工生产中，采用精馏塔进行间歇精馏反应无需关注塔内物料平衡，塔釜反应时间充足，有助于提高转化率、产率；但是，对于femc的合成反应，间歇精馏反应后生成的femc停留时间长，同时反应剩余的三氟乙醇原料容易继续与femc发生副反应，即生成两个酯基均被交换取代的产物，影响反应收率和产品纯度；
6、基于此，本专利技术通过选择连续性的精馏工艺进行femc的合成制备，通过控制原料比例，调整精馏塔中原料的通入位置，并利用原料三氟乙醇与产物femc的沸点差异(三氟乙醇沸点约为74℃，femc实测沸点约为104℃)，控制温度使反应位置处的温度为三氟乙醇、碳酸二甲酯进行酯交换反应的反应温度，而精馏塔塔釜的温度则高于反应温度，形成温度差，有效避免三氟乙醇与femc长时间接触进而抑制副反应的产生；进一步结合连续精馏工艺及时分离出产物，最大程度地避免副反应产生，确保反应收率和产品纯度。
7、经过上述优化，本申请人惊奇的发现，即使不采用水、聚合物且催化剂使用量较小的条件下依然能够达到高原料转化率、高产品收率的双重目的，同时不用在后续生产中进行除水、分离聚合物的操作，显著降低了工艺难度。
8、作为本专利技术的优选，所述反应温度为60～90℃，优选为71～83℃。
9、在本专利技术的一些实施案例中，所述反应温度为60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃、70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃或90℃；
10、作为本专利技术的优选，所述塔釜温度为85～100℃，优选为88～93℃。
11、在本专利技术的一些实施案例中，所述塔釜温度可选择为85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃；
12、作为本专利技术的优选，所述塔顶的温度为55～70℃，优选为61～66℃。
13、在本专利技术的一些实施案例中，所述塔顶温度可选择为55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃；
14、需要说明的是，在正常生产过程中，由于工艺过程的浮动性，塔顶、塔釜、进料位置的温度一般都有一定的波动，所以，在完整的生产过程中，各位置的温度并非绝对的点值。
15、作为本专利技术的优选，所述催化剂质量为三氟乙醇质量的0.01～10％，优选为0.1～5％，更优选为0.5～2％。
16、在本专利技术的一些实施案例中，所述催化剂用量为三氟乙醇质量的0.01wt.％、0.05wt.％、0.1wt.％、0.3wt.％、0.5wt.％、1wt.％、1.5wt.％、2wt.％、3wt.％、4wt.％、5wt.％本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述方法为：
2.根据权利要求1所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述反应温度为60～90℃，优选为71～83℃。
3.根据权利要求1所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述塔釜温度为85～100℃，优选为88～93℃。
4.根据权利要求3所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述塔顶的温度为55～70℃，优选为61～66℃。
5.根据权利要求1所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述催化剂质量为三氟乙醇质量的0.01～10％，优选为0.1～5％，更优选为0.5～2％。
6.根据权利要求5所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述催化剂为氢氧化钾、甲醇钠、氯化铝、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述碳酸二甲酯、三氟乙醇的摩尔比为20～0.5:1，优选为10～1:1，更优选为5～1:1。
8.根据权利要求1～7任一所述
9.根据权利要求8所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述原料的进料速度为56～200重量份/h，所述塔釜内的液体的排出速度为41～102重量份/h，所述塔顶的回流比为1.5～5；和/或，塔釜在稳定的工况中的液体容纳量为1.5～2.5重量份。
10.根据权利要求1所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述塔釜的液体排至一提纯单元，对塔釜的液体进行提纯，得到甲基三氟乙基碳酸酯。
11.根据权利要求11所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述提纯单元包括用于回收三氟乙醇、碳酸二甲酯的副精馏塔以及与副精馏塔的塔釜连接的提纯塔；通过在提纯塔的塔顶收集馏分得到甲基三氟乙基碳酸酯。
...【技术特征摘要】
1.一种甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述方法为：
2.根据权利要求1所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述反应温度为60～90℃，优选为71～83℃。
3.根据权利要求1所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述塔釜温度为85～100℃，优选为88～93℃。
4.根据权利要求3所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述塔顶的温度为55～70℃，优选为61～66℃。
5.根据权利要求1所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述催化剂质量为三氟乙醇质量的0.01～10％，优选为0.1～5％，更优选为0.5～2％。
6.根据权利要求5所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述催化剂为氢氧化钾、甲醇钠、氯化铝、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述碳酸二甲酯、三氟乙醇的摩尔比为20～0.5:1，优选为10～1:1，更...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，杨鹏，孙安乐，徐文俊，
申请(专利权)人：浙江天赐高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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