【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学工业催化领域，具体涉及一种草酸二甲酯低温定向脱羰生成碳酸二甲酯的工艺方法及其所用的催化剂。
技术介绍
1、碳酸二甲酯是重要、无毒、绿色溶剂和化工原料，其结构式中包含羰基、甲基、甲氧基、羰甲基，使得其具有良好的反应活性，被誉为有机合成的“新基石”。由于其优异的物化特性，应用十分广泛，例如，油漆涂料绿色环保溶剂、医/农药精细化学品制备、汽油柴油添加剂、替代光气作为原料合成聚碳酸酯、新能源领域锂离子电池电解液。近年来，随着国内新能源汽车工业技术的突飞猛进，带动新能源电池需求量快速扩张，碳酸二甲酯的市场需求也大幅度增加。
2、草酸二甲酯定向脱羰制备碳酸二甲酯的工艺体系主要有气相法和液相法两种。气相法：首先将液相草酸二甲酯进行汽化，在一定的温度和压力下，然后经过多孔固相催化剂，气相脱羰生成气相碳酸二甲酯产物。对于气相脱羰法，对催化剂的活性、选择性、稳定性、寿命都有极大的要求，否则频繁的更换催化剂不但影响操作的复杂性，而且增加成本，影响生产效率，使得催化剂的应用受到限制。液相法：由液相草酸二甲酯和催化剂在一定的温度、压力条件下即可实现脱羰反应。对于液相法，虽然催化剂和原料能够充分接触，但是存在从反应物中分离和回收产品及催化剂、反应间歇进行、生产效率低等问题。
3、专利cn112724020a公开了一种草酸二甲酯脱羰碳酸二甲酯的方法及装置，采用一级反应器和二级反应器串联的设置，其中一级反应器采用一开一备的模式，待原料的初级转化率达到60%后转入到二级反应器中，一级反应器一个用于正常反应，一个用于催化剂
4、在草酸二甲酯定向脱羰生产碳酸二甲酯的反应中，工艺的设计和开发很重要，但是催化剂才是决定整个反应是否成功的关键。专利cn105413726b公开了一种镶嵌在碳材料中的碱催化剂及其制备方法和用途，通过反向复制技术，实现了碱金属碳酸盐纳米颗粒镶嵌到碳材料中的碱催化剂的制备。专利cn113181894a公开了一种用于催化草酸二甲酯脱羰直接生成碳酸二甲酯的催化体系。通过体积浸渍法接以原位煅烧等法实现碱/碱土金属第三、四主族无机酸盐催化剂及其载体的制备和复合，获得催化体系。此催化体系具有良好的反应活性，可高催化选择性与高转化率的制备得到碳酸二甲酯产物。
5、目前这些催化剂的报道仅限于实验室研究阶段，而且所用的活性组份皆为碳酸盐，活性组份易吸潮，受热易分解，相对于现有的草酸二甲酯脱羰制备碳酸二甲酯的反应工艺，催化剂极易失活，极大程度的影响了催化剂性能。此外这些催化剂在进行工业化制备时，工艺较为复杂，理论上会造成环境污染。还有现有催化剂的催化活性与碳酸二甲酯选择性与大规模工业化生产的要求还存在差距，因此研制出催化活性好、选择性高、制备便捷的催化剂体系，以及开发设计出针对专利技术催化剂的特点和性能的配套生产工艺十分必要。
技术实现思路
1、本申请为解决现有技术中对草酸二甲酯脱羰生成碳酸二甲酯的催化剂存在反应条件苛刻、活性组份受热分解、易失活、活性低及制备工艺，以及现有液相生产工艺产物和催化剂从体系中分离困难、反应间歇进行、生产效率低、操作复杂、dmc产品纯度低等问题，提供一种用于草酸二甲酯低温定向脱羰生成碳酸二甲酯的催化剂。
2、为解决上述问题采用如下技术方案：
3、一种用于草酸二甲酯低温定向脱羰生成碳酸二甲酯的催化剂，所述催化剂为强碱性咪唑盐。
4、可选地，所述强碱性咪唑盐采用如下方法制备得到：
5、在熔化态咪唑中加入强碱搅拌至变色后加入溶剂i溶解、过滤，获取滤液；
6、将滤液减压蒸馏得到粗产品，使用溶剂ii洗涤过滤粗产品，干燥得到所述强碱性咪唑盐。
7、可选地，所述强碱是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯中的至少一种。
8、可选地，所述溶剂i、溶剂ii独立地是甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、环己烷中的至少一种。
9、可选地，所述咪唑与强碱的重量比为1：0.2~3。
10、可选地，所述咪唑与强碱的重量比是1：0.2、1：0.4、1：0.6、1：0.8、1：1、1：1.2、1：1.4、1：1.6、1：1.8、1：2、1：2.2、1：2.4、1：2.6、1：2.8、1：3中的任一值，或任一两者间的范围值。
11、可选地，所述减压蒸馏的条件包括：负压压力为-0.4~-0.005mpa。
12、根据如上所述的另一方面，提供了一种草酸二甲酯低温定向脱羰生成碳酸二甲酯的工艺方法，包括如下步骤：
13、s1、将含有草酸二甲酯、强碱性咪唑盐催化剂的原料液，送入反应器中进行脱羰反应，浆态床反应器上部得到脱羰气相产物，浆态床反应器下部得到脱羰液固相混合产物；所述反应器为浆态床反应器；
14、s2、步骤s1中的脱羰气相产物进入分离装置，分离得到含有一氧化碳的气相产物和含有碳酸二甲酯、二甲醚、甲醇的液相混合物i；
15、所述含有一氧化碳的气相产物经碱溶液吸收、干燥，得到高纯一氧化碳排出；
16、如上所述中，得到的高纯一氧化碳循环用于生产原料草酸二甲酯。
17、所述分离装置中还分离出含草酸二甲酯、碳酸二甲酯的混合物返回反应器中循环反应；
18、可选地，分离装置中分离过程的目的是去除大部分脱羰气相产物中的草酸二甲酯组分、一氧化碳组分。
19、s3、步骤s2中混合物i进入精馏系统分离提纯，得到电子级碳酸二甲酯产品。
20、可选地，步骤s1中的原料液由草酸二甲酯原料罐中的草酸二甲酯、催化剂加料装置中的强碱性咪唑盐催化剂进入原料液配置罐中在线配置得到；
21、步骤s1中，脱羰液固相混合产物经催化剂固液分离装置分离去除失活的强碱性咪唑盐催化剂后回流至原料液配置罐；
22、可选地，步骤s3中，精馏系统分离得到的含草酸二甲酯液相回流至草酸二甲酯原料罐。
23、可选地，步骤s1中，固液分离装置是过滤器、离心机、蒸发塔中的一种。
24、可选地，步骤s2中，分离装置是精馏塔、醇洗塔、热阱、冷阱中的一种或多种组合。
25、步骤s3中，所述精馏系统包括依次连接的脱轻塔、产品塔；
26、所述步骤s3中液相混合物i进入精馏系统分离提纯得到电子级碳酸二甲酯产品的过程为：
27、步骤s2中液相混合物i自中部进入脱轻塔，精馏i，自脱轻塔下部排出含有碳酸二甲酯的液相产物ii；
28、液相产物ii自中部进入产品塔，精馏ii，自产品塔上部排出优级品碳酸二甲酯产品，自产品塔中部排出电子级碳酸二甲酯产品。
29、可选地，步骤s1中，脱羰反应的条件包括：反应温度为100~250℃，反应压力为0~1.5mpa。
30、可选地，步骤s1中，脱羰反应的反应温度是1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于草酸二甲酯低温定向脱羰生成碳酸二甲酯的催化剂，其特征在于，所述催化剂为强碱性咪唑盐。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述强碱性咪唑盐采用如下方法制备得到：
3.根据权利要求1、2任一所述的催化剂，其特征在于，所述强碱是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯中的至少一种。
4.根据权利要求1、2任一所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂I、溶剂II独立地是甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、环己烷中的至少一种；
5.一种使用权利要求1-4任一所述的催化剂生成碳酸二甲酯的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中的原料液由草酸二甲酯原料罐中的草酸二甲酯、催化剂加料装置中的强碱性咪唑盐催化剂进入原料液配置罐中在线配置得到；
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，分离装置是精馏塔、醇洗塔、热阱、冷阱中的一种或多种组合。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述精馏系统包括依次连接的脱轻塔、产
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，脱羰反应的条件包括：反应温度为100~250℃，反应压力为0~1.5MPa；
10.根据权利要求5、8任一所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，精馏系统分离的条件包括：操作压力为-80~600kPa，塔顶温度为40~120℃，塔釜温度为70~140℃；
...【技术特征摘要】
1.一种用于草酸二甲酯低温定向脱羰生成碳酸二甲酯的催化剂，其特征在于，所述催化剂为强碱性咪唑盐。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述强碱性咪唑盐采用如下方法制备得到：
3.根据权利要求1、2任一所述的催化剂，其特征在于，所述强碱是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯中的至少一种。
4.根据权利要求1、2任一所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂i、溶剂ii独立地是甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、环己烷中的至少一种；
5.一种使用权利要求1-4任一所述的催化剂生成碳酸二甲酯的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中的原料液由草酸二甲酯原...
【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，周佳，郑伟玲，刘金荷，夏锐，熊新阳，李国栋，恺峰，于国栋，孙跃，朱亦洁，李静，范嘉俊，李自兵，周千惠，朱靖，原晓丽，余婉琪，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：
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