離子液體催化劑及合成碳酸二甲酯的方法
【專利摘要】本發(fā)明為離子液體催化劑及合成碳酸二甲酯的方法，以碳酸丙烯酯和甲醇為原料，以季銨鹽離子液體為催化劑，通過酯交換反應(yīng)和反應(yīng)精餾合成碳酸二甲酯，催化劑用量為碳酸丙烯酯質(zhì)量0.1-2.5％，反應(yīng)壓力0.1-0.2MPa，反應(yīng)溫度60-90℃，反應(yīng)時間1-2小時；同時聯(lián)產(chǎn)1,2-丙二醇。該制備方法，離子液體催化劑催化性能優(yōu)良，選擇性高，熱穩(wěn)定性好，屬于綠色催化劑，對環(huán)境基本無毒害作用，催化劑可以重復(fù)利用，多次而催化效果不發(fā)生明顯降低。催化劑在反應(yīng)系統(tǒng)中始終以液體形式存在，碳酸二甲酯合成反應(yīng)過程和分離過程不會有固體析出，不會造成設(shè)備結(jié)垢和管道堵塞，設(shè)備可以穩(wěn)定長周期運轉(zhuǎn)，是碳酸二甲酯的綠色生產(chǎn)方法。
【專利說明】離子液體催化劑及合成碳酸二甲酯的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳酸二甲酯的離子液體催化合成方法，具體指通過離子液體催化劑催化碳酸丙烯酯與甲醇發(fā)生酯交換反應(yīng)合成碳酸二甲酯，并聯(lián)產(chǎn)1，2-丙二醇的方法。
技術(shù)背景
[0002]碳酸二甲酯是一種環(huán)境友好的基礎(chǔ)化工原料，可以作為原料、溶劑、甲基化和羰基化試劑用在眾多化工領(lǐng)域。
[0003]碳酸二甲酯生產(chǎn)方法有碳酸丙烯酯和甲醇的酯交換法，甲醇與一氧化碳羰基氧化法，甲醇與尿素醇解法等等，目前在我國，工業(yè)化的碳酸二甲酯的生產(chǎn)方法都是過碳酸丙烯酯和甲醇進行酯交換反應(yīng)生產(chǎn)碳酸二甲酯，同時聯(lián)產(chǎn)1，2-丙二醇。
[0004]酯交換反應(yīng)合成碳酸二甲酯催化體系，根據(jù)催化體系不同又可以分為均相催化反應(yīng)和非均相催化反應(yīng)，目前國內(nèi)外合成DMC主要是通過均相催化反應(yīng)體系，反應(yīng)所用的催化劑有，堿金屬氧化物、堿金屬氫氧化物、堿金屬醇鹽、堿金屬碳酸鹽、堿金屬草酸鹽、鹵化季銨鹽和有機堿等。工業(yè)上通過碳酸丙烯酯和甲醇合成碳酸二甲酯所用的催化劑為甲醇鈉，甲醇鈉催化劑的使用，存在許多缺點，可以概括如下:⑴催化劑的用量大，現(xiàn)在工業(yè)上每生產(chǎn)I噸碳酸二甲酯，需要質(zhì)量百分含量25-30%的甲醇鈉SO-1lOkg左右，(2)催化劑失效后產(chǎn)生大量的廢渣，造成環(huán)境污染；(3)催化系統(tǒng)中固體的析出影響系統(tǒng)連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性，杜塞管道和設(shè)備，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的連續(xù)性；(4)合成工藝復(fù)雜，為了把催化劑廢渣從反應(yīng)物料體系中移出，防止精餾時固體廢料析出，附著在換熱器列管內(nèi)壁表面和附著在填料上，從反應(yīng)精餾塔塔釜出來的重組分要加入脫鹽水和通入二氧化碳，以便使剩余的催化劑甲醇鈉失效變?yōu)闅溲趸c然后和二氧化碳反應(yīng)變?yōu)闊o機鹽碳酸鈉，然后通過過濾器過濾掉碳酸鈉，這使得生產(chǎn)工藝非常復(fù)雜；(5)催化劑不能回用，由于催化劑失效后生成碳酸鈉無機鹽，不再有催化作用；(6)降低了丙二醇的收率，部分丙二醇被催化劑廢渣吸附，當(dāng)催化劑廢渣排放時不可避免的會夾帶走部分丙二醇，導(dǎo)致丙二醇收率低，純度不高。
[0005]因此，本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種無固體廢渣排放，環(huán)境友好，可重復(fù)利用，催化合成成本低的催化劑，目前，用離子液體催化劑催化碳酸丙烯酯和甲醇合成碳酸二甲酯的方法尚無報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種季銨鹽離子液體催化碳酸丙烯酯和甲醇通過酯交換合成碳酸二甲酯，并聯(lián)產(chǎn)1，2-丙二醇的方法，實現(xiàn)在不產(chǎn)生催化劑固體廢渣，催化劑與產(chǎn)品容易分離，分離出的催化劑可以回用，高效、高選擇性地由碳酸丙烯酯和甲醇通過酯交換合成碳酸二甲酯，并聯(lián)產(chǎn)1，2-丙二醇的方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種合成碳酸二甲酯的催化劑，其特征是季銨鹽離子液體為催化劑，結(jié)構(gòu)式如下:[

【權(quán)利要求】
1.一種合成碳酸二甲酯的催化劑，其特征是季銨鹽離子液體為催化劑，結(jié)構(gòu)式如下:
其中:&、R2、R3、R4為1-12個碳原子烷基，R1^ R2> R3、R4為相同基團、部分相同基團或不同基團；X-選自 BF4' BF6' PF6' NO2' NO3' SO4' P(T4、HCO3' RCOO-, NH2RCOCT 或 CF3COCT 中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征是HR3、R4為甲基、乙基或羥乙基。
3.采用權(quán)利要求1的催化劑合成碳酸二甲酯的方法，其特征是以碳酸丙烯酯和甲醇為原料，以季銨鹽離子液體為催化劑，通過酯交換反應(yīng)和反應(yīng)精餾合成碳酸二甲酯，同時聯(lián)產(chǎn)1，2-丙二醇。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是在催化劑用量為碳酸丙烯酯質(zhì)量0.1-2.5%，反應(yīng)壓力為0.1-0.2MPa，反應(yīng)溫度60-90°C，反應(yīng)時間1_2小時，通過酯交換法合成碳酸二甲酯。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是離子液體催化劑能夠重復(fù)利用。
【文檔編號】C07C29/128GK104043480SQ201410195664
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】楊長生, 馮洋 申請人:天津大學(xué)