[发明专利]一种硅胶包裹多金属纳米粒子和活性炭粉的复合型催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域：

本发明属于碳酸二甲酯的合成，具体为一种硅胶包裹多金属纳米粒子和活性炭粉的复合型催化剂及其制备方法和应用。

技术背景：

碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，简称DMC)是近年来受到国内外广泛关注的典型绿色化工产品，由于分子结构中含有-CH₃、-C＝O、-O-CH₃、-COOCH₃等官能团，可以进行甲基化、羰基化、甲氧基化和羧甲基化等反应，能代替剧毒的硫酸二甲酯(DMS)、光气(COCl₂)、氯甲烷(CH₃Cl)和氯甲酸甲酯(ClCOOCH₃)与多种醇、酚、肼及酯类化合物进行反应合成许多高附加值的下游产品，因而在塑料、染料、食品添加剂、医药和农药等领域具有广泛的应用，而被称为有机合成的“新模块”。由于具有优良的溶解性能，不仅与其他溶剂的相溶性好，还具有较高的蒸发温度及蒸发速度快等特点，可以作为低毒溶剂用作涂料溶剂和医药行业的溶媒等。由于DMC分子中的含氧量高达53％，具有提高汽油辛烷值的作用，且在汽油中有良好的可溶性和低蒸汽压；因而可作为最有潜力的汽油添加剂。

合成碳酸二甲酯的主要方法有光气法、酯交换法和甲醇氧化羰基化法。光气法存在工艺复杂、反应周期长、原料剧毒、污染环境及腐蚀设备等缺点；酯交换法虽然具有收率高，反应条件温和，工艺简单，设备要求低等优点，但是由于酯交换反应是可逆反应，为了提高单程转化率，必须提高醇酯比，这样势必存在单位容积生产能力低、能耗高的问题；而以甲醇、一氧化碳和氧气为原料直接氧化羰基化合成碳酸二甲酯的工艺路线先进、操作连续且简便、且对环境污染较小，被认为是相当有前途的DMC合成工艺，也是目前国内外竞相开发的合成工艺。按反应相可分为液相法、气相两步法和气相一步法。1983年意大利Enichem Synthetic公司(Enichem sintes.Process and catalyst for preparing organic carbonates[P].EP463678.1992-01-02.)将液相法工艺实现了工业化，该方法中将CuCl催化剂置于淤浆反应器中；此工艺成熟可靠、安全性高、无剧毒化学品的使用和产生，但是由于采用了液相催化剂，并存在游离氯，导致设备腐蚀严重、产品及催化剂分离难、催化剂循环利用差及失活等问题。日本宇部兴产公司(Nishihaira K，Yoshida S，Tanakashuj I.Process for continuously producing dimethylcarbonate[P].JP5631396.1997.)开发的气相两步法生产碳酸二甲酯的工艺，以钯为催化剂，亚硝酸甲酯为中间体，与液相法相比，采用了固定床反应器，产物与催化剂分离容易，且反应在无水条件下进行，催化剂寿命增加，非氧气氛围使得爆炸危险性降低，但存在工艺复杂，副产草酸二甲酯以及过程涉及的NO污染环境等问题。一步合成法现在仍处于研发阶段，此工艺路线是以甲醇、一氧化碳和氧气为原料，在相态为气相时一步直接合成碳酸二甲酯；此反应的特点是原料便宜易得、毒性小、工艺简单、成本低等，是一种极有发展前景的工艺路线；该合成工艺的关键是高效催化剂的开发。