[发明专利]负载型Fe2O3催化剂的制备方法及用负载型Fe2O3催化剂合成碳酸二甲酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法及用该催化剂合成碳酸二甲酯的方法。

背景技术

碳酸二甲酯(DMC)是一种无色透明的液体，毒性和无水乙醇相当，1992年，DMC在欧洲注册登记为“非毒性化学品”，属于无毒或微毒化工产品，是一种具有多种反应活性、环境友好、用途广泛的基本有机化工原料，被誉为21世纪有机合成的“新基石”。同时由于其含有CH₃-、CH₃O-、CO-、-CO-等多种官能团，因而具有良好的反应性能，低温下能与酚、醇、胺、肼、酯类化合物发生反应。它可以在诸多领域全面取代光气(COCl₂)、硫酸二甲酯(DMS)、氯甲烷(CH₃Cl)及氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羰基化、甲基化、甲氧基化及酯交换等反应生成许多具有特殊性质的重要化工产品，同时可用来合成多种优良的、具有高附加值的下游产品。另外，在其他多种领域获得广泛应用，且DMC显示出了替代甲基叔丁基醚(MTBE)的良好发展势头。其发展将对我国的甲醇化工、煤化工、氯化工起到巨大的推动作用。

如今DMC生产经历了多个阶段，发展至今，制备方法多种多样。随着世界各国对环境污染的日益重视，DMC的生产和应用有着巨大的吸引力和市场潜力。近年来，合成DMC的研究得到了国内外研究者的广泛关注和研究，合成路线正朝着简单化、无毒化和无污染化的方向发展，既适应可持续发展战略趋势、满足绿色化学要求，又具有经济可行性，形成了以DMC为核心的系列清洁生产工艺。其中，尿素醇解法是20世纪90年代开发的替代光气法的新颖工艺路线，虽起步较晚，但发展迅速。它具有来源广泛、原料价廉易得、反应过程中无H₂O生成、避免了CH₃OH-DMC-H₂O复杂体系的分离问题等优点，且唯一副产物NH₃，若和尿素联产，也可循环使用，容易实现工业化，降低生产成本，尤其对现有化肥厂开发下游产品具有吸引力，是一种非常理想的环境友好的绿色化工合成工艺。今后相当长一段时间内将得到充分的发展，加大对合成路线的研究具有理论和现实意义。

但是，现有的尿素醇解法合成DMC的方法中存在产率低、催化剂难分离、选择性低、不能重复利用、价格昂贵、毒性大、腐蚀设备、需加入助催化剂或共催化剂等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的尿素醇解法合成DMC的方法存在产率低、选择性差、催化剂难分离、不能重复利用、价格昂贵、毒性大、腐蚀设备、需加入助催化剂或共催化剂的问题，提供了一种负载型Fe₂O₃催化剂的制备方法及用负载型Fe₂O₃催化剂合成碳酸二甲酯的方法。

负载型Fe₂O₃催化剂的制备方法如下：一、将0.5g～5g分子筛在10ml～60ml的铁盐溶液中浸渍8h～16h，然后抽滤、水洗；二、将经过步骤一处理的分子筛在100℃的烘箱中烘干，然后再在300℃～600℃的马弗炉中焙烧1h～4h，即得负载型Fe₂O₃催化剂；步骤一中所述的分子筛为SBA-15分子筛、ZSM-5分子筛、ZSM-22分子筛、MCM-49分子筛、HMCM-49分子筛、MCM-41分子筛或HMCM-41分子筛；步骤一中所述铁盐溶液的浓度为0.025mol/L～0.50mol/L，所述铁盐为硝酸铁或氯化铁。

用负载型Fe₂O₃催化剂合成碳酸二甲酯的方法如下：一、将甲醇、尿素和负载型Fe₂O₃催化剂加入到高压不锈钢反应釜中，密封后用氮气吹扫排净空气，然后在130℃～220℃、高压不锈钢反应釜搅拌器转速为500rpm的条件下反应4h～12h；二、将步骤一所得的产物常压过滤，即得碳酸二甲酯；步骤一中所述甲醇与尿素的摩尔比为20～200∶1，步骤一中负载型Fe₂O₃催化剂的投入量为负载型Fe₂O₃催化剂、甲醇和尿素总质量的0.2％～7％。