[发明专利]从碳酸二甲酯/甲醇混合物中反应性回收碳酸二甲酯

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年9月1日提交的美国专利申请第61/379,145号的优先权，该案以引用的方式并入本文中。

发明背景

发明领域

本发明的实施方案通常涉及使用碳酸二甲酯和甲醇的混合物的方法。具体地讲，本发明的实施方案涉及使用碳酸二甲酯和甲醇的共沸混合物的方法。更具体地讲，本发明的实施方案涉及在用于制备碳酸酯的反应中使用碳酸二甲酯混合物的方法。

相关技术描述

碳酸二甲酯（在本文中也称作“DMC”）适合用作碳酸酯和聚碳酸酯的合成的起始材料。碳酸二甲酯常以与甲醇的混合物的形式存在。在制备碳酸酯的许多方法中，碳酸二甲酯常以与甲醇的混合物的形式获得。在组合物包含约70wt%的甲醇和30wt%的DMC时，碳酸二甲酯与甲醇的混合物在常压下形成共沸组合物。

已经提出了各种方法来分离该共沸混合物且再次使用DMC。用于分离碳酸二甲酯和甲醇的共沸混合物的已知方法包括萃取蒸馏、膜分离和加压蒸馏。

在萃取蒸馏方法中，将抽提剂加到组分的混合物中以在蒸馏过程中分离。抽提剂的添加改变了混合物的组分的相对挥发性。相对挥发性被充分改变以允许通过蒸馏实现有效分离。例如，美国专利5,292,917号公开了通过在存在草酸二甲酯的情况下蒸馏碳酸二甲酯/甲醇混合物来萃取蒸馏碳酸二甲酯/甲醇混合物的方法。串联使用两个蒸馏塔以使碳酸二甲酯与甲醇分离。在第一塔中，在塔的顶部除去甲醇，且将碳酸二甲酯/草酸二甲酯混合物进料到第二塔中。在第二塔中，使碳酸二甲酯与草酸二甲酯分离。

已经提出将膜用于甲醇和DMC的分离。然而，所获得的物流的纯度始终不能证明该分离的花费是值得的且在很多情况下还需要一些蒸馏。

加压蒸馏可用于降低共沸物中的DMC浓度。然而，通常需要150psig的压力来充分破坏共沸物。额定为150psig操作压力的塔作为低压或真空塔并不常见。连接到间歇式反应器的压力塔也不常见。

因此，需要使用碳酸二甲酯和甲醇的混合物的更简单且更经济的方法。还需要使用碳酸二甲酯和甲醇的混合物作为反应物来制备诸如碳酸酯或氨基甲酸酯的所要产物的方法。

发明概述

本发明通常涉及将DMC/甲醇混合物直接用于用以制备所要产物的反应中的方法。在这方面，可以避免分离潜在的共沸混合物所必需的工作和花费。

在一个实施方案中，使DMC/甲醇混合物与醇、二元醇、三元醇、多元醇或胺反应。该反应使在所述DMC/甲醇混合物中的DMC转化成碳酸酯、聚碳酸酯或氨基甲酸酯。来自该反应的包括甲醇的轻质组分通过蒸馏、闪蒸或汽提除去。未蒸馏的部分含有所要的碳酸酯、聚碳酸酯或氨基甲酸酯。在另一实施方案中，未蒸馏的部分可充当所要最终产物的前体混合物。在又一实施方案中，任选可使未蒸馏的部分与额外量的DMC/甲醇混合物反应以进一步改善所要碳酸酯、聚碳酸酯或氨基甲酸酯的产率。在又一实施方案中，可任选使未蒸馏的部分与纯DMC反应以制得所要的最终产物。因为使用了在DMC/甲醇的共沸混合物中的一些DMC，所以在随后步骤中所需要的纯DMC减少。因此改善了相对于DMC的产物产率和基于DMC的化学的经济状况。

在一个实施方案中，制备碳酸酯的方法包括将具有20重量%-80重量%DMC的DMC和甲醇的组合物与具有2-15个碳原子的醇混合；使所述DMC与所述醇反应以形成碳酸酯产物；和除去绝大部分的未反应的DMC和甲醇，由此形成含有所述碳酸酯产物的产物组合物。在另一实施方案中，所述方法任选包括将额外量的具有20重量%-80重量%DMC的DMC和甲醇的组合物与所述产物组合物混合和除去绝大部分的未反应的DMC和甲醇，由此形成第二产物组合物。可以重复加入额外量的DMC和甲醇的组合物和与其反应以及除去未反应的DMC和甲醇的步骤，直至获得所要的产物组合物。在又一实施方案中，所述方法任选包括将至少95重量%的DMC组合物与所述第二产物混合物混合。在又一实施方案中，所述产物组合物包含小于10重量%的DMC或甲醇。

在一个实施方案中，所述方法包括使甘油与DMC/甲醇混合物反应以制备含有碳酸甘油酯的产物组合物。所述方法还包括从所述产物组合物中除去诸如甲醇和DMC的轻质组分。在第二反应中可任选使所述产物组合物与额外的DMC/甲醇混合物反应。任选地，可进行与额外的DMC/甲醇混合物的额外反应，诸如第三反应或第四反应。任选可使所述产物组合物与纯DMC反应以实现所要的反应转化率。