[发明专利]一种酯交换合成碳酸二乙酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种酯交换合成碳酸二乙酯的方法。

背景技术

碳酸二乙酯是一种性能优良的有机溶剂，同时也是合成中间体及纺织品助剂，在工业领域广泛应用于电池的电解质溶剂；此外，碳酸二乙酯的含氧率高于二甲基叔丁基醚，可以用作汽油添加剂，提高汽油的辛烷值，降低汽油尾气中二氧化碳的排放量，有望成为市场前景广阔的新一代汽油添加剂。

目前碳酸二乙酯的制备方法主要有乙醇氧化羰基法和酯交换法等。乙醇氧化羰基法又包括液相氧化羰基法和气相氧化羰基法两种。液相法采用铜系催化剂，存在一价铜离子不稳定，寿命短、严重的设备腐蚀及产物分离问题；气相法催化剂多为贵金属盐，由于反应生成副产物水，催化剂遇水容易分解，引起催化剂中毒；同时还具有设备投资大，生成过程操作控制要求高等不足之处。

碳酸二甲酯和乙醇的酯交换在比较温和的条件下制备碳酸二乙酯，同时副产甲醇。该反应分为两步，即在催化剂作用下，乙醇首先与碳酸二甲酯反应生成碳酸甲乙酯和甲醇；碳酸甲乙酯继续和乙醇反应生成碳酸二乙酯和甲醇。该线路副产碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯的收率低；同时原料碳酸二甲酯由碳酸丙烯酯与甲醇酯交换合成而来，合成线路长、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酯交换合成碳酸二乙酯的方法，该方法具有反应条件温和、合成路线短、反应转化率和选择性高、催化剂可重复使用等优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种酯交换合成碳酸二乙酯的方法，以碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯和乙醇为原料，选用固体酸性催化剂，酯交换合成碳酸二乙酯和1,2丙二醇或1,2乙二醇。

固体酸性催化剂为离子交换树脂A36、A39、C68、D61、732、CT175D、NKC-9、D072、A35、C115E中的一种或若干种的混合物，采用直接加入法，反应为非均相反应。

工艺参数如下：碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯与乙醇的摩尔比为1:2~1:10；催化剂的用量占原料总质量的8~20%；反应温度为50~85℃；反应压力为0.01～0.11MPa。

本发明的显著特点在于：

（1）本发明是酯交换合成碳酸二乙酯，以碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯和乙醇为原料，产物是碳酸二乙酯和1,2丙二醇或1,2乙二醇，其中1,2丙二醇和1,2乙二醇也是重要的化工原料。

（2）本发明具有转化率高、反应条件温和、选择性高、对设备的腐蚀小、催化剂可重复使用等显著优点。本发明采用的催化剂，催化活性高，转化率最高可达50%~65%，收率可达95%~99%。本发明能解决碳酸二甲酯和乙醇酯交换制备碳酸二乙酯合成路线长、转化率和收率低、催化剂难回收、投资大、能耗高等问题。

具体实施方式

下面结合实施案例对本发明做进一步说明，实施案例将帮助更好地理解本发明，但本发明并不仅仅局限于下述实施例。

实施例1

采用釜式反应器，反应器规格为100ml，以NKC-9为催化剂，原料碳酸丙烯酯和乙醇的比例为1:2，催化剂用量为原料液总质量的10%，反应温度为80℃，反应压力为1atm，先将26.158g碳酸丙烯酯和催化剂加入反应釜中加热到反应温度，再将23.701g乙醇预热到反应温度，然后将乙醇溶液加入反应釜中进行反应。碳酸丙烯酯的转化率为52.8%。碳酸二乙酯的收率为96.3%。

实施例2

按照实施例1的各个操作步骤及条件。改变原料为碳酸乙烯酯，将24.431g碳酸丙烯酯和催化剂加入反应釜中加热到反应温度，再将25.569g乙醇预热到反应温度，然后将乙醇溶液加入反应釜中进行反应。碳酸乙烯酯的转化率为53.4%。碳酸二乙酯的收率为96.7%。

实施例3

按照实施例1的各个操作步骤及条件。改变碳酸丙烯酯和乙醇的比例为1:6，以A36为催化剂，催化剂用量为原料液总质量的14%，反应温度为70℃。先将13.484g碳酸丙烯酯和催化剂加入反应釜中加热到反应温度，再将36.516g乙醇预热到反应温度，然后将乙醇溶液加入反应釜中进行反应。碳酸丙烯酯的转化率为63.5%。碳酸二乙酯的收率为98.8%。

实施例4

按照实施例3的各个操作步骤及条件。改变原料为碳酸乙烯酯，将12.078g碳酸丙烯酯和催化剂加入反应釜中加热到反应温度，再将37.922g乙醇预热到反应温度，然后将乙醇溶液加入反应釜中进行反应。碳酸乙烯酯的转化率为62.7%。碳酸二乙酯的收率为97.5%。

实施例5