[发明专利]一种尿素醇解合成碳酸丙烯酯的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，特别涉及一种尿素醇解合成碳酸丙烯酯的工艺方法。

背景技术

碳酸丙烯酯(PC)是一种性能优良的高沸点及高极性有机溶剂和精细化学品合成中间体，还可以作为抽提石油组分、生漆、增塑剂等难溶物的良好溶剂。目前，碳酸丙烯酯的合成方法主要包括光气法、酯交换法、氯丙醇法、环氧丙烷与二氧化碳合成法、丙烯与二氧化碳合成法、二氧化碳与1，2-丙二醇合成法和尿素醇解法等。

尿素醇解合成PC工艺的催化剂主要有有机锡类催化剂、金属及其氧化物催化剂、复合金属氧化物及负载型催化剂等。中国专利CN101450317A中以磷钼酸和碳酸锌制备的杂多酸盐为催化剂，此工艺催化剂用量过多且副反应较多。专利CN101979142A中以共沉淀法制备铅锌混合金属碳酸盐为催化剂，此方法反应时间长，催化剂制备较为繁琐，且其活性组分容易流失，铅易析出覆在催化剂表面上，导致催化剂组成和结构改变，严重影响催化剂的活性。专利CN201410001620.7公开了一种沉淀法制备ZnO与CaO形成的复合型氧化物催化剂，但是反应需要丙二醇与尿素摩尔比为10:1，醇的利用率不高，且能耗较大，另外，该催化剂同样是制备过程繁琐，重复使用后活性组分易流失。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种尿素醇解合成碳酸丙烯酯的工艺方法，包括催化剂的制备方法。

一种尿素醇解合成碳酸丙烯酯的催化剂的制备方法，包括两种方案：

方案一包括以下步骤：用一定浓度的硝酸，将两种活性组分的氧化物粉末与载体粉末充分混合，形成凝胶状，挤条成型，先30-40℃热风吹干1-20h，再在50-150℃下干燥1-24h，最后在200-900℃下焙烧1-20h，即得固体碱催化剂，所述两种活性组分为K、Na、Zn、Pb、Mg和Ca中的两种。优选地，所述两种活性组分为Ca和Zn，或为Mg和Zn，所得催化剂为Ca/Zn催化剂或Mg/Zn催化剂。

方案二为优选方案，包括以下步骤：用一定浓度的硝酸，将第一种活性组分的氧化物粉末与载体粉末充分混合，形成凝胶状，挤条成型，先30-40℃热风吹干1-10h，再在40-100℃下干燥1-24h，然后在300-900℃下焙烧1-10h；焙烧后的催化剂在第二种活性组分的盐的水溶液或乙醇溶液中浸渍1-30h，40-100℃干燥1-24h，最后在300-900℃下焙烧1-10h，即得固体碱催化剂；所述固体碱催化剂具有两种活性组分，所述两种活性组分为K、Na、Zn、Pb、Mg和Ca中的两种。优选地，所述第一种活性组分为Ca或Mg，所述第二种活性组分为Zn，所得催化剂为Ca/Zn催化剂或Mg/Zn催化剂。

所述Mg/Zn催化剂中，ZnO:MgO:载体的质量比为(3-30):(10-90):(87-7)；所述Ca/Zn催化剂中，ZnO:CaO:载体的质量比为(3-30):(10-90):(87-7)。

所述载体为Al₂O₃、NaY分子筛或KY分子筛。

一种尿素醇解合成碳酸丙烯酯的工艺方法，反应在固定床反应器或釜式反应器中进行，1,2-丙二醇与尿素的摩尔比为(1-5):1，与所述固体碱催化剂接触反应，反应温度为120-200℃，反应过程中通N₂作为载气以带出NH₃，N₂流速为50-500mL/min。

反应压力为0.01-0.2MPa。

反应在固定床反应器中进行，进料质量空速为0.1-2.5h^-1。

反应在釜式反应器中进行，催化剂用量为0.1-5％。

优选地，反应过程中通入CO₂，与N₂混合作为载气以带出NH₃，CO₂不与反应中存在的任何一种原料或产物反应；进一步优选地，此反应为常压反应；N₂和CO₂的流量体积比优选为(1-50):1。

碳酸丙烯酯的收率为65-90％，选择性为90-100％。

本发明的有益效果为：

1、催化剂活性增加，产物选择性显著提高，活性组分高效分散在催化剂表面，且不易流失(如下表所示)。催化剂制备过程简单，易于实现工业化。

10ZnO/80MgO/Al₂O₃催化剂的XRF表征