[发明专利]一种制备链状碳酸酯并联产二元醇的方法和工艺系统

说明书

技术领域

本发明涉及化工产品生产领域，具体涉及一种以环氧化物制备链状碳酸 酯并联产二元醇的方法和工艺系统。

背景技术

链状碳酸酯是一种非常好的极性溶剂，在医药、电池和精细化工中间体 的合成当中有着越来越广泛的应用，特别是碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸 二乙酯等在电池电解液溶剂方面的经济价值和工业需求量日益增大。目前国 内合成链状碳酸酯的方法主要是酯交换法，分两步进行，首先合成环状碳酸 酯，第二步利用环状碳酸酯和醇类发生酯交换反应合成链状碳酸酯，该工艺 已经很成熟，催化剂也比较固定，关键在于能量的集成优化，降低单位能耗 来增加经济效益。现在的研究热点主要集中在第一步反应，特别是在合成环 状碳酸酯的新催化剂开发和工艺创新方面。

目前国内生产环状碳酸酯的方法主要有光气法、酯交换法，大多采用环 氧化物与CO₂反应合成，因为二氧化碳是一种温室气体，同时又是取之不竭 的碳资源，其有效的固定与转化已经成为本世纪最具挑战性和吸引性的课题 之一。环氧化物与CO₂在催化剂的作用下反应生产环状碳酸酯，但是，此类 反应是放热反应，反应放出大量反应热，以碳酸乙烯酯为例，合成放热104 KJ/mol，热量及时安全撤出才能保证设备的安全、产品的质量以及催化剂的 寿命，因此反应对工艺流程和生产设备要求非常高。

此外，现有环状碳酸酯生产工艺全部采用均相催化剂，反应之后催化剂 的脱除以及产品的提纯耗时耗能，经济效益不高。工艺装置也多采用间歇的 釜式反应器，随着环状碳酸酯生产规模的扩大，间歇的釜式反应器已经无法 满足大规模的工业生产，大规模生产存在着产物装置放热慢，产品收率低， 效率低，成本高等问题。

发明内容

为克服现有现有的工艺和生产装置在实际工业化生产中、尤其是大规模 生产时存在的缺陷，本发明的目的是提供一种制备链状碳酸酯并联产二元醇 的方法。

本发明的另一目的是提供一种制备链状碳酸酯并联产二元醇的工艺系 统。

本发明提供的制备链状碳酸酯并联产二元醇的方法，由环氧化物为起 始原料，包括以下步骤：

S1：将稀释与预热后的环氧化物与CO₂反应生成环状碳酸酯粗品；

S2：将步骤S1得到的部分环状碳酸酯粗品返回步骤S1以稀释和预 热步骤S1中待反应的环氧化物，剩余的环状碳酸酯粗品进行精制提纯；

S3：将精制提纯后的环状碳酸酯与脂肪醇进行酯交换反应得到链状 碳酸酯并联产二元醇，分别进行精制提纯即得。

上述方法的反应式为：

其中，环氧化物(Ⅰ)中，R₁、R₂分别独立地表示一个或两个以下 基团：氢、取代或未取代的C1-C5烷基、取代或未取代的C1-C5烯基、 取代或未取代的C6-C12芳基，或R₁与R₂形成C3-C8的环烷基；

取代基为一个或多个卤原子；

脂肪醇(Ⅱ)中，R’表示C1-C5的烷基。

上述方法中，所述环氧化物选自以下化合物中的一种：

所述脂肪醇选自甲醇或乙醇。

上述方法的步骤S1中，所述环氧化物预热后的温度为60-130℃；优 选预热后的温度为80-120℃。

上述方法的步骤S1中，所述环氧化物与所述CO₂于管式反应器内反 应，所述管式反应器内的压力为1-10MPa，温度为60-180℃，所述CO₂与所述环氧化物的进料摩尔比为1-10:1，反应空速为0.1-10h^-1；优选地， 所述管式反应器内的压力为1-5MPa，温度为100-150℃，所述CO₂与所 述环氧化物的进料摩尔比为1-4:1，反应空速为0.1-2h^-1。

其中，所述管式反应器内装填有非均相固体催化剂，装填形式为固 定床或鼓泡床。

上述方法的步骤S2中，用于稀释步骤S1的环氧化物的所述环状碳 酸酯粗品与所述环氧化物的摩尔比为0.5-9:1；优选地，用于稀释步骤 S1的环氧化物的所述环状碳酸酯粗品与所述环氧化物的摩尔比为1-5: 1。