[发明专利]一种生物质基合成气合成碳酸二烷酯的方法

说明书

本发明属于有机化学中酯类化合物合成方法，具体的说是一种生物质基合成气合成碳酸二烷酯的方法。以生物质基的农林废弃物作为初始原料获得的生物质基合成气，进一步催化得二甲醚，所得二甲醚再进一步催化获得碳酸二甲酯，而后与一元醇或多元醇进行酯交换反应，得碳酸二烷酯。本发明方法以廉价的农林废弃物为原料生产碳酸二烷酯，不仅节约了生产成本、减少了环境污染，还为工业化生产碳酸二烷酯和农林废弃物的高效综合利用提供了新途径，具有显著的经济和社会效益本。

技术领域

本发明涉及一种碳酸二烷酯的制备方法，特别是涉及一种生物质基合成气合成碳酸二烷酯的方法。

背景技术

碳酸二烷酯是一种无毒的化工原料，由于其分子中含有-CO， -COOCH₃和-CH₃，具有良好的反应活性，能与多种醇、酚、胺和酯反应，是一种用途广泛的有机化合物和性能良好的溶剂，碳酸二烷酯种类很多，有的可以做燃料，有的可以做润滑油，有的可以做生物柴油，因此具有较高的工业应用价值和良好的市场前景。其中以碳酸二甲酯为最具代表性的有机化合物，合成方法主要包括光气合成法、氧化羰化法、酯交换法等。

传统工业化制造碳酸二甲酯一般采用光气合成法，然而合成只能维持小规模工业化生产，而且这些制备的方法需要光气，操作安全要求高，环境污染严重，从而逐渐被甲醇氧化羰基化法所取代。然而甲醇氧化羰基化法分为液相法和气相法：液相法的反应过程中，甲醇既为原料又为溶剂，反应过程中氧浓度始终保持在爆炸极限以下，不足之处是氯化物的催化剂对设备腐蚀性大，气相法需要固定床反应器，缺点是催化剂活性低。酯交换法即从一种易得的酯合成较难制取的酯，是有机合成常用的方法之一。该法在碳酸二甲酯的合成中也得到应用。Imre Weisz曾提出用硫酸二甲酯与碳酸钠在釜式反应器内反应合成碳酸二甲酯，以氯苯为催化剂，于150～210℃下回流6h，可获得收率为44％的碳酸二甲酯 (WeiszI,Havelka F,Pellek Z,Dimethyl and diethyl carbonates,Hung Teljes, 1977,14:221～226)，但由于此过程的收率低，氯苯、硫酸二甲酯有剧毒，故该法未得到进一步的发展。

因此，仍需要一种能够提高转化率和选择性，原料易得，生产成本低，绿色环保，工艺简单，能耗低的合成方法。

发明内容

鉴于目前碳酸二烷酯合成存在的技术问题和不足，本发明提供了一种生物质基合成气合成碳酸二烷酯的方法。

为使实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种生物质基合成气合成碳酸二烷酯的方法，以生物质基的农林废弃物作为初始原料获得的生物质基合成气，进一步催化得二甲醚，所得二甲醚再进一步催化获得碳酸二甲酯，而后与一元醇或多元醇进行酯交换反应，得碳酸二烷酯。

所述生物质基合成气为以农林废弃物为初始原料于气化炉中热解气化，控制气化炉干燥层温度为110-245℃，热解层温度为335-556℃，燃烧层温度为800-900℃，并与气化剂混合进行气化得生物质粗合成气，而后重整、净化得生物质基合成气(其中，H2与CO摩尔比例为1.3-1.5)。

所述气化剂水蒸气的流速为农林废弃物质量的1％g/min。

所述生物质基合成气流经催化剂Cu-Zn-Mn/HZSM-5合成二甲醚，催化剂质量为合成气质量的0.5-2％，反应温度为200-280℃，反应压力为 2-4MPa，空速为1500-2000/h。

所述Cu-Zn-Mn/HZSM-5催化剂中Cu-Zn-Mn为加氢组分，HZSM-5为脱水组分，Cu与Zn+Mn的摩尔比为1:0.3-0.6，加氢组分与脱水组分的质量比为2-3:1。