[发明专利]一种MgO/NaY固体碱催化剂在合成碳酸乙烯酯中的应用

说明书

本发明涉及一种MgO/NaY固体碱催化剂在合成碳酸乙烯酯中的应用，将该催化剂应用于碳酸二甲酯(DMC)和乙二醇(EG)作为原料合成碳酸乙烯酯的酯交换反应中。采用该催化剂催化碳酸乙烯酯的合成反应中，操作方法简单，催化剂效率高，回收程序简单且复用性能好，可以有效降低合成碳酸乙烯酯的生产成本。

技术领域

本发明涉及一种固体碱催化剂的应用，尤其是涉及一种用MgO/NaY催化剂合成碳酸乙烯酯的方法。

背景技术

碳酸乙烯酯是一种杂环酮，又称1,3-二氧杂环戊酮、碳酸乙烯酯或乙二醇碳酸酯，简称EC。碳酸乙烯酯比较稳定，只有在金属氧化物、硅胶、活性炭存在下200℃才会分解。碳酸乙烯酯作为良好的极性有机高沸点溶剂，是合成溶剂和表面活性剂的原料，能够很好的溶解许多聚合物和树脂。同时作为一种有机中间体广泛用于印染、塑料、气体分离、高分子合成，及电化学等领域，可替代环氧乙烷用于乙氧基化反应，可作为合成呋喃唑酮原料以及用做纤维整理剂、水玻璃系浆料、以及其它纤维的加工剂等，并且是通过酯交换法产生碳酸二甲酯、聚碳酸酯的主要原料，其还可用作生产高附加值的高能锂电池电解液。此外，以碳酸酯为基本结构单元的脂肪族聚碳酸酯及其包含碳酸酯单体的共聚物作为生物可降解的材料，己经越来越引起科学家的重视。碳酸乙烯酯主要用作睛纶，锦纶，聚酯，PVC树脂等的抽丝液，选择性芳烃萃取溶剂，塑料和橡胶中间体发泡剂等。此外，碳酸乙烯酯同碳酸丙烯脂一样可以直接作为脱天然气中酸性气体(CO₂、H₂S)的净化溶剂。并且可以用碳酸乙烯酯取代丙烯酞胺，水玻璃和尿素体系参合作为混泥土工程中无公害的土质稳定剂。综上所述，碳酸乙烯酯用途广泛，被称为世纪绿色基础化工原料，市场潜力巨大。

碳酸乙烯酯的合成方法主要包括光气法，酯交换法，卤代醇法，环氧乙烷和CO₂合成法，尿素醇解法。

光气法是最早工业化制备碳酸乙烯酯的方法。该工艺采用乙二醇与光气直接反应，但其存在工艺复杂、收率低、成本高，并且光气有剧毒且对环境产生严重的污染，目前已被逐渐淘汰。

环氧乙烷和CO₂合成法是环氧乙烷与CO₂在以季铵盐，Dawson杂多酸盐，Schiff碱铝配合物，金属酞菁为主要催化剂的合成方法，优点是通过温室气体CO₂固定合成的，但该反应是体积缩小反应，高压条件有利于反应的进行，所以需要较苛刻的条件，包括需要复杂的催化剂和较高的反应压力。

卤代醇法是卤代醇和CO₂(或HCO₃^-)在催化剂催化下CH₃CN溶剂中生成产物的方法。此法所需原料和催化剂价格较高，反应条件苛刻，产率较低。

目前常用的制备方法是酯交换反应得到碳酸乙烯酯。由碳酸二甲酯和乙二醇的酯交换反应而制备碳酸乙烯酯的方法就是酯交换法。该法从过程来看并不复杂，关键是能找到合适的催化剂。目前在碳酸二甲酯和乙二醇的酯交换反应中，常用的催化剂有金属钠，醇钠等均相碱催化剂，硫酸、盐酸等均相酸催化剂，但这些均相催化剂都有着产物分离困难、催化剂重复使用率低、易产生酸碱废液等难以改善的缺点。因此，迫切需要找到一种操作简单，催化效率高，催化剂重复使用性能好，容易回收，且生产成本低的合成碳酸乙烯酯的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前碳酸二甲酯和乙二醇酯交换合成碳酸乙烯酯过程中出现的催化剂使用量大且催化剂分离回收困难，产品收率低等问题，提供一种操作简单，催化效率高，催化剂易回收，催化剂复用性好，生产成本低的合成碳酸乙烯酯的方法。

为了解决上述问题，本发明采用了以下的技术方案：

本发明所述的合成碳酸乙烯酯的方法是以MgO/NaY为催化剂，以碳酸二甲酯和乙二醇为原料进行的。其中原料碳酸二甲酯和乙二醇的摩尔比为1:1～3:1，反应温度为90～120℃，反应时间为2～12h。