[发明专利]一种环状碳酸酯的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种环状碳酸酯的制备方法及其应用，所述制备方法包括以下步骤：将二氧化碳、环氧化物和均相催化剂在氧化铝填料构建的固定床中反应，得到所述环状碳酸酯。本发明提供的制备方法环加成反应的效率高，降低了反应器和生产成本。

技术领域

本发明属于绿色催化技术领域，具体涉及一种环状碳酸酯的制备方法及其应用，尤其涉及一种成本低、效率高的环状碳酸酯的制备方法及其应用。

背景技术

二氧化碳平均浓度日益升高，引起严重的温室效应和气候变化，其捕集/转化技术已经当今研究热点。CO₂作为一种廉价的C1资源，能够通过环加成反应等多种化学方法得到高值化学品，如环状碳酸酯，碳酸二甲酯，异氰酸酯、聚碳酸酯等。其中，环状碳酸酯是一种重要的医药和精细化工品中间体，可用于合成碳酸二甲酯、碳酸苯二酯等多种高值产品，也可充当锂离子电池中的电解液，用途非常广泛。

目前已报道的合成环状碳酸酯的均相催化剂主要是路易斯酸金属和路易斯碱组成的二元均相催化体系，其中所使用的路易斯金属如碱金属卤化物，碱土金属卤化物，过渡金属盐，过渡金属配合物或四齿席夫碱金属配合物；与之匹配的路易斯碱如有机碱(如DMF，DMAP等)，季铵类、季鏻类、吡啶类、咪唑类离子液体等。其中KI作为一种传统的环加成反应催化剂，具有廉价易得，无需回收的优点。但是KI催化的均相反应通常在鼓泡床反应器中进行，具有气液分布不均，反应器撤热不及时、易飞温的缺点。

CN108484565A公开了一种生产碳酸酯的系统及利用该系统生产碳酸酯的方法。该发明所述系统包括第一鼓泡塔、第二鼓泡塔和换热器，所述第一鼓泡塔的上部设有原料和催化剂入口以及与换热器顶部出口连通的第一循环入口，所述第一鼓泡塔的下部设有与第二鼓泡塔顶部出口连通的第二循环入口，所述第一鼓泡塔的底部设有与第二鼓泡塔下部连通的产物出口；所述第二鼓泡塔的底部设有气体入口，所述第二鼓泡塔的上部设有溢流出口，所述溢流出口分别与所述换热器的底部以及排料口连通。采用该发明的系统生产碳酸酯，可缩短停留时间和降低反应温度、压力，还可以提升反应效率和提高EO转化率，甚至“零”排放，从而环境友好地以环氧乙烷与二氧化碳制备碳酸乙烯酯。但其采用两级鼓泡床反应器，结构复杂，操作不便。

CN106478585B公开了一种碳酸乙烯酯合成过程的控制方法，采用二氧化碳和环氧乙烷气-液-固三相反应生成碳酸乙烯酯，主要解决现有技术中存在的易飞温、产物纯度较低等问题。本发明通过自动控制系统来控制该反应的关键工艺控制指标，催化剂在反应器床层中采用多孔挡板固定，液相和气相原料分别从反应器上部和下部进入，利用外循环物料流量来控制反应器内催化剂床层温升，保证床层温升在一定范围内，利用二段反应器出口液相采出量控制产品纯度的技术方案，较好地解决了该问题，可用于碳酸乙烯酯合成的工业化生产。但其采用负载型非均相催化剂，提高了生产成本。

目前由于在鼓泡床反应器中进行的均相催化环状碳酸酯的合成存在气液分布不均，反应器撤热不及时、易飞温的问题，因此，如何提供一种稳定性高、成本低、无副反应催化活性的环状碳酸酯的制备方法，成为了亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种环状碳酸酯的制备方法及其应用，尤其提供一种成本低、效率高的环状碳酸酯的制备方法及其应用。本发明提供的制备方法环加成反应的效率高，降低了反应器和生产成本。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种环状碳酸酯的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将二氧化碳、环氧化物和均相催化剂在氧化铝填料构建的固定床中反应，得到所述环状碳酸酯。

上述制备方法通过采用氧化铝填料构建固定床，有利于充分分散、破碎CO₂气泡，增大CO₂与液相的接触面积，提高反应效率，同时稳定性高；氧化铝具有较高的比表面积和孔容，其表面羟基能够与催化剂协同催化CO₂合成环状碳酸酯，促进反应后期微量的环氧化物高效转化，同时成本低，减小了生产成本。