文档介绍：碳酸二甲酯的研究
简介
合成方法
分离提纯
应用
……
碳酸二甲酯
DMC
简介
碳酸二甲酯(DMC)是一个有机化合物,可看作碳酸的二***酯。
它是一种重要的有机合成中间体,分子结构中含有羰基、***和甲氧基等官能团,具有多种反应性能,在生产中具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点。由于碳酸二甲酯毒性较小,是一种具有发展前景的“绿色”化工产品,近年来受到国内外广泛关注。
操作条件
催化剂
反应方程式
优缺点
液
相
法
120~130℃
2~3MPa
以铜系、
钯系为主
(CuCl体系)
2CuCl+2CH3OH+1/2O2→2Cu(OCH3)Cl+H2O
2Cu(OCH3)Cl+CO→
(CH3O)2CO+2CuCl
腐蚀性大,游离***会影响催化剂的寿命和产品质量;产生的水会使催化剂的选择性降低,造成DMC分解和副产物CO2增多。
气
相
法
100 ~150 ℃,
MPa
浸渍过甲氧基***/吡啶络合物的活性炭做催化剂,并加入KCl 等助催化剂
CH3OH+2CO+1/2O2→
(CH3O)2CO+H2O
采用固定床反应器,不需分离生成物和催化剂的装置。在设备投资方面、操作费用方面有大幅度的降低;固体催化剂克服了液相法因游离***引起的腐蚀和产品分离困难等问题。但催化活性和使用寿命达不到工业应用要求。
低压气相法
110 ~130 ℃,
~ MPa
PdCl为主催化剂,并添加不同的助催化剂
4NO+4CH3OH+O2→
4CH3ONO+2H2O
CO+2CH3ONO→
(CH3O)2CO+2NO
设备投资降低;催化剂寿命增加,使甲醇与DMC有效分离;CO2等副产物少。缺点是反应物的3个组分易发生爆炸,且引入了有毒的No,
合成方法
酯交换法
2
CO2与甲醇直接合成法
4
甲醇氧化羰基化法
3
1
尿素醇解法
3
3
CH3OH、CO、O2为原料,甲醇既是反应物也是溶剂。在淤浆床反应器中反应
甲醇、CO和 O2的气态物流在通过装填该催化剂的固定床反应器时合成碳酸二甲酯
以煤气化制得的 CO 和甲醇为原料,采用固定床低压气相反应制得碳酸二甲酯。以亚***甲酯为循环剂
甲醇氧化羰基化法
液相法
气相法
低压气相法
优点:
1)采用固定床反应器,不需分离生成物和催化剂的装置,设备投资降低。
2)使用亚***甲酯合成DMC,反应在无水条件下进行,催化剂寿命增加,同时使甲醇与DMC有效分离。
3)合成所需加入的氧气在亚***甲酯再生器中反应,DMC合成器中不加入氧,所以C02等副产物少。
4)由于在钯等过渡金属催化剂的氧化反应中,用氧气时会发生催化再氧化,副产物H2O与CO2将导致催化剂失活或变质。而亚***甲酯的使用可避免上述问题的出现。
缺点:生成亚***甲酯的反应是快速强放热反应,反应物的3个组分易发生爆炸,且引入了有毒的NO.
2、酯交换法
酯交换法是以环氧乙(丙)烷、CO2和甲醇为原料合成DMC,反应分为2步进行:
第一步:环氧乙(丙)烷与CO2反应合成碳酸(丙)烯酯
第二步:碳酸乙(丙)烯酯再与过量甲醇反应生成DMC和副产物乙(丙)二醇
可分为一步法和两步法。
20世纪90年代后期开始研究开发的新兴工艺路线。若与尿素生产联合进行可降低成本,此工艺有望实现商业化。
一步法:
其化学反应式为:
CO(NH2)2+2CH3OH=CH3OCOOCH3+2NH3
尿素醇解得到氨基甲酸甲酯(易)→氨基甲酸甲酯醇解得到DMC(难)。
热力学计算表明,该反应自由能变化(△G)为正值,常压下使反应朝着尿素醇解合成碳酸二甲酯的趋势不大。
提高碳酸二甲酯选择性方法的关键:如何防止氨基甲酸甲酯分解、如何及时的将碳酸二甲酯移出反应区。