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72 天然气化工 2007年第 32卷
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环氧烷烃、二氧化2碳和甲醇一步合成碳酸二甲酯研究进展
成继业,江琦
(华南理工大学化工与能源学院,广州 510640)
摘要:综述了近几年环氧烷烃、二氧化碳和甲醇一步法合成碳酸二甲酯的研究进展,详细阐述了当前所用到的催化剂的
结构,性质和催化机理,简单探讨了该合成路线的反应机理,并分析了以后需要深入研究的方向。
关键词:碳酸二甲酯;环氧烷烃;二氧化碳;甲醇;一步合成
中国分类号: TQ 225. 5 文献标识码: A 文章编号: 1001 9219 (2007) 05 72 04
碳酸二甲酯(DMC)是一种新型的绿色化学品, 法制备 DMC时,发现 MgO 对两步反应均有催化作
在绿色化学方面有广阔的应用前景[ 1 ] 。DMC含氧用,于是用 MgO 为催化剂, 采用一步法制备了
量高达 53. 3% ,可以作为环保型车用汽油添加剂, DMC, DMC的选择性达到 13. 6% ,但是该催化剂对
在增加辛烷值、减少排放物等方面都要优于环氧丙烷与甲醇反应生成副产物也具有催化作用,
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MTBE 。CO2是一种有害的温室气体,也是一种丰副产物选择性分别达到了 21. 6%和 29. 9%。因此,
富的新碳源, 以其合成 DMC, 对于开发新碳源和 MgO作催化剂一步法制 DMC时, DMC选择性太低,
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CO2减排都具有重要意义。副产物过多。其后,他用蒙脱石作催化剂两步法
传统的光气路线合成 DMC由于具有严重的环制备 DMC,发现蒙脱石对一步法制 DMC效果也很
境污染及设备腐蚀问题而逐渐被淘汰。目前 DMC 好, DMC选择性达到了 34% ,明显高于 MgO,而且
的工业生产主要采用甲醇氧化羰基化法和酯交换副产物的选择性降低到了 15%和 6%。
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法。甲醇氧化羰基化法是以 CO 为原料,在 O2和催胡长文等用共沉淀法制备 Mg A l水滑石,所
化剂的存在下, 进行甲醇氧化羰基化反应生成得样品在 393~413 K下干燥 12h后,在不同温度下
DMC。昂贵的造气设备和催化剂的昂贵和环境危焙烧 6h,所得样品即为 Mg (A l) O 催化剂。用该催
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害是该法的主要缺点。酯交换法先由 CO2与活泼化剂催化合成 DMC时,反应温度 433K,压力 6MPa,
的环氧化合物进行环加成再通过与甲醇的酯交换
, 反应时间 10h, 催化剂用量 0. 5g, n ( CH3 OH ) /
制备目标产物,同时副产多元醇。这一合成路线包 n ( PO) = 8,在此最佳条件下的反应结果优于 MgO
含较多的步骤,给反应和分离及副产物的处理均带催化剂,而 MgO催化剂是氧化物催化剂中对该反应
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来麻烦。最有效的催化剂。通过实验表明,当 n (Mg) /n (A l)
以甲醇、CO2 、环氧丙烷( PO )为原料的直接法= 8,焙烧温度为 773K时,反应产物的总选择性和
将酯交换法的两步反应合并为一步反应,大大降低 DMC选择性均为最高,分别达到 59. 2%和 17. 6%。
DMC的生产成本,热力学计算表明在 CO2和甲醇的通过