[发明专利]用CO或甲醇作为原料合成PVC或醋酸乙烯

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种以一氧化碳或甲醇为原料合成PVC(聚氯乙烯)或醋酸乙烯的方法及用途，目前，全世界合成聚氯乙烯或醋酸乙烯的方法都是采用电石乙炔或石油乙烯为原料，还未见有采用CO或甲醇作为原料合成PVC或醋酸乙烯的路线的任何文献甚至任何信息的报道，本发明的合成路线与传统合成路线相比较，下降生产成本10～20％以上，减少电石渣浆排放量100％。

二、背景技术

一氧化碳分子式为CO，甲醇分子式为CH₃OH，它们都属于煤化工领域最为熟知的二个基本的化工产品，聚氯乙烯(PVC)为人们通常使用的一种塑料材料，全世界的年产量已经上升至4500万吨以上，醋酸乙烯的年产量也已上升至1000万吨以上，而且，它们的年消费量仍以3～5％的速度递增。传统的生产工艺路线主要为电石乙炔法或石油乙烯法，电石乙炔法存在成本高、污染大的缺陷，已经越来越不能适应可持续发展的要求，例如：中国化工报报道，从2012年开始，中国的电石法生产聚氯乙烯的企业已面临全行业亏损；石油乙烯法线随着石油能源危机的不断增大，很明显，该方法在今后20年内必将被淘汰，然而，塑料材料将长期成为人类社会不可缺少的用品，为此，人们一直在努力开发煤制乙烯和乙炔的技术，试图尽快代替上述电石乙炔法和石油乙烯法。

本发明人长期从事化学制药领域的专业技术工作，于公元2012年发现了“CO₂、CO脱氧自偶联反应”的这种全新的合成反应模式，并通过大量的小试验，论证了一氧化碳或二氧化碳属于合成乙炔、乙烯、乙醇、乙二醇、乙酸、乙烷、乙醛等几乎所有的二碳化合物的最优良的原料，由此构建了本发明的一氧化碳或甲醇作为原料合成聚氯乙烯或醋酸乙烯的方法及其用途。

在无机化学中，CO和CO₂都属于典型的羰基化合物，在化学制药领域，我们常使用羰基还原偶联反应构建新的C-C键有机物，其中经典的反应模式有麦克默瑞偶联、偶姻偶联、频呐醇偶联、珀金偶联、克奴凡那盖一多在纳偶联、施托贝偶联、维蒂希偶联，这些偶联反应一般都在常温、常压的温和的条件下进行，但令人惊奇的是，本发明人研读近千篇关于以CO或CO₂为原料合成有机物的文献，没发现有一篇文献涉及CO或CO₂的自身偶联反应，几乎全部都规范在羰基的加成反应的类型，实际上，只要从上述经典偶联反应的原理上分析，就可发现CO或CO₂的分子量小，空间障碍小，而且，CO为亚稳定的羰基，CO₂为二个叠合的羰基，这二种羰基都属于较活泼的羰基，它们应该具有较高的还原偶联的反应活性，非常适用于作为麦克默瑞偶联和频呐醇偶联等反应的底物，尤其是CO或CO₂分子中不含有H原子，不可能发生偶姻偶联、羟醛缩合、康尼扎罗这一类反应的竞争反应，所以理论上推导，CO或CO₂应该属于羰基化合物中偶联反应选择性最优良的原料，或者说是合成二碳有机物的最优良的原料。本发明的方法，正是运用了羰基还原偶联反应的原理，创建了用CO和水或甲醇为原料合成乙炔的全新的技术路线，与电石法制备乙炔相比较，有下述几个特点：

a、用CO与水或甲醇为原料制备乙炔，整个生产过程无废气、废水、废渣的排放，而用电石为原料生产1吨乙炔同时生成10吨含固量约12％的工业废液，俗称电石渣浆，用电石法每生产1吨PVC产品，排出电石渣浆约20吨；

b、电石的生产成本是CO的1.5倍，生产1吨乙炔消耗电石2.5吨，用电石法生产乙炔的成本是用CO为原料生产乙炔的成本的2倍以上；

c、用一氧化碳和水或甲醇为原料制备乙炔，工艺条件非常温和，常温、常压，一步法，且无需选择特别的催化剂，几乎所有的金属单质及其合金或非金属单质都可以有效的作为催化剂使用，也无需设计特别的反应器，可以采用常规的间隙式或连续式反应器。

上述CO合成乙炔的路线，原理上属于是以CO为碳源，水或甲醇为氢源，在低温、强碱的化学环境条件下，用金属单质为催化剂进行的羰基还原偶联反应，通过调整工艺条件和催化剂，容易生成乙炔的同时进一步加氢还原生成乙烯或乙烷，所以，本发明的合成路线可称之为用CO或甲醇作为原料合成乙炔或乙烯的路线，与传统的石油制备乙烯的路线相比较，生产成本下降1倍以上。