[发明专利]一种制备碳酸二乙酯并联产二元醇的方法以及工艺系统

说明书

技术领域

本发明涉及化工产品生产领域，具体涉及一种制备碳酸二乙酯并联产二 元醇的方法以及工艺系统。

背景技术

碳酸二乙酯的分子结构中含有乙基、乙氧基、羰基和羰乙氧基，因此化 学性质非常活泼，可与酯、醇、酚、胺等化合物反应，是重要的有机合成中 间体，具有很高的工业应用价值。碳酸二乙酯也可用作溶剂，用作锂电池电 解液溶剂或表面活性剂等，另外，碳酸二乙酯还可以作为二甲基叔丁基醚的 替代品之一，作为汽油和柴油机燃料的含氧添加剂，提高汽油的燃烧性能， 减少污染物的排放，因此，碳酸二乙酯作为新一代的汽油添加剂有广阔的应 用前景，更具有竞争优势，这些年来这方面的研究越来越受到人们重视。

碳酸二乙酯有多种制备方法，主要包括光气法、氧化羰基化法、酯交换 法等。传统路线光气法，因路线长，原料剧毒，副产物腐蚀设备，对环境存 在严重污染等缺点已被淘汰。非光气法的生产方法主要有乙醇氧化羰化法和 酯交换法。乙醇氧化羰化法反应中氧气和一氧化碳、乙醇同时作原料，反应 存在着一定的危险性，一氧化碳有一定的爆炸极限浓度范围，如果控制不妥， 容易引起爆炸，因此该法的危险性可想而知，同时反应副产物水和产物碳酸 二乙酯形成共沸物，对产品分离过程都是不利的。

现有的酯交换法工艺是以碳酸二甲酯与乙醇为原料，在一定温度和压力 下生产碳酸二乙酯，同时副产碳酸甲乙酯和甲醇。分三步进行，即在催化剂 作用下，

(1)环状碳酸酯与甲醇酯交换首先合成碳酸二甲酯；

(2)碳酸二甲酯再与乙醇酯交换生成碳酸甲乙酯和甲醇；

(3)碳酸甲乙酯继续和乙醇反应生成碳酸二乙酯和甲醇；

该路线第(3)步碳酸甲乙酯和乙醇酯交换反应平衡常数比较小，反应 难以进行，属于控制步骤，碳酸二乙酯的收率很低，并且副产大量的碳酸甲 乙酯，整个工艺路线比较长，合成步骤比较复杂。同时还需要处理好三组共 沸物的分离精制问题，其中(1)碳酸二甲酯与甲醇、(2)碳酸二甲酯与乙 醇、(3)碳酸甲乙酯与乙醇共沸，另外碳酸二甲酯与碳酸甲乙酯、碳酸二 乙酯三种物质虽然不共沸，但沸点接近不易分离，造成整个分离过程费时耗 能，成本很高，对大规模工业化生产非常不利。

发明内容

为克服现有技术中碳酸二乙酯生产的不足，本发明的一个目的是提供一 种制备碳酸二乙酯并联产二元醇的方法，反应路线短、产率高、目标产 品易于分离。

本发明的另一个目的是提供一种制备碳酸二乙酯并联产二元醇的工艺 系统，可用于实施所述制备碳酸二乙酯并联产二元醇的方法。

本发明提供的制备碳酸二乙酯并联产二元醇的方法，由通式(Ⅰ)所 示的环状碳酸酯与乙醇在碱性催化剂存在下通过酯交换反应制得，

其中，R可选自H、CH₃、CH₂Cl、C₄H₉或C₆H₅中的一种。

酯交换反应的反应式如下：

在本发明所述的制备碳酸二乙酯并联产二元醇的方法中，所述环状 碳酸酯与所述乙醇的摩尔比为1:1-16，所述酯交换反应的反应温度为 40-150℃，反应压力为0.1-3MPa。优选地，所述环状碳酸酯与所述乙醇 的摩尔比为1:10-16，所述酯交换反应的反应温度为120-150℃，反应压 力为常压。

在本发明所述的制备碳酸二乙酯并联产二元醇的方法中，所述碱性 催化剂包括主催化剂以及助催化剂，所述主催化剂和所述助催化剂的摩 尔比为1-5:1，所述碱性催化剂的用量按摩尔计为所述环状碳酸酯的 0.1-10％。

在本发明所述的制备碳酸二乙酯并联产二元醇的方法中，所述主催 化剂选自碱金属的卤化物、氢氧化物或碳酸盐、甲醇钠、乙醇钠中的一 种或多种；所述助催化剂选自季氮、季磷为阳离子，卤素、氢氧根或碳 酸根为阴离子的离子液体。所述催化剂稳定高效，可重复使用。

优选地，所述主催化剂选自氢氧化钾；所述助催化剂选自四乙基溴 化铵。

在本发明所述的制备碳酸二乙酯并联产二元醇的方法中，还包括以 下步骤：

S1：采出所述酯交换反应生成的碳酸二乙酯以及未反应的乙醇进行 乙醇回收，回收的乙醇返回至所述酯交换反应步骤；以及