[发明专利]一种合成碳酸二丁酯催化剂及制备方法和应用

说明书

一种合成碳酸二丁酯催化剂及制备方法和应用，属于催化剂制备技术领域。一种合成碳酸二丁酯催化剂，包含以下成份：ZnO：NiO：碱土金属氧化物：碱金属氧化物：载体的重量比为100：3~60：0.1~40：0.1~10：2~50。合成碳酸二丁酯催化剂制备方法包括1）制备滤饼、2）制备催化剂浆料、3）催化剂成型。本发明的一种合成碳酸二丁酯催化剂催化活性高、使用寿命长，并且具有较高的机械强度，其制备方法简便易行、适合工业化大规模生产，该合成碳酸二丁酯催化剂适用于正丁醇与尿素反应制备碳酸二丁酯。

技术领域

本发明涉及一种合成碳酸二丁酯催化剂及制备方法和应用，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

碳酸二丁酯是一种长碳链的有机合成中间体,可用来合成碳酸二苯酯, 进而合成聚碳酸酯, 还可用作润滑油的基质材料, 用于金属除油、皮革处理等行业, 用途广泛。碳酸二丁酯的合成方法主要有光气法、尿素醇解法、氧化羰化法和酯交换法等。光气法存在着原料剧毒、操作周期长和副产物严重腐蚀设备等缺点, 正逐步被淘汰。氧化羰化法一般使用钯等贵金属及其化合物作催化剂, 催化剂不易回收利用。酯交换法由于采用碳酸二甲酯为原料，原料成本高，并且反应为平行串联反应，需要使用反应精馏的方法以提高反应收率。

申请人在研究中发现：尿素醇解法利用丁醇和尿素作为反应原料经过一步或几步反应生产碳酸二丁酯，同时反应过程中产生的氨气可以循环用于尿素的合成。该合成路线的主要优点为：（1）反应原料（尿素和丁醇）均为大宗的化工原料，价格低廉，而且副产的氨气可以循环作为合成尿素的原料；（2）合成尿素的另一种原料为CO2，CO2既是一种主要的温室气体，又是一种无毒、廉价、清洁、储量丰富的可再生碳源，该反应间接利用CO₂，可以解决资源、能源问题，而且减轻环境压力，具有非常重要的经济意义和社会意义，是绿色低碳战略在技术开发工作中的具体实施。（3）该合成路线无三废产生，整个过程不使用（或产生）剧毒或强腐蚀性物质，是一条真正“绿色”的、极具潜力的合成路线。但是申请人发现：现有的尿素醇解法存在需要较高的丁醇、尿素摩尔比的问题

CN102093221A公开了一种合成碳酸二丁酯的方法，以氨基甲酸丁酯和正丁醇为原料，以MgO为催化剂，CO2为反应促进剂和氨气吸收剂，氨基甲酸丁酯的转化率达到99%，但是存在原料氨基甲酸丁酯的价格高于产品碳酸二甲酯的问题。邓有全等（CN102557948A，CN102464588A）采用釜式反应器和储气-冷凝-氨基甲酸胺捕获器构成的反应分离系统，采用两段升温的方式控制反应温度，获得较高的碳酸二丁酯收率，但是仍存在工艺复杂并且需要较高的丁醇、尿素摩尔比的问题，按照计量系数反应生成1mol碳酸二丁酯需要2mol正丁醇和1mol尿素，实际正丁醇远远过量，过量正丁醇的加入增加系统的能耗同时会增加分离系统的负荷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种合成碳酸二丁酯催化剂及制备方法和应用，该合成碳酸二丁酯催化剂催化活性高、使用寿命长，并且具有较高的机械强度，其制备方法简便易行、适合工业化大规模生产，该合成碳酸二丁酯催化剂适用于正丁醇与尿素反应制备碳酸二丁酯。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该合成碳酸二丁酯催化剂，包含以下成份：ZnO、NiO、碱土金属氧化物、碱金属氧化物和载体；ZnO、NiO、碱土金属氧化物、碱金属氧化物和载体的重量比为100：3~60：0.1~40：0.1~10：2~50；催化剂的BET比表面积209~270m²/g，粒度分布在80~130μm的颗粒所占质量百分比大于91%；所述的载体为二氧化硅或三氧化二铝；碱土金属为元素Be、Mg、Ca、Sr或Ba。

所述的ZnO、NiO、碱土金属氧化物、碱金属氧化物和载体的重量比为100：5~35：0.2~11：1~7：4~28。

所述的碱金属为元素钠或钾。

以上所述的该合成碳酸二丁酯催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：