[发明专利]气相法合成碳酸二甲酯的催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种CO低压气相法合成碳酸二甲酯用催化剂及其制备方法，该催化剂的主活性组分为钯，占催化剂总质量的百分含量为0.1～3％；助活性组分为K、Cu、Co或Ni，助活性组分占催化剂总质量的百分含量为0.1～10％；载体为一种碳化的复合载体。该催化剂的制备特点是采用氧化铝、二氧化硅、锂铝尖晶石、分子筛氧化物经过浸渍碳化剂、碳化制备复合载体，然后将助活性组分、主活性组分先后负载在碳化复合载体上，从而制备无氯催化剂。该催化剂应用于CO和亚硝酸甲酯低压气相法合成碳酸二甲酯的反应中，无含氯催化剂所引起的设备腐蚀和失活的问题，并且是一种高效催化剂，具有工业应用的前景。

技术领域

本发明属于CO低压气相法合成烷基碳酸酯的多相催化技术领域，具体涉及一种用于CO和亚硝酸甲酯低压气相法合成碳酸二甲酯的嵌布纳米Pd粒子催化剂及其制备方法。

背景技术

碳酸二甲酯(英文名称Dimethyl Carbonate，简称DMC)，分子式C₃H₆O₃，结构式为(CH₃O)₂CO。鉴于DMC的低毒性，1992年已被欧洲各国列为无毒化学品之一，有“绿色基础化学原料”之称，被多个国际组织列为无毒溶剂，是一种符合现代“清洁工艺”要求的环保型有机化工原料，在农药、医药、塑料、染料、涂料和新材料等领域具有较广阔的应用前景，被誉为21世纪有机合成的一个“新基石”。DMC无毒、具有优良的溶解性能，其熔、沸点范围窄，表面张力大，粘度低，介质界电常数小，同时具有较高的蒸发温度和较快的蒸发速度，作为绿色溶剂可替代氟利昂、三氯甲烷、三氯乙烯、苯和二甲苯等；DMC结构中含有羰基官能团，可作为羰基化剂代替剧毒和高腐蚀性副产物的光气，合成碳酸衍生物，如聚碳酸酯(PC)和异氰酸酯等。DMC结构中含有甲基和甲氧基官能团，可作为甲基化剂代替高毒化合物硫酸二甲酯和使产品质量低的氯甲烷合成苯甲醚和四甲基醇铵等。鉴于DMC含氧量高(53％)、蒸汽压低(20℃，5.6×10³Pa)、辛烷值高、无相分离、低毒和快速生物降解性等特性，可比甲基叔丁基醚(MTBE)的使用量少4.5倍，优良的辛烷值提高能力，成为替代MTBE的最有潜力的汽油添加剂之一。另外，还有合成药物如环丙沙星和农药中间体如碳酸二苯酯等用途。

目前，合成碳酸二甲酯的主要合成路线有：光气路线、一氧化碳路线、二氧化碳路线和尿素路线等。一氧化碳路线又分为甲醇液相氧化羰化法和甲醇气相氧化羰化法以及亚硝酸酯法。其中亚硝酸酯法反应条件温和，无甲醇和DMC的分离(甲醇‐水‐DMC共沸物)问题，能耗大为降低，还具有DMC收率高、产品质量好、单位体积设备生产能力大和催化剂寿命增长等优点。此法分两步进行，反应原理是:采用第一步由NO、氧气和甲醇生成亚硝酸甲酯作为中间介质,第二步是关键步骤，通过气相亚硝酸甲酯的氧化羰基化反应合成碳酸二甲酯。