[发明专利]一种长寿命固体碱催化合成碳酸甲乙酯的方法

说明书

一种长寿命固体碱催化合成碳酸甲乙酯的方法，涉及一种合成碳酸甲乙酯的方法，本发明均相沉积的方法制备同时具有强碱活性中心以及L酸催化活性中心的介‑微孔复合固体催化材料，用于高效催化催化碳酸二甲酯和碳酸乙醇合成碳酸甲乙酯。采用尿素水解法制备复合载体及负载碱性或酸碱两性金属氧化物，以金属硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐中的单一溶液或几种的混合盐溶液为活性组分的来源制备负载型金属催化剂，用于固定床反应工艺，催化活性基本不变，碳酸甲乙酯收率保持在50%左右。采用尿素水解法制备的负载型金属催化剂活性中心分散度高，结晶度好，其催化效果优于浸渍或共沉淀法制备的催化催化材料。

技术领域

本发明涉及一种合成碳酸甲乙酯的方法，特别是涉及一种长寿命固体碱催化合成碳酸甲乙酯的方法。

背景技术

碳酸甲乙酯(ethylmethyl carbonate简称EMC),分子式C₄H₈O₃，分子量为104.1，无色透明液体，略有刺激性气味。熔点-55℃，沸点109℃，不溶于水，溶于醇、醚等有机溶剂，是一种不对称碳酸酯。由于同时含有甲基和乙基兼有碳酸二甲酯、碳酸二乙酯的特性，EMC也是特种香料和中间体的溶剂，用途十分广泛。随着锂离子电池行业的迅猛发展，有关电池的安全性、使用年限等要求越来越严格，给电池电解质行业的技术革新带来了挑战。目前国内合成的各种电解质溶剂在质量上很少能达到使用标准，电解质一般从国外进口，而最近的研究发现碳酸甲乙酯可以作为一种很好的锂离子电池的电解质，EMC介电常数大，粘度小，对锂盐溶解性强，具有良好的低温使用性能，EMC用作锂离子电池电解质的溶剂,能够显著提高锂离子传导的离子电导率，提高电池的能量密度和放电容量,能够使电池的寿命延长，安全性能题高，因而碳酸甲乙酯电解液在锂离子电池电解液行业中将具有不可替代的优势。但是锂离子电池对电解液的纯度要求很高，电解液中的杂质会对电池的电化学性能产生显著的影响，在国内EMC高昂的价格以及对其纯度的严格要求限制了它的应用,因此开发一种低成本、高纯度的EMC合成方法,是EMC得以广泛使用的关键，而要做到降低生产成本，提高产品纯度，其关键还是在于开发一种高效、无污染且使用周期长的催化剂。

目前EMC的合成方法主要有三种：光气法、氧化羰基化法和酯交换法。

（一）光气法

光气法是以光气与甲醇/乙醇为原料合成碳酸甲乙酯的过程，该法合成碳酸甲乙酯反应副产物较多（主要副产物是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、氯甲酸甲酯、氯甲酸乙酯），操作困难，同时反应过程中产生强腐蚀性的氯化氢，要求设备具有耐腐蚀性，增加了设备投资。光气具有剧毒性，对操作人员的身体健康造成巨大危险，并且该法 碳酸甲乙酯产率较低，因此已被逐渐淘汰。

（二）氧化羰化法

氧化羰化法是以一氧化碳、氧气、甲醇和乙醇为原料，在一定温度和压力并且在催化剂存在条件下，合成碳酸甲乙酯。该方法产物碳酸甲乙酯选择性低，产物中含有多种碳酸酯和醇类的混合物，可形成共沸体系，产品的分离提纯困难。

（三）酯交换法

在酯交换法合成碳酸甲乙酯的研究中，已报道的方法有以下三种：

1、氯甲酸甲酯和乙醇酯交换法：缺点是使用了毒性较高的氯甲酸甲酯，同时反应产生腐蚀性的氯化氢气体，对设备要求较高。

2、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯酯交换法：文献报道采用负载在氧化铝上的负载型金属氧化物如SnO₂/Al₂O₃、MoO₃/Al₂O₃、TiO₂/Al₂O₃等作为催化剂，其制备的催化剂金属氧化物的质量百分数为2%-30%，反应温度50-100℃，常压下进行2-48 h，碳酸甲乙酯收率为43.6%。该路线的优点在于反应工艺简单，无环境污染，但缺点是反应时间长，现阶段报道的催化剂活性较低。