[发明专利]基于二氧化碳原料的碳酸丙烯酯制备方法

说明书

本发明涉及碳酸丙烯酯制备方法领域，公开了一种基于二氧化碳原料的碳酸丙烯酯制备方法，包括以下步骤：在130℃～150℃的温度条件下，以及1.5MPa～1.8MPa的压力条件下，将环氧丙烷、二氧化碳、催化剂及助催化剂通入至反应塔内，发生环加成反应后，得到含酯气液混合物；将含酯气液混合物通入至分离器内，进行气液分离操作，得到混合气体及含酯混合液；将含酯混合液通入至蒸馏塔内，进行蒸馏操作，得到碳酸丙烯酯成品及循环催化浓缩液，其中，循环催化浓缩液包括催化剂及助催化剂。本方法通过催化剂与助催化剂的协同催化，能够加快二氧化碳的C‑O双键断裂速度，更好的起到了催化效果，使反应更加迅速高效，从而提高环氧丙烷转化率。

技术领域

本发明涉及碳酸丙烯酯制备方法领域，特别是涉及一种基于二氧化碳原料的碳酸丙烯酯制备方法。

背景技术

自工业革命以来，化石燃料被大量使用，在其燃烧加工过程中排放过多的二氧化碳，二氧化碳被认为是一种温室气体，是造成全球温室效应的主要来源之一，因此减少二氧化碳的排放或对二氧化碳加以综合利用对减轻全球温室效应具有重要意义。

将二氧化碳转化为有机碳酸酯是减少二氧化碳排放的有效途径之一，目前产物有环状碳酸酯，非环状碳酸酯和聚碳酸酯三大类，其中二氧化碳和环氧丙烷合成碳酸丙烯酯是用途广泛的领域，生成的碳酸丙烯酯产品不仅是一种性能优良的溶剂，而且是一种重要的有机化工产品，在电池、纺织、印染、高分子合成领域都有广泛的应用。

传统的碳酸丙烯酯制备工艺是利用二氧化碳和环氧丙烷在环加成反应条件以及催化剂的催化下，反应生成碳酸丙烯酯。传统的碳酸丙烯酯制备工艺至少具有以下缺点：

1、催化剂是影响环氧丙烷的反应速度及转化率的重要因素，应用在碳酸丙烯酯制备方法的一般催化剂为溴化钾、溴化钠、碘化钠体等离子液，然而，一般催化剂的催化效果不佳，导致二氧化碳和环氧丙烷的反应速度较慢以及转化率较低。

2、二氧化碳和环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的反应，属于放热反应，降低温度和提高压力有利于向正反应方向进行，然而温度太低不利于二氧化碳、环氧丙烷和催化成分的活化，导致反应速率会变慢。由于液体催化剂的催化效果不佳，为了加快反应速率，只能采用偏高的反应温度及压力，一般采用的温度为250～300℃，压力一般控制在5～8MPa。然而，温度、压力偏高对设备、仪表的要求提高，设备投资增大，耗能较大，生产过程控制的危险性也增强。而且，反应温度过高、反应时间过长以及压力过高，会导致反应物在反应过程中容易分解或生成副产物，导致碳酸丙烯酯的生成率降低。

3、环加成反应后，碳酸丙烯酯与催化剂互溶，难以分离，导致制备的碳酸丙烯酯成品纯度较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种反应条件温和、催化效果好、环氧丙烷转化率高、碳酸丙烯酯成品纯度高的基于二氧化碳原料的碳酸丙烯酯制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于二氧化碳原料的碳酸丙烯酯制备方法，包括以下步骤：

在130℃～150℃的温度条件下，以及1.5MPa～1.8MPa的压力条件下，将环氧丙烷、二氧化碳、催化剂及助催化剂通入至反应塔内，发生环加成反应后，得到含酯气液混合物；

将所述含酯气液混合物通入至分离器内，进行气液分离操作，得到混合气体及含酯混合液；

以及0.01MPa～0.05MPa的压力条件下，将所述含酯混合液通入至蒸馏塔内，进行蒸馏操作，得到碳酸丙烯酯成品及循环催化浓缩液，其中，所述循环催化浓缩液包括所述催化剂及所述助催化剂。

在其中一种实施方式，所述环氧丙烷、所述二氧化碳、所述催化剂及所述助催化剂的质量比例为1:(1～3):(0.005～0.03):(0.005～0.03)。