碳酸二甲酯的合成

一．產(chǎn)品介紹碳酸二甲酯(Dimethylcarbonate，簡稱為DMC)是無毒無公害的主要化工原料和產(chǎn)品之一，化學(xué)式CH3OCOOCH3，分子量為90.08，常溫下為透亮液體，略帶DMC毒性很小，對(duì)金屬根本DMCDMC分子中含有羰基、甲基、甲氧基等基團(tuán)，具有良好的反響性能，可代替劇毒的光氣、硫酸21世紀(jì)有機(jī)合成領(lǐng)域的基塊”。二．主要用途DMC是一種重要的有機(jī)合成中間體，其構(gòu)造中含有甲基、甲氧基、羰基、甲，生成很多重要的化工產(chǎn)品。DMC可代替有毒的硫酸二甲酯作甲基化劑，制備(TMAH)等光電子產(chǎn)品。另外，由于DVD等高檔視聽產(chǎn)品的普及，光盤需求量大幅提高，對(duì)以DMCDMC用量會(huì)大幅上升。DMC還可用于生產(chǎn)烯丙基二甘醇碳酸酯(ADC)。ADC是一種性能優(yōu)異的(苯、甲苯)作涂料、油漆的溶劑，也可代替甲基叔丁基醚作汽油添加劑。DMC的53％，且辛烷值高，可用作汽油添加劑，以增加汽油含氧量，提高燃燒效率，降低毒性尾氣排放，這些方面都要優(yōu)于MTBE。DMC還是與環(huán)境友好的“綠色化合物”，隨著世界各國對(duì)環(huán)境污染的日益重視，利用DMC的特性及將其作為合成中間體開發(fā)綠色化工產(chǎn)品，有著巨大的吸引力和市場潛力。代替光氣作羰基化劑面臨巨大的環(huán)保壓力，因此將會(huì)漸漸被淘汰；而DMC〔CH3O-CO-OCH3〕具有類似DMC物，副產(chǎn)物為甲醇，因此DMC可以代替光氣成為一種安全的反響試劑合成碳酸衍生物，如氨基甲酸酯類農(nóng)藥、聚碳酸酯、異氫酸酯等，其中聚碳酸酯將是DMC需求量最大的領(lǐng)域，據(jù)推測2023年80%以上的DMC將用于生產(chǎn)聚碳酸酯。代替硫酸二甲酯作甲基化劑由于與光氣類似的緣由，DMS〔CH3O-SO-OCH3〕DMC的甲基碳受到氫核攻擊時(shí)，其烷基-氧鍵斷裂，同樣生成甲基化產(chǎn)品，而且使用比DMS農(nóng)藥產(chǎn)品等。低毒溶劑DMC具有優(yōu)良的溶解性能，其熔、沸點(diǎn)范圍窄，外表張力大，粘度低，介質(zhì)1可以看出，DMC不僅毒性小，還具有閃點(diǎn)高、劑。汽油添加劑、無相分別、低毒和快速生物降解性等性質(zhì)，使汽油到達(dá)同等氧含量時(shí)染地下水源的缺點(diǎn)，因此DMC將成為替代MTBE的最有潛力的汽油添加劑之一。在2023年美國化學(xué)會(huì)會(huì)議上，我國天津大學(xué)的無污染、低本錢生產(chǎn)汽油添加劑DMC的技術(shù)成為本次會(huì)議最受矚目的三大制造之一，這說明白DMC作為汽油添加劑的優(yōu)勢已經(jīng)被廣泛認(rèn)同。三．目前的生產(chǎn)方法或原理比較DMC1918高，光氣法已經(jīng)被淘汰。自20世紀(jì)80年月開頭，對(duì)于DMC生產(chǎn)工藝的爭論開頭受到普遍的關(guān)注，據(jù)MichaelA.Pacheco和ChristopherL.Marshall的統(tǒng)計(jì)，有關(guān)DMC生產(chǎn)工藝的專利自1980－1996年就超過了200項(xiàng)。20世紀(jì)80年月初，意大利的EniChem公司實(shí)現(xiàn)了以CuCl為催化劑的由甲醇氧化羰基化合成DMC工藝的商業(yè)化，這是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的非光氣合成DMC的工因此其單程轉(zhuǎn)化率僅為20%。在20世紀(jì)90年月，DMC合成工藝的爭論得到了快速的進(jìn)展：日本的Ube對(duì)EniChem公司甲醇氧化羰基化合成DMCNO酯交換生產(chǎn)DMC的工藝，此工藝聯(lián)產(chǎn)乙二醇，于1992年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，此工藝被產(chǎn)聯(lián)合進(jìn)展可降低本錢，此工藝有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。DMC爭論開發(fā)的重點(diǎn)工藝照舊是氧化羰基化法和酯交換法，典型的氧化羰基化法包括ENI液相法、Dow氣相法和UBE常壓氣相法，而通常的酯交換工藝是由碳DMC并以DMC為原料生產(chǎn)PC降低投資和操作費(fèi)用，與氧化羰基化工藝相比，每噸PC生產(chǎn)本錢降低300美元；此工藝?yán)昧藴厥倚?yīng)氣體二氧化碳，是一種環(huán)境友好工藝，可以削減10%碳化中試階段，有待于工藝流程的進(jìn)一步簡化和催化劑的優(yōu)化方可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。四．碳酸二甲酯的合成光氣醇鈉法、甲醇酯交換法、二氧化碳直接合成法、尿素直接醇解法、尿素間接法有如下特點(diǎn)：原料廉價(jià)易得；工藝簡潔，易于操作；反響產(chǎn)生的氨氣可以回收利用，對(duì)環(huán)境友好，綠色無污染；-DMC-水簡單體系的分別問題，使后續(xù)分別提純簡潔化，節(jié)約投資。雖然反響其次步中G>0，在熱力學(xué)上為非自發(fā)反響，但可以通過提高溫度，增大壓強(qiáng)來提高其轉(zhuǎn)化率。由試驗(yàn)可知反響溫度在185℃，壓力1.2MPa100%，碳酸二甲酯的選擇性大于98%，DMC50%。1-反響精餾塔；2-共沸精餾塔；3-換熱器；4-膜分別器；5-冷凝器；萃取精餾塔；7-萃取劑回收塔；8-DMC精制塔；9-甲醇精制塔。圖1流程示意圖流程簡介在1DMC精餾DMC和甲醇混合物經(jīng)過2DMC共沸物再經(jīng)過4DMCDMC的濃度可達(dá)40%，再經(jīng)過分別車間提純。6號(hào)為萃取精餾塔，承受鄰二甲苯為萃取DMC產(chǎn)物再經(jīng)過78號(hào)DMC精制塔最終得到含量為99.9%的DMC產(chǎn)品。反響條件及能耗ZnO-La2O3，用量占尿素養(yǎng)量的27%；反響原料:甲醇尿素15.85:1進(jìn)料；:185℃，1.2MPa；反響工藝:反響精餾；尿素單耗：695.68kg/tDMC；甲醇單耗：754.56kg/tDMC；能耗:3t水蒸氣/tDMC反響主要設(shè)備催化劑的比較與選擇通過比較與分析ZnO2-La2O3催化劑用于乙醇脫氫法生產(chǎn)有如下特點(diǎn)：ZnO2-La2O3價(jià)格相比與有機(jī)錫廉價(jià)，并且簡潔與產(chǎn)品分別，分別后的ZnO2-La2O3可以再次烘培可以重復(fù)利用；催化劑不含有毒元素；因此，我們選擇ZnO2-La2O3流程特色難等限制其進(jìn)展的諸多問題。圖2碳酸二甲酯合成分解