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ZnO 催化尿素与乙二醇醇解反应制备碳酸乙烯酯

2020-07-13王陇豫罗国华戴晓兵

化学反应工程与工艺 2020年6期
关键词:催化剂

王陇豫,徐 新,2,罗国华,2,戴晓兵

1.北京石油化工学院化学工程学院,北京 102617;

2.燃料清洁化及高效催化减排技术北京市重点实验室,北京 102617;

3.珠海市赛纬电子材料股份有限公司,广东 珠海 519000

碳酸乙烯酯(EC)是一种用途十分广泛的绿色化工产品[1],其液相状态下具有良好的溶解性,因而是一种性能优异的有机溶剂。同时,由于碳酸乙烯酯的偶极矩高达4.9 D,常作为锂电池的高渗透电解质主要成分[2]。另外,碳酸乙烯酯也是生产聚碳酸酯[3]和碳酸二甲酯[4]的主要原料。目前,EC 的合成方法主要有CO2和环氧乙烷环加成法和光气法等[5]。光气法所用原料由于存在剧毒,且对环境污染大,设备腐蚀严重,因而已被淘汰;CO2和环氧乙烷加成法是目前生产EC 的主流工艺,但由于反应条件苛刻,生产成本相对较高,且存在催化剂与产物分离难的问题[6],因而该工艺市场竞争优势并不明显。

近年来,采用尿素(urea)与乙二醇(EG)通过催化醇解制备EC 的工艺,由于具有原料价廉易得、反应条件温和和EC 收率高等优点而备受关注[7-9]。目前尿素醇解法所用的催化剂多为单金属氧化物[10-12]和复合多金属氧化物[13-14]催化剂。Speranaza 等[15]首次报道了以有机锡作为催化剂催化尿素与乙二醇催化醇解合成EC 的反应,但反应过程中尿素分解严重,EC 收率仅有60%。Li 等[16]发现在尿素醇解法制备合成碳酸亚烃酯的反应中,ZnO 表现出良好的催化性能,能显著提高碳酸亚烃酯产物的收率。目前,以ZnO 为催化剂催化1,2-丙二醇与尿素合成碳酸丙烯酯的研究相对较多[17-18],而催化尿素与乙二醇醇解制备碳酸乙烯酯的研究则较少。……

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