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以1,2-丙二醇为循环剂的尿素醇解合成碳酸二甲酯催化反应精馏研究

2022-03-21安华良曲雅琪赵新强王延吉

洁净煤技术 2022年1期
关键词:催化剂

安华良,曲雅琪,刘 震,赵新强,王延吉

(1.河北工业大学 化工学院 ,天津 300130; 2.河北工业大学 河北省绿色化工与高效节能重点实验室,天津 300130)

0 引 言

在国家“双碳”战略大方向的指引下,碳酸酯产业将迎来新一轮的发展机遇。碳酸二甲酯(DMC)作为一种重要的绿色化学品,因其独特的化学和物理性质被广泛应用于各个领域,如可替代光气、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲酸甲酯等有毒物质进行羰基化、甲基化及酯交换等反应[1-3],作为电解液的主要溶剂应用于电池领域。此外,由于其含氧量高、毒性低、生物降解性好,也是一种潜在的汽油添加剂[4]。在“双碳”背景下,锂电池作为清洁能源,其市场需求会进一步扩充,DMC的需求也会随之增加。

DMC的合成方法包括光气法[5]、酯交换法[6]、尿素醇解法[7]、甲醇与CO2直接合成法[8]和甲醇的氧化羰基化法[9]。其中,碳酸丙烯酯(PC)与甲醇的酯交换反应,因其DMC产率高、反应条件温和、设备投资小等优点而成为我国工业生产DMC的主要方法。然而,PC来源于石油,且在其生产过程中会伴生大量1,2-丙二醇(PG),导致原料利用率偏低,这与我国“富煤少油”的能源现状相悖。尿素醇解法根据反应历程不同可分为直接法和间接法[10],该方法的主要原料为煤炭,故大力发展尿素醇解合成DMC,既有利于节约化石燃料,又可为延伸我国传统煤化工产业链起到引领和示范作用。但直接法制备DMC,受热力学限制使得DMC收率较低;间接法虽DMC收率较高,但后续产物分离能耗大大增加[11]。

为了解决上述问题,笔者课题组于2004年提出了以脂肪族二元醇为循环剂的尿素醇解合成DMC的思路[12],包括以PG为循环剂的尿素醇解合成DMC的集成反应路线[13]。……

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