[发明专利]连续制备碳酸二烷基酯的方法

说明书

交叉参考的相关申请

本申请要求2010年10月26日申请的德国专利申请No.102010042936.8的优先权，其在此以其全部引入，作为用于全部它的有用目的之参考。

发明背景

本发明的领域涉及连续的方法，用于在制备碳酸二烷基酯中，通过环状碳酸亚烷基酯（cyclic alkylene carbonate）(例如碳酸亚乙基酯或者碳酸亚丙基酯)与烷基醇的催化的酯交换反应，来净化碳酸二烷基酯/烷基醇混合物。为了提高碳酸二烷基酯的产品品质，选择碳酸二烷基酯净化塔的运行参数是关键的，目的是减少不想要的副产物例如烷氧基醇和脂肪族碳酸酯醚的形成。

烷氧基醇是由环氧烷与烷基醇反应来形成的。

脂肪族碳酸酯醚是由烷氧基醇与碳酸二烷基酯的反应形成的。

这种碳酸酯醚(其通常具有高于烷基醇的沸点)保留在碳酸二烷基酯中。当该碳酸二烷基酯在进一步的加工阶段中与芳香族单羟基化合物反应以产生碳酸二芳基酯时，该脂肪族碳酸酯醚进一步反应以产生芳香族碳酸酯醚。在碳酸二芳基酯与芳香族二羟基化合物随后的产生芳香族聚碳酸酯的反应中，该芳香族碳酸酯醚导致了聚碳酸酯的产品性能的劣化，并且对于分子量(在相同反应条件下，该分子量在该芳香族碳酸酯醚存在下比在其不存在时低)和聚合物的颜色二者具有不利的影响。

由环状碳酸亚烷基酯和烷基醇来制备碳酸二烷基酯(在其中同时形成了作为副产物的亚烷基二醇)是已知的，并且已经被多次描述。US6930195 B2将这种催化的酯交换反应描述为二阶段平衡反应。在第一反应阶段，该环状碳酸亚烷基酯与醇反应产生作为中间体的碳酸羟烷基酯。该中间体然后在第二反应阶段中在醇帮助下转化成产物：碳酸二烷基酯和亚烷基二醇。

对于工业上进行的碳酸二烷基酯制备方法来说，已经发现使用反应性蒸馏塔(在下文中也称作酯交换塔)是特别有利的，其已经尤其描述在EP530615 A1，EP569812 A1和EP1086940A1等中。在EP569812 A1中，将环状碳酸亚烷基酯连续引入到该酯交换塔的上部，将包含碳酸二烷基酯的烷基醇引入该酯交换塔的中部或者下部。另外，在包含碳酸二烷基酯的烷基醇的引入点的下面，引入了实质上纯净的烷基醇。在本发明上下文中，当某物质包含小于2重量%，优选小于1重量%的杂质时，它被称作是实质上纯净的。将高沸点化合物（high boiler）混合物(其包括所制备的作为副产物的亚烷基二醇)连续在该酯交换塔的底部抽出。将低沸点化合物（low boiler）混合物(其包括所制备的碳酸二烷基酯)在该酯交换塔的顶部作为碳酸二烷基酯-烷基醇混合物抽出，并且进行进一步的净化步骤。

该用于碳酸二烷基酯-烷基醇混合物的净化的蒸馏塔在更高的压力下运行，这样具有较低碳酸二烷基酯含量的另外的碳酸二烷基酯-烷基醇混合物可以从该塔的顶部抽出。在这种净化塔的底部获得了作为主产物的碳酸二烷基酯。

对于开发用于碳酸二烷基酯的有经济吸引力的制备方法来说，许多因素起到了重要作用。大部分的文献源涉及到反应参数，例如所述方法的转化率、选择性、产物纯度或者能量效率(例如EP1760059 A1，EP1967242 A1和EP1967508 A1)。不经常对在碳酸二烷基酯净化塔中副产物形成的影响因素进行了考察，即使这些因素对于所述方法的经济吸引力产生了不小程度的作用。所以，在本发明中，引入了用于降低碳酸二烷基酯净化塔中副产物形成的手段。

EP1760059 A1描述了方法，该方法用于使用均相催化剂，由碳酸亚烷基酯和烷基醇来制备碳酸二烷基酯和亚烷基二醇。该反应在蒸馏塔(酯交换塔)中进行。在该塔的顶部，抽出由碳酸二烷基酯和烷基醇组成的混合物，并且送到蒸馏塔来分离这种混合物(碳酸二烷基酯净化塔)。在该塔的底部，再抽出净化的碳酸二烷基酯。此碳酸二烷基酯包含脂肪族碳酸酯醚，其取决于供给到该酯交换塔中的碳酸亚烷基酯中的环氧烷的浓度。该碳酸亚烷基酯是通过环氧烷与二氧化碳的反应来制备的。在该制备碳酸亚烷基酯的方法结束时，已经发现该碳酸亚烷基酯仍然包含少量的环氧烷。在该制备碳酸二烷基酯和亚烷基二醇的方法中，已经发现碳酸亚烷基酯中存在的环氧烷越多，净化的碳酸二烷基酯中的脂肪族碳酸酯醚的浓度越大。

已经发现该净化的碳酸二烷基酯中的脂肪族碳酸酯醚的浓度可以通过仅仅降低碳酸亚烷基酯中的环氧烷的含量来降低，其必须依靠碳酸亚烷基酯制备中复杂的设备来确保，例如通过使用后反应器或者附加的蒸馏来确保。

因此这里需要净化碳酸二烷基酯的方法，其适于降低在相同纯度的碳酸二烷基酯下脂肪族碳酸酯醚的含量，而不需要附加的设备复杂性。