[发明专利]一种碳酸二甲酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳酸二甲酯的制备方法，属于化工技术领域。 

背景技术

碳酸二甲酯是近年来受到国内外广泛关注的环保型化工产品。由于其分子中含有CH₃-、CH₃O-、CH₃O-CO-、-CO-等多种官能团，因而具有良好的反应活性，可以在诸多领域替代光气、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲酸甲酯等剧毒或致癌物进行羰基化、甲基化、甲酯化及酯交换等反应生成多种重要高附加值的精细化学品，在医药、农药、合成材料、染料、润滑油添加剂、食品增香剂、电子化学品等领域获得广泛应用。另一方面，其非反应性用途如溶剂、溶媒和汽油添加剂等也正在或即将实用化。 

碳酸二甲酯具有优良的溶解性能，不但与其他溶剂的相溶性好，还具有较高的蒸发温度及蒸发速度快等特点，可以作为低毒溶剂用作涂料溶剂和医药行业用的溶媒等。碳酸二烷酯分子中的氧含量高达53%，亦有提高辛烷值的功能，因此，碳酸二甲酯作为最有潜力的汽油添加剂而备受国内外注目。 

二甲醚是一种用途广泛的产品，主要作为冷冻剂、溶剂、萃取剂、气雾剂的抛射剂和燃料等。二甲醚具有石油液化气相似的蒸汽压，可作为民用燃料使用。二甲醚十六烷酯高，是柴油发动机的理想代用燃料，而且汽车尾气污染物排放量低。二甲醚作为燃料使用是二甲醚应用潜在的巨大市场。此外，二甲醚的化学用途也十分广阔。 

发明内容

本发明的目的是提供一种以清洁、无毒、环保、廉价的二甲醚和二氧化碳作为原料，制备过程反应速率快，转化率、选择性及产品收率高的碳酸二甲酯的制备方法；本方法制得的碳酸二甲酯无毒、可生物降解、使用性能优良、应用范围广泛。 

本发明的方法如下： 

将二甲醚与二氧化碳按摩尔比1:4-10，在氧化镁-氧化锌复合稀土氧化物催化剂上进行反应，催化剂用量为二甲醚的0.5-5wt%，反应温度为95~105℃，压力7.5~8.5MPa，二甲醚与超临界液体CO₂直接合成碳酸二甲酯，其反应方程式如下： 

所述氧化镁-氧化锌复合稀土氧化物催化剂采用共沉淀法制备，将1mol/L Mg(NO₃)₂和1mol/L Zn(NO₃)₂混合溶液，搅拌升温至45℃，缓慢加入1mol/L的Na₂CO₃溶液，控制时间约30min，调pH值至8-9，保持45℃老化2h，静置、过滤、洗涤，110℃干燥12h，采用浸渍的方法，将1mol/L的硝酸镧、硝酸铈浸渍在干燥后的物料上，浸渍12小时，110℃干燥3h，500℃下焙烧3h；其中Mg:Zn的摩尔比为1-4:1，稀土氧化物的质量百分比为0.1-1%。 

本发明优点是：利用二甲醚与CO₂直接生成碳酸二甲酯，工艺简单，易实现产业化生产；制备过程反应速率快，转化率、产品收率高；利用了温室气体CO₂，减少了环境污染；本发明的反应过程在热力学上十分有利，反应只生成碳酸二甲酯，没有其他副产物和水生成，是十分有工业应用价值的反应；制得的碳酸二甲酯无毒、可生物降解、使用性能优良、应用范围广泛。 

具体实施方式

本发明以二甲醚与超临界二氧化碳液体为原料，在以氧化镁-氧化锌复合稀土氧化物催化剂上，在一定的反应温度、反应压力下直接合成碳酸二甲酯。 

实施例1 

1、催化剂的制备 

氧化镁-氧化锌复合稀土氧化物（优选氧化镧、氧化铈）催化剂： 

采用共沉淀法制备，将1mol/L Mg(NO₃)₂和1mol/L Zn(NO₃)₂混合溶液，搅拌升温至45℃，缓慢加入1mol/L的Na₂CO₃溶液，控制时间约30min，调pH值至8-9，保持45℃老化2h，静置、过滤、洗涤，110℃干燥12h。采用浸渍的方法，将1mol/L的硝酸镧、硝酸铈浸渍在干燥后的催化剂上，浸渍12小时，110℃干燥3h，500℃下焙烧3h。其中Mg:Zn的摩尔比为2:1。稀土氧化物的质量百分比为0.5%。 

2、碳酸二甲酯的制备：