[发明专利]制备碳酸丙烯酯的方法

说明书

本公开涉及一种制备碳酸丙烯酯的方法，该方法包括：a、使丙烯和氧化剂在第一催化剂的存在下进行第一反应，得到含有环氧丙烷的第一反应物，所述第一催化剂为钛硅分子筛催化剂；b、使步骤a中得到的所述第一反应物中的环氧丙烷与二氧化碳在第二催化剂的存在下进行第二反应，得到含有碳酸丙烯酯的第二反应物，所述第二催化剂至少部分为含有结构导向剂的分子筛催化剂。该方法具有节能环保、催化剂活性高、反应条件温和、碳酸丙烯酯选择性高等优点。

技术领域

本公开涉及一种制备碳酸丙烯酯的方法。

背景技术

碳酸丙烯酯不仅是性能优良的高沸点、高极性的非质子有机溶剂，还是重要的有机合成中间体。碳酸丙烯酯已广泛用作电容器和高能电池的电解液、脱硫脱碳溶剂、金属萃取剂、黏合剂和聚合物的增塑剂等；此外，碳酸丙烯酯还可用于合成碳酸二甲酯等重要的精细化工产品。

目前，碳酸丙烯酯的工业生产方法包括：光气法、酯交换法、氯丙醇法以及环氧丙烷与二氧化碳环加成法。其中，环氧丙烷与二氧化碳环加成法由于具有原子利用率高(100％)、过程简单和绿色环保等优点而逐渐成为主要的碳酸丙烯酯生产方法。

在环氧丙烷与二氧化碳环加成法合成碳酸丙烯酯工艺中，常用的催化剂有：(1)均相催化剂：季铵盐、季铵碱、有机膦化合物、有机金属化合物、碱金属或碱土金属卤化物等；(2)多相催化剂：金属氧化物或其混合物、分子筛、负载型催化剂等。

被广泛应用于炼油工艺和化工产品生产中的分子筛具有孔道规则而有序、比表面积大、结构稳定等优点。但在环加成法合成碳酸丙烯酯工艺中，分子筛的活性很差。因此，文献报道一般使用季铵盐、季铵碱或离子液体等对分子筛进行改性以提高其活性。如：中国专利CN102188999A报道3-氯丙基三甲氧基硅烷和离子液体N-甲基咪唑改性的Al-MCM-41分子筛在环氧丙烷与二氧化碳环加成反应中具有优异的性能，优化条件下，环氧丙烷转化率为96％，碳酸丙烯酯选择性为99％；中国专利CN1775356A报道氯丙基三甲氧基硅烷和季铵碱(四甲基氢氧化铵或四乙基氢氧化铵)改性的MCM-41分子筛可使98％的环氧丙烷转化为碳酸丙烯酯；中国专利CN101844090A报道咪唑类离子液体改性的MCM-41分子筛或SBA-15分子筛可在较温和的条件下使碳酸丙烯酯选择性达到100％；中国专利CN1151118C报道钾盐与A、X或Y型分子筛组成的混合催化剂可高效催化碳酸丙烯酯的合成，优化条件下，环氧丙烷转化率和碳酸丙烯酯收率分别可达98.8％和96.9％；张婧等(《催化学报》,29(7),2008:589-591)则将季铵盐功能化的钛硅分子筛直接用于催化丙烯氧化酯化合成碳酸丙烯酯，但碳酸丙烯酯的收率只有48％。

虽然使用季铵盐、季铵碱或离子液体等对分子筛进行改性可有效提高其在环加成法中的活性，但此法需经焙烧、改性、二次改性等步骤，所以将活性组分固载于分子筛外表面的方法存在能耗高、工艺复杂、环境不友好(改性中使用苯、甲苯等为溶剂)等缺点。因此有必要探索更加绿色环保、高效的分子筛催化剂，以开拓分子筛在环加成法制备碳酸丙烯酯中的应用。

发明内容

本公开的目的是提供一种制备碳酸丙烯酯的方法，该方法具有节能环保、催化剂活性高、反应条件温和、碳酸丙烯酯选择性高等优点。

为了实现上述目的，本公开提供一种制备碳酸丙烯酯的方法，该方法包括：

a、使丙烯和氧化剂在第一催化剂的存在下进行第一反应，得到含有环氧丙烷的第一反应物，所述第一催化剂为钛硅分子筛催化剂；

b、使步骤a中得到的所述第一反应物中的环氧丙烷与二氧化碳在第二催化剂的存在下进行第二反应，得到含有碳酸丙烯酯的第二反应物，所述第二催化剂至少部分为含有结构导向剂的分子筛催化剂。

可选地，步骤a中，所述丙烯和氧化剂的摩尔比为1：(0.1-5)，优选为1：(0.2-1)，所述丙烯与第一催化剂的重量比为(0.1-100)：1，优选为(0.2-10)：1。