[发明专利]一种二氧化碳和甲醇直接制备碳酸二甲酯的方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的方法，将烯烃、二氧化碳、甲醇、催化剂加入反应釜中，在一定温度、压力下进行反应，通过烯烃水合反应与二氧化碳甲醇反应相耦合，同时制备烯烃水合产品(醇)及碳酸二甲酯的工艺，路线清洁、环保。快速除去反应体系中的水，提高反应效率，实现由二氧化碳和甲醇高效制备碳酸二甲酯。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的方法，属于化学化工领域。

背景技术

碳酸二甲酯(DMC)是一种重要的有机化工中间体，可用于生产聚碳酸酯、异氰酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯二醇等多种化工产品。由于DMC无毒，其还是环保的溶剂、汽油添加剂、甲基化试剂或羰基化试剂，还可以用来制备锂电池的电解液，在新能源汽车发展中扮演重要角色。此外，DMC还可作清洁剂、表面活性剂和柔软剂的添加剂。由于用途非常广泛，DMC被誉为当今有机合成的“新基石”。

目前DMC生产工艺主要包括：光气甲醇法、酯交换法(CN201410300187.7,CN201410677148.9)、尿素醇解法(CN201410585479.X)、甲醇氧化羰基化法(CN201510257233.4)、二氧化碳和甲醇反应法(CN201310103111.0)，由于酯交换法生产工艺反应条件温和，生产过程不腐蚀设备，产品纯度高，因此酯交换法工艺得到大规模的发展，目前产能之和约占总量的90％以上，也是我国DMC生产的主流工艺。尽管如此，酯交换法仍存在以下弊端：所需原料环氧丙烷不宜长途运输，副产品1,2-丙二醇由于纯度问题销售困难。

采用CO₂和甲醇为原料，通过非还原转化的方式，利用醇类羧化反应合成碳酸二甲酯技术是近年来备受关注的绿色合成新路径(CN 201911150805.3)。该技术的优点是原料来源广、成本低，反应的原子利用率高达83％且仅副产水，无论从环境保护的角度还是从资源循环利用的角度而言，都具有重要的理论及现实意义。由于反应受到严重的热力学限制，为了提高反应转化率，现有的方法必须在反应系统中引入额外的化学脱水剂，如：二环己基碳二亚胺、二甲氧基丙烷、原甲酸三甲酯、苯乙氰等。然而脱水剂的分离和再生成本非常高。开发低成本、高效率的脱水方法，并是通过二氧化碳和甲醇直接制备碳酸二甲酯路线工业化的关键。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种二氧化碳和甲醇制备碳酸二甲酯的方法，将含有烯烃、二氧化碳和甲醇的原料与催化剂接触，于密闭容器中反应，得到含有碳酸二甲酯的产物；

所述烯烃选自乙烯、丙烯、异丁烯或环己烯中的至少一种。

所述反应的温度为80～200℃；

所述反应的压力为1～10MPa。

所述催化剂选自类水滑石催化剂；

所述催化剂包括二价金属阳离子和三价金属阳离子；

所述二价金属阳离子选自Ni²⁺、Mg²⁺、Co²⁺、Zn²⁺或Cu²⁺中的至少一种；

所述三价金属阳离子选自Ce³⁺；

所述二价金属阳离子与所述三价金属阳离子的摩尔比为1.0～4.0:1。

所述三价金属阳离子还包括Al³⁺或Fe³⁺中的至少一种；

所述Ce³⁺的摩尔量占所述三价金属阳离子的总摩尔量的10％～80％。

所述催化剂的制备方法至少包括以下步骤：

将金属阳离子前驱体与水混合得到混合溶液I；

将沉淀剂与水混合得到混合溶液II；