[发明专利]一种采用管道连续反应器制备碳酸甲乙酯的方法

说明书

本发明公开了一种采用管道连续反应器制备碳酸甲乙酯的方法，该方法以二氧化碳、甲醇和乙醇为原料通过管道连续催化反应器制备碳酸甲乙酯，然后通过精馏分离提纯碳酸甲乙酯及副产物碳酸二乙酯。该方法的碳酸甲乙酯综合选择性高达到80～90％，获得的碳酸甲乙酯达到电子级纯度。

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉一种采用管道连续催化反应器制备碳酸甲乙酯的方法。

背景技术

碳酸甲乙酯(Methyl Ethyl Carbonate，简称MEC)，无色透明液体，是一种优良的溶剂，碳酸甲乙酯由于其分子结构中同时具有甲基和乙基，所以其兼有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)的特性，可与醇、酯、酚以及胺等反应，适用于多种有机反应。而且由于碳酸甲乙酯的粘度小，介电常数高，对锂盐的溶解性强，因此其是一种优良的锂离子电池电解质溶剂，能够提高电池的能量密度和放电容量，更能够提高电池的安全性能以及使用寿命。除此之外，良好的低温使用性能也是其作为电解液的优势。

现有制备碳酸甲乙酯的技术路线有很多，主要有光汽发、氧化羰化法、酯交换法三种，目前国内通常采用酯交换法来合成碳酸甲乙酯，而酯交换法合成碳酸甲乙酯又分为以下几种：碳酸二乙酯与甲醇酯交换、碳酸二甲酯与乙醇酯交换、碳酸二甲酯与碳酸二乙酯交换。

目前，所有的碳酸甲乙酯合成方法中主要以酯交换法为主流合成路线，但酯交换法的原料碳酸二甲酯需通过碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯经过甲醇酯交换来合成，而碳酸乙烯酯又需要通过环氧乙烷和二氧化碳反应来制备，上述反应路线需分段进行，各个阶段反应物转化率及产物选择性低，同时由于各个阶段都需要对各产物进行复杂精馏分离操作，工业生产过程能耗大，运行成本增加。醇酯交换法反应从最初原材料到产品，流程长，收率不高。

通过对比分析以及实际生产经验发现碳酸甲乙酯的合成目前存在以下问题：

1)从甲醇、乙醇等原料至碳酸甲乙酯产品的合成路线较长，反应物转化率及产物选择性低；

2)各阶段产物均需进行复杂精馏分离，能耗高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用管道连续催化反应器制备碳酸甲乙酯的方法，该方法以二氧化碳、甲醇和乙醇为原料通过管道连续催化反应器制备碳酸甲乙酯，然后通过精馏分离提纯碳酸甲乙酯及副产物碳酸二乙酯和碳酸二甲酯。该方法的碳酸甲乙酯综合选择性高达到80～90％，获得的碳酸甲乙酯达到电子级纯度99.9％以上。

为实现本发明的目的，提供如下实施方案：

在一实施方案中，本发明一种采用管道连续反应器制备碳酸甲乙酯的方法，包括以下过程：

1)将二氧化碳、甲醇、乙醇加入到管道反应器中，在催化剂存在下进行连续反应，得到反应混合物，所述催化剂由三氧化二铝、磷酸锆、氧化铈和镍组成，其中，甲醇与乙醇的质量比为0.9～1.2:1.1～1.5，二氧化碳与甲醇和乙醇总量的质量比为3～5:2～3；

2)将反应混合物加入到精馏塔精馏，分离出产物碳酸甲乙酯和副产物碳酸二乙酯。

上述本发明的方法，过程1)中，所述催化剂组成重量比：三氧化二铝：磷酸锆：氧化铈：镍＝0.4～0.6:0.2～0.3:0.15～0.2:0.1～0.2，更优选为0.5:0.2:0.2:0.1或0.4:0.3:0.2:0.1，管道的压力为3～5Mpa，反应温度90～150℃，未反应完的CO₂从管道反应器出来后经净化后返回到管道反应器中继续参加反应。本文中“管道反应器”又称“管道连续反应器”或管道连续催化反应器。

在上述实施方案中，本发明的方法，所述精馏包含：

a)将反应混合物输入到第一精馏塔中精馏，第一精馏塔塔底采出物输入到第二精馏塔再精馏，塔顶馏出物即为碳酸甲乙酯，塔底采出物流为碳酸二乙酯；