一種碳酸丙烯酯的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳酸丙烯酯的制備，尤其涉及尿素與丙二醇工業(yè)合成制備碳酸丙烯酯。
【背景技術(shù)】
[0002]有機碳酸酯是一類低毒、污染小、用途廣泛的化學(xué)物質(zhì)，按結(jié)構(gòu)可分為環(huán)狀碳酸酯和直鏈碳酸二酯兩類。碳酸丙烯酯(簡稱PC)是環(huán)狀碳酸酯中應(yīng)用較為廣泛的一種，是一種性能優(yōu)良的尚沸點及尚極性有機溶劑和精細(xì)化學(xué)品合成中間體。由于PC對一氧化碳、硫化氫及某些有機硫具有較大親和力，而對氫氣、氮氣、一氧化碳、甲烷、氧氣等溶解度很小，可將其用于吸收天然氣和合成氨原料氣中的二氧化碳和硫化氫氣體。碳酸丙烯酯是一種穩(wěn)定的電池電解液，可以承受惡劣條件下的光、熱及化學(xué)變化。它還是抽提石油組分、生漆、增塑劑等難溶物的良好溶劑，在石油化工領(lǐng)域和紡織印染工業(yè)得到較好的應(yīng)用。同時，也是酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯的原料。近年來，國內(nèi)很多尿素生產(chǎn)廠家采用碳酸丙烯酯作為尿素脫碳溶劑，碳酸丙烯酯的需求量大為增加。
[0003]碳酸丙烯酯的合成方法包括光氣法、酯交換法、氯丙醇法、環(huán)氧丙烷與二氧化碳合成法、丙烯與二氧化碳合成法和尿素醇解法等。其中，光氣法和0)2與環(huán)氧丙烷合成法是目前國內(nèi)外工業(yè)上常用的方法。尿素和丙二醇(PG)醇解合成PC是目前國內(nèi)外正處于研宄探索的一條路線，此過程具有反應(yīng)條件溫和、操作安全、原料安全、對環(huán)境負(fù)面影響小等優(yōu)點，但目前對此方法的研宄還相對較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明中的目的在于提供一種以清潔、無毒、環(huán)保、廉價的尿素和丙二醇作為原料，制備過程反應(yīng)速率快，轉(zhuǎn)化率、選擇性及產(chǎn)品收率高的碳酸丙烯酯的制備方法。
[0005]本發(fā)明的方法如下:
1)將尿素與1，2-丙二醇按摩爾比1:1-6加入高壓釜中，在氧化鎂-氧化鋅復(fù)合稀土氧化物催化劑上進行反應(yīng)，催化劑用量為尿素的l_3wt%，攪拌升溫，反應(yīng)溫度為120-180°C，反應(yīng)時間為0.5-4h，反應(yīng)完畢后停止攪拌，冷卻至室溫，釜液經(jīng)蒸餾分離即得產(chǎn)物碳酸丙烯醋；
2)所述氧化鎂-氧化鋅復(fù)合稀土氧化物催化劑采用共沉淀法制備，將lmol/LMg(NO3)2和lmol/L Zn (NO3) 2混合溶液，攪拌升溫至45°C，緩慢加入lmol/L的Na 2C03溶液，控制時間約30min，調(diào)pH值至8_9，保持45 °C老化2h，靜置、過濾、洗滌，110 °C干燥12h，采用浸漬的方法，將lmol/L的硝酸鑭、硝酸鈰浸漬在干燥后的物料上，浸漬12小時，110°C干燥3h，500°C下焙燒3h ;其中Mg:Zn的摩爾比為1-4:1，稀土氧化物的質(zhì)量百分比為0.1_1%。
[0006]優(yōu)選地，在本發(fā)明中所述尿素與1，2_丙二醇的摩爾比為1:3.5-4.5。
[0007]優(yōu)選地，在本發(fā)明中所述氧化鎂-氧化鋅復(fù)合稀土氧化物催化劑的用量為
1.5-2.5wt%0
[0008]優(yōu)選地，在本發(fā)明中所述的反應(yīng)溫度為150_170°C。
[0009]優(yōu)選地，在本發(fā)明中所述的反應(yīng)時間為1.5-2.5h。
[0010]本發(fā)明優(yōu)點是:尿素與丙二醇直接生成碳酸丙烯酯工藝簡單，易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；制備過程反應(yīng)速率快，轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品收率高；所使用的原料價格便宜，操作簡便、安全，是十分有工業(yè)應(yīng)用價值的反應(yīng)；制得的碳酸丙烯酯無毒、可生物降解、使用性能優(yōu)良、應(yīng)用范圍廣泛。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
1、催化劑的制備:
氧化鎂-氧化鋅復(fù)合稀土氧化物(優(yōu)選氧化鑭、氧化鈰)催化劑:
采用共沉淀法制備，將lmol/L Mg(NO3)JP lmol/L Zn (NO 3) 2混合溶液，攪拌升溫至450C，緩慢加入lmol/L的Na2CO3溶液，控制時間約30min，調(diào)pH值至8-9，保持45°C老化2h，靜置、過濾、洗滌，110°C干燥12h。采用浸漬的方法，將lmol/L的硝酸鑭、硝酸鈰浸漬在干燥后的催化劑上，浸漬12小時，110°C干燥3h，500°C下焙燒3h。其中Mg:Zn的摩爾比為2:1。稀土氧化物的質(zhì)量百分比為0.5% ;
2、碳酸丙稀醋的制備:
尿素與1，2-丙二醇摩爾比為1:3.5-4.5，在氧化鎂-氧化鋅復(fù)合稀土氧化物催化劑上(催化劑用量為二甲醚2wt%)，反應(yīng)溫度為150-170°C，反應(yīng)時間為1.5-2.5h，尿素與1，2-丙二醇直接合成碳酸丙烯酯，尿素轉(zhuǎn)化率為98%，碳酸丙烯酯收率為85%。
[0012]實施例2
1、催化劑的制備
氧化鎂-氧化鋅復(fù)合稀土氧化物(優(yōu)選氧化鑭、氧化鈰)催化劑:
采用共沉淀法制備，將lmol/L Mg(NO3)JP lmol/L Zn (NO 3) 2混合溶液，攪拌升溫至500C，緩慢加入lmol/L的Na2CO3溶液，控制時間約30min，調(diào)pH值至8_9，保持50°C老化2h，靜置、過濾、洗滌，110°C干燥12h。采用浸漬的方法，將lmol/L的硝酸鑭、硝酸鈰浸漬在干燥后的催化劑上，浸漬12小時，110°C干燥3h，550°C下焙燒3h。其中Mg:Zn的摩爾比為2:1。稀土氧化物的質(zhì)量百分比為0.5% ;
2、碳酸丙稀醋的制備:
尿素與1，2-丙二醇摩爾比為1:3.5-4.5，在氧化鎂-氧化鋅復(fù)合稀土氧化物催化劑上(催化劑用量為二甲醚1.5wt%)，反應(yīng)溫度為150-170 °C，反應(yīng)時間為1.5-2.5h，尿素與1，2-丙二醇直接合成碳酸丙烯酯，尿素轉(zhuǎn)化率為90%，碳酸丙烯酯收率為75%。
[0013]實施例3
1、催化劑的制備
氧化鎂-化鋅復(fù)合稀土氧化物(優(yōu)選氧化鑭、氧化鈰)催化劑:
采用共沉淀法制備，將lmol/L Mg(NO3)JP lmol/L Zn (NO 3) 2混合溶液，攪拌升溫至650C，緩慢加入lmol/L的Na2CO3溶液，控制時間約30min，調(diào)pH值至7-8，保持65°C老化2h，靜置、過濾、洗滌，110°C干燥12h。采用浸漬的方法，將lmol/L的硝酸鑭、硝酸鈰浸漬在干燥后的催化劑上，浸漬12小時，110°C干燥3h，600°C下焙燒3h。其中Mg:Zn的摩爾比為2:1。稀土氧化物的質(zhì)量百分比為0.5% ;
2、碳酸丙稀醋的制備:
尿素與1，2-丙二醇摩爾比為1:3.5-4.5，在氧化鎂-氧化鋅復(fù)合稀土氧化物催化劑上(催化劑用量為二甲醚2.5wt%)，反應(yīng)溫度為150-170 °C，反應(yīng)時間為1.5-2.5h，尿素與1，2-丙二醇直接合成碳酸丙烯酯，尿素轉(zhuǎn)化率為100%，碳酸丙烯酯收率為83%。
【主權(quán)項】
1.一種碳酸丙烯酯的制備方法，其特征是:將尿素與1,2-丙二醇按摩爾比1:1-6加入高壓釜中，在氧化鎂-氧化鋅復(fù)合稀土氧化物催化劑上進行反應(yīng)，催化劑用量為尿素的l-3wt%,攪拌升溫，反應(yīng)溫度為120-180°C，反應(yīng)時間為0.5_4h，反應(yīng)完畢后停止攪拌，冷卻至室溫，釜液經(jīng)蒸餾分離即得產(chǎn)物碳酸丙烯酯。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸丙烯酯的制備方法，其特征在于所述尿素與1，2-丙二醇的摩爾比為1:3.5-4.5。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸丙烯酯的制備方法，其特征在于所述氧化鎂-氧化鋅復(fù)合稀土氧化物催化劑的用量為1.5-2.5wt%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸丙烯酯的制備方法，其特征在于所述的反應(yīng)溫度為.150-170°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸丙烯酯的制備方法，其特征在于所述的反應(yīng)時間為.1.5~2.5h。
【專利摘要】一種碳酸丙烯酯的制備方法，其特征是：將尿素與1,2-丙二醇按摩爾比1:1-6加入高壓釜中，在氧化鎂-氧化鋅復(fù)合稀土氧化物催化劑上進行反應(yīng)，催化劑用量為尿素的1-3wt%，攪拌升溫，反應(yīng)溫度為120-180℃，反應(yīng)時間為0.5-4h，反應(yīng)完畢后停止攪拌，冷卻至室溫，釜液經(jīng)蒸餾分離即得產(chǎn)物碳酸丙烯酯。其優(yōu)點是：尿素與丙二醇直接生成碳酸丙烯酯工藝簡單，易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；制備過程反應(yīng)速率快，轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品收率高；所使用的原料價格便宜，操作簡便、安全，是十分有工業(yè)應(yīng)用價值的反應(yīng)；制得的碳酸丙烯酯無毒、可生物降解、使用性能優(yōu)良、應(yīng)用范圍廣泛。
【IPC分類】C07D317/36, B01J23/10
【公開號】CN104961720
【申請?zhí)枴緾N201510463761
【發(fā)明人】何肖鳳
【申請人】何肖鳳
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年8月2日