CN100402151C - 工业化制备稀土三元催化剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种工业化制备稀土三元催化剂的方法，其工艺过程包括稀土氯化物的制备和三元催化剂的合成，其中，稀土氯化物是用稀土氧化物和氯乙酸为原料制成，三元催化剂的合成步骤包括：1)稀土盐与环氧烷类溶剂充分混合；2)加入脱水甘油搅拌、反应；3)降温到40℃以下，搅拌下滴加经稀释的烷基锌；滴加完毕后继续搅拌40-60分钟；4)迅速用二氧化碳气体将产物压出；其中，稀土盐、甘油、烷基锌反应的摩尔比为：1∶10∶20；本发明中原料二乙基锌用环氧丙烷等有机溶剂稀释后，再进行配制，使配制过程更加安全，制得的催化剂比表面积较大，活性较高。本发明中催化剂制备过程不需要陈化过程，缩短了制备时间，适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于有机化工领域，涉及二氧化碳和环氧化合物的聚合反应的催化剂，特别是一种工业化制备稀土三元催化剂的方法。
背景技术
据统计，全球每年二氧化碳排放量达240亿吨，其中90多亿吨成为污染环境的主要废气，危及人类生存空间。以二氧化碳为主的温室气体引发的厄尔尼诺、拉尼娜等全球气候异常，以及由此引发的世界粮食减产、沙漠化现象等，已引起世界关注。二氧化碳是污染环境的废气。但又是一种宝贵的碳资源，是可聚合的单体。利用二氧化碳可以得到许多有机物，但在多数过程中为把碳还原要消耗大量的能量或氢气。从二氧化碳与环氧化物等单体合成高分子产物，碳的氧化态没有改变.不需要额外的能量或氢源，同时得到颇具特色的新型二氧化碳树脂材料.有较大的现实性.在保护地球环境方面也能起一定的积极作用。这类树脂有广泛的应用前景，将是21世纪一类重要的新型材料。
本发明涉及二氧化碳与环氧化合物共聚高效催化剂的工业化生产工艺，中国专利“一种制备高分子量脂肪族聚碳酸酯的三元催化剂”(CN1436803A)公布了一种三元催化剂和制备方法，该发明并没有公布生产原料之一-稀土盐的制备方法，聚合反应的时间较长，需要陈化，增加了生产成本，生产过程又不安全、不合理的步骤，难于实现工业化生产。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种高效、安全的工业化制备稀土三元催化剂的方法。
本发明按照下述方案实现：
一种工业化制备稀土三元催化剂的方法，其工艺过程包括稀土氯化物的制备和三元催化剂的合成，其中，稀土氯化物是用稀土氧化物和氯乙酸为原料制成，三元催化剂的合成步骤包括：1)稀土盐与环氧烷类溶剂充分充分混合；2)加入脱水甘油搅拌、反应；3)降温到40℃以下，搅拌下滴加经稀释的二乙基锌；滴加完毕后继续搅拌40-60分钟；4)迅速用二氧化碳气体将产物压出；其中，稀土盐、甘油、二乙基锌反应的摩尔比为1∶10∶20；
所述稀土氯化物的制备步骤为：
1)在反应釜中加入水和三氯乙酸充分搅拌、溶解；
2)逐步加入稀土氧化物进行反应，至pH值在5.25～6.88间；
3)将三氯稀土氯化物溶液打入储罐沉降；
4)干燥；
所述经稀释的二乙基锌是将二乙基锌在计量釜中用1∶8重量比的环氧丙烷稀释；
所述环氧烷类溶剂是环氧丙烷。
本发明中原料二乙基锌用环氧丙烷等有机溶剂稀释后，再进行配制，使配制过程更加安全，制得的催化剂比表面积较大，活性较高。
本发明中催化剂制备过程不需要陈化过程，缩短了制备时间，适于工业化生产；
本发明的优点是：1、工艺简单、设备投资少，适于工业化生产；2、操作安全性较好；3、制备时间短；4、制备出的稀土三元催化剂用于脂肪族聚碳酸酯的合成反应，具有高活性。
具体实施方式
本发明在实际工业操作中按以下步骤进行：
1、在稀土反应釜中加入一定量的水，开启反应釜搅拌；
2、将定量的三氯乙酸加入到反应釜中，充分溶解，对于500升的反应釜，氯乙酸投入20公斤，水投入50公斤；
3、逐步加入定量的稀土氧化物，如氧化钇、氧化镧、氧化钕、氧化镨等，进行反应，直至反应体系的pH值在5.25～6.88间，即反应完毕；
4、将三氯稀土氯化物溶液打入稀土储罐沉降；
5、在180-240℃下开启喷雾干燥系统，制备三氯稀土氯化物粉料，收集从旋风分离器干燥下来的物料；沉淀打入反应釜继续反应。
6、将上述物料加入到70-100℃的真空回转干燥机进行进一步除水干燥；
7、真空脱水后的稀土氯化物在通保护气下迅速包装备用。
8、用惰性气体置换配制釜、计量釜3-4次；稀土三元催化剂为三氯稀土盐-甘油-二乙基锌；
9、将计算好的三氯稀土氯化物加入到催化剂配制釜中，然后加入一定量精制后的环氧丙烷，开启配制釜搅拌，搅拌时间20-40分钟，使稀土氯化物分散于环氧丙烷中；
10、将计算好的脱水甘油在30-80min内加入到配制釜中，使其与稀土氯化物反应；
11、将计算好的二乙基锌在计量釜中用1∶8比例的环氧丙烷稀释。
12、打开配制釜夹套冷冻水进、出口阀，控制配制釜的温度在28℃以下，保持正压的条件下，向配制釜内滴加稀释后的二乙基锌；滴加完毕后继续搅拌40-60分钟。
13、开启搅拌，迅速用二氧化碳气体将催化剂压入聚合釜；
14、用定量的环氧丙烷冲洗釜及管路。
Claims (4)
1.一种工业化制备稀土三元催化剂的方法，其工艺过程包括稀土氯化物的制备和三元催化剂的合成，其特征在于稀土氯化物是用稀土氧化物和氯乙酸为原料制成，三元催化剂的合成步骤包括：1)上述稀土氯化物与环氧烷类溶剂充分混合；2)加入脱水甘油搅拌、反应；3)降温到40℃以下，搅拌下滴加经稀释的二乙基锌；滴加完毕后继续搅拌40-60分钟；4)迅速用二氧化碳气体将产物压出；其中，稀土氯化物、甘油、二乙基锌反应的摩尔比为1∶10∶20。
2.如权利要求1所述的工业化制备稀土三元催化剂的方法，其特征在于所述稀土氯化物的制备步骤为：
1)在反应釜中加入水和三氯乙酸充分搅拌、溶解；
2)逐步加入稀土氧化物进行反应，至pH值在5.25～6.88间；
3)将三氯稀土氯化物溶液打入储罐沉降；
4)干燥。
3.如权利要求1所述的工业化制备稀土三元催化剂的方法，其特征在于所述经稀释的二乙基锌是在计量釜中用1∶8重量比的环氧丙烷稀释。
4.如权利要求1所述的工业化制备稀土三元催化剂的方法，其特征在于所述环氧烷类溶剂是环氧丙烷。
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