CN104557553A - 一种新型生产碳酸二甲酯和合成氨新工艺 - Google Patents

一种新型生产碳酸二甲酯和合成氨新工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于新型精细化工技术领域，具体涉及酯化、加成、酯交换、复分解等反应以及各产物循环利用的新型环保型技术。一种新型生产碳酸二甲脂和合成氨新工艺是以二氧化碳、甲醇为初始原料，经过酯化、加成、酯交换、复分解等反应生产碳酸二甲脂、合成氨或碳酸丙烯脂的一套新型环保高效化学工艺。该工艺包括三个步骤，第一步是尿素与丙二醇反应生成碳酸丙烯酯和氨气；第二步以第一反应阶段中产生的氨气为原料和足量二氧化碳生成合成氨，或者氨气与少量二氧化碳生成尿素和水；第三步是以第一反应阶段产生的碳酸丙烯酯为原料加甲醇催化剂反应生成碳酸二甲酯和附加产物丙二醇。该套工艺便于实施、安全、副产物循环利用、产品多样、灵活、可控、物料利用率高、零排放、零污染等优点，是新型环保循环化学工艺的典范。

Description

一种新型生产碳酸二甲酯和合成氨新工艺
技术领域：
本发明属于新型精细化工技术领域，具体涉及酯化、加成、酯交换、复分解等反应以及各产物循环利用的新型环保型技术。
背景技术：
当前生产碳酸丙烯酯的工艺一般采用环氧丙烷与二氧化碳加压，催化合成制取的方法，其成本受原料制约性大，原料利用率低，浪费现象严重。
传统制取碳酸二甲酯(DMC)的方法包括光气法、醇氧化羰基化法或酯交换合成法。其中光气法污染严重，原料有毒，且副产物含有大量HCL(盐酸)腐蚀装置。醇氧化羰基化法原料利用率低，产品收率低，催化剂回收利用困难，副产品不能有效利用，成本较高，造成浪费。现有酯交换合成法产物收率低，所用催化剂主要有金属氧化物、离子交换树脂和负载型化合物。金属氧化物包括第III族氧化物和过渡金属氧化物及其复合物。催化活性相对较好的多相催化剂主要有：氧化钙/酚醛树脂，改性201×7强碱阴离子交换树脂，Cs-ZSM-5和ZnO2PbO复合氧化物。氧化钙负载在酚醛树脂上用于合成碳酸二甲酯虽然收率达88.9％，但由于活性组分流失严重，在第二次使用时活性下降50％以上；Cs-ZSM-5催化剂碳酸二甲酯收率59.9％；ZnO2PbO复合氧化物催化剂，DMC产率可达62％，但酯交换过程中氧化物的晶相和金属铅的价态发生变化，导致催化剂快速失活。
发明内容：
基于以上背景，我公司大胆革新，创新性的将碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的生产工艺改进并使二者的生产巧妙结合，发明一种新型生产碳酸二甲脂和合成氨新工艺。本发明使原料利用率大大提高，废物排放率为零，达到一套装置多级产品，循环高效，节能减排，绿色化工的目的。
一种新型生产碳酸二甲脂和合成氨新工艺是以二氧化碳、甲醇为初始原料，经过酯化、加成、酯交换、复分解等反应生产碳酸二甲脂、合成氨或碳酸丙烯脂的一套新型环保高效化学工艺。该套工艺具有工艺安全、便于实施、副产物循环利用、产品多样、灵活、可控、物料利用率高、零排放、零污染等优点，是新型环保循环化学工艺的典范。
本发明第一步反应是尿素与丙二醇在160℃、33--47KPa条件下，经过质量分数为3％碳酸铅催化反应5-7小时，反应生成碳酸丙烯酯和氨气，碳酸丙烯酯的收率可达95％以上，提纯分离后碳酸丙烯酯纯度可达99.5％，反应产生的氨气经分离提纯后进入第二个反应阶段。
第二个反应阶段以第一反应阶段中产生的氨气为原料和足量二氧化碳加水在高温高压催化剂条件下反应生成产品之一合成氨，或者令所产氨气与少量二氧化碳在高温高压催化剂条件下反应生成尿素和水，所产尿素循环利用，进入第一反应阶段作为制取碳酸丙烯酯的原材料。
第三反应阶段以第一反应阶段产生的碳酸丙烯酯为原料加甲醇在64-80℃、质量比为1.85％高压水热法制取的钛酸钾作为催化剂反应7小时，生成更高经济效益的产品碳酸二甲酯和附加产物丙二醇，所产丙二醇经过提纯分离又可进入第一步反应，作为生产碳酸丙烯酯的原料。
本发明中的三个反应相辅相成，产品多极，副产物完全循环利用，生产实现零排放，达到零污染，整套反应中产物种类及产量可根据市场需求分段调控，实现操控灵活，利益最大化。
附图说明：
图1是本发明的工艺流程图
图1中①处反应条件为160℃、催化剂为质量分数占反应物3％的碳酸铅、310-442个大气压下；图中②处反应条件为10-30大气压，64℃-80℃，以高压水热法制备的钛合物作为催化剂；图中③处反应条件为高温、高压、催化剂；图中④处NH3(氨气)可用减压，蒸馏法收集；图中⑤处反应条件为高温、高压、催化剂。
具体实施方式：
在附图所示反应工艺过程中，第一步反应是尿素与丙二醇在160℃、33-47KPa条件下，经过质量分数为3％碳酸铅催化反应5-7小时，反应生成碳酸丙烯酯和氨气，反应产生的氨气经分离提纯后进入第二个反应阶段。
第二个反应阶段以第一反应阶段中产生的氨气为原料和足量二氧化碳加水在高温高压催化剂条件下反应生成产品之一合成氨，或者令所产氨气与少量二氧化碳在高温高压催化剂条件下反应生成尿素和水，所产尿素循环利用，进入第一反应阶段作为制取碳酸丙烯酯的原材料。
第三反应阶段以第一反应阶段产生的碳酸丙烯酯为原料加甲醇在64-80℃、质量比为1.85％高压水热法制取的钛酸钾作为催化剂反应7小时，生成更高经济效益的产品碳酸二甲酯和附加产物丙二醇，所产丙二醇经过提纯分离又可进入第一步反应，作为生产碳酸丙烯酯的原料。

Claims (3)

1.一种新型生产碳酸二甲脂和合成氨新工艺特征是以二氧化碳、甲醇为初始原料，经过酯化、加成、酯交换、复分解等反应生产碳酸二甲脂、合成氨或碳酸丙烯脂的化学工艺。其工艺步骤为：
A、第一步反应是尿素与丙二醇在160℃、33--47KPa条件下，经过质量分数为3％碳酸铅催化反应5-7小时，反应生成碳酸丙烯酯和氨气。B、第二步反应以第一反应阶段中产生的氨气为原料和足量二氧化碳加水在高温高压催化剂条件下反应生成产品之一合成氨，或者令所产氨气与少量二氧化碳在高温高压催化剂条件下反应生成尿素和水，所产尿素循环利用，进入第一反应阶段作为制取碳酸丙烯酯的原材料。C、第三步反应以第一反应阶段产生的碳酸丙烯酯为原料加甲醇在64-80℃、质量比为1.85％高压水热法制取的钛酸钾作为催化剂反应7小时，生成更高经济效益的产品碳酸二甲酯和附加产物丙二醇，所产丙二醇经过提纯分离又可进入第一步反应，作为生产碳酸丙烯酯的原料。
2.如权利要求1所述的工艺过程中，其特征在于：在第一步反应中，催化剂选用占质量分数为3％的碳酸铅。
3.如权利要求1所述的工艺过程中，其特征在于：在第三步反应中，催化剂选用占质量比为1.85％高压水热法制取的钛酸钾。
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