CN106631901A - 一种使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法及其装置，包括将尿素和甲醇混合起来，然后再加入催化剂，并且升温至120‑200℃，反应0.8‑8h；温度降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯；该催化剂中活性组分的质量占比为0.1‑12％，助剂金属的质量占比为0.1‑10％，其余为氧化硅；所述活性组分为Mg、Ca、Zn、Fe、Cu或Pb中的至少一种盐酸盐、硝酸盐或醋酸盐；所述助剂金属为La、K、Sr或Ce中的至少一种。该催化剂能够通过尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯，不会造成环境污染，并且工艺简单，易于大规模生产，同时该制备装置能够实现通过尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的工业化。

Description

一种使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法及其装置
技术领域
本发明属于合成氨基甲酸甲酯技术领域，涉及一种使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法。还涉及上述制备氨基甲酸甲酯的装置。
背景技术
氨基甲酸甲酯是典型的氨基甲酸酯类化合物，是一种重要的绿色精细化工原料，其用途非常广泛，可用于农药、医药、合成树脂改性和有机合成的中间体等领域，例如：用于合成异氰酸酯、无毒聚氨酯、三聚氰胺衍生物、和聚乙烯胺，以及与不饱和烃、醛酮、多元醇和芳环等反应，生成各种用途的衍生物，也可用于合成杂环吡咯、三唑酮、喹唑啉酮和三嗪等化合物。此外，氨基甲酸甲酯也可以作为衣物防虫剂，具有挥发性适中、无味、毒性低等优点。
氨基甲酸甲酯的传统合成方法主要以剧毒光气为原料，再经醇解和氨解得到氨基甲酸甲酯。该生产工艺由于工序多、装置复杂、生产过程中产生最强腐蚀性的盐酸，产品中的残余氯难以去除，环境负担增加，而且光气有剧毒，目前已逐渐被非光气法所取代，由尿素和甲醇制氨基甲酸甲酯，便是最具代表性的非光气法。该生产方法符合绿色化工理念，不会造成环境污染，工艺简单，原料是廉价易得的尿素和甲醇，容易实现大规模生产，且该方法如果与尿素的生产相结合可减轻二氧化碳给环境带来的温室效应和扩大二氧化碳的利用，具有重要的应用价值，是最具有发展前景的工艺路线之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法，该方法不会造成环境污染，并且工艺简单，易于大规模生产，并且原料是廉价易得的尿素和甲醇，容易实现大规模生产。
本发明的目的还在于提供上述制备氨基甲酸甲酯的装置，该装置能够实现通过尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的工业化。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
这种使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法，其具体过程是：将尿素和甲醇混合起来，然后再加入催化剂，并且升温至120-200℃，反应0.8-8h；温度降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯；其中催化剂中活性组分的质量占比为0.1-12％，助剂金属的质量占比为0.1-10％，其余为氧化硅；所述活性组分为Mg、Ca、Zn、Fe、Cu或Pb中的至少一种盐酸盐、硝酸盐或醋酸盐；所述助剂金属为La、K、Sr或Ce中的至少一种。
更进一步的，本发明的特点还在于：
其中催化剂的制备方法是：使用酸性液体对氧化硅进行预处理，得到固体载体，其中酸性液体为盐酸、硝酸或醋酸中的任意一种；向蒸馏水中加入活性组分和助剂金属，并且搅拌均匀，得到溶液，其中活性组分和助剂金属的质量比为1:0.1-1；将溶液倒入固体载体中，并且进行热处理，得到催化剂。
其中预处理的具体过程是，将氧化硅放置在酸性溶液中，并且在20-60℃，0.1-0.3MPa的条件下搅拌12-28h，然后在120-180℃的环境下，储存陈化15-28h，过滤后得到固体载体。
其中热处理的具体过程是，将溶液倒入固体载体中，加热至30-80℃，搅拌8-18h；然后在60-130℃下烘干5-10h；最后在200-500℃下焙烧2-8h后，得到催化剂。
其中尿素和甲醇的摩尔比为1:4-12。
其中催化剂的质量为反应物总质量的0.5-8％。
本发明的另一技术方案是，上述氨基甲酸甲酯的制备装置，包括精馏塔，精馏塔从上至下包括精馏段、尿素提馏段和氨基甲酸甲酯提馏段；其中精馏段与反应器连接，尿素提馏段和装有尿素和甲醇的原料罐均与反应器连接；精馏段的顶部与第一气液分离器连接，第一气液分离器与氨水收集罐连接；精馏段与氨基甲酸甲酯提馏段连接，且氨基甲酸甲酯的底部与用于收集氨基甲酸甲酯的储存罐连接；其中原料罐中装有尿素和甲醇；其中反应器预先设置有上述催化剂。
更进一步的，本发明的特点还在于：
其中反应器与精馏段的底部连接，反应器与尿素提馏段的顶部连接；反应器还与尿素提馏段的底部连接。
其中精馏段的顶部通过第一冷凝器与第一气液分离器连接，第一气液分离器通过回流泵与精馏段连接；第一气液分离器通过第二冷凝器与第二气液分离器连接，第二气液分离器与精馏段连接；第二气液分离器与氨水收集罐连接。
其中尿素提馏段的底部通过尿素提馏加热器连接在尿素提馏段的上部；氨基甲酸甲酯提馏段的底部通过氨基甲酸甲酯提馏加热器连接在氨基甲酸甲酯提馏段的上部。
本发明的有益效果是：通过尿素、甲醇通过催化剂催化合成氨基甲酸甲酯的方法中，原料均为容易获得的化学品，且价廉易得，催化剂的制备过程简单，且易于实现，且能够实现工业化，能够大幅度降低生产成本，且生产过程安全、环保、简单，易于操作。整个制备氨基甲酸甲酯的过程，符合绿色化学的技术思想，避免了使用光气，反应副产物只有氨，在氨回收利用之后，整个过程几乎没有三废排放，经济环保，且效果显著。
与现有技术相比，本发明的有益效果还在于：原料罐中的尿素和甲醇溶液通至反应器中，并且反应之后得到产物氨和氨基甲酸甲酯；同时将大部分的氨和氨基甲酸甲酯以气相的形式提馏到精馏段的底部，在精馏段中大部分的氨和甲醇被精馏到精馏段的顶部，而少量的甲醇和所有的氨基甲酸甲酯则进入到氨基甲酸甲酯提馏段的顶部，经过氨基甲酸甲酯提馏段的提馏，得到的氨基甲酸甲酯从氨基甲酸甲酯提馏段的底部流至储存罐中；精馏段顶部含有的氨和部分的甲醇气体通过第一气液分离器后，气相的氨进入氨水收集罐中，液相的其他部分返回至精馏段内。本装置能够进行氨基甲酸甲酯的工业化生产，相对于传统制造氨基甲酸甲酯的方式，其产物对环境的危害更小，并且原料易得。
更进一步的，精馏段底部的液相甲醇和氨能够重新流入反应器中，并且反应器连接在尿素提馏段的顶部，能够使提馏更加充分；尿素提馏段底部的液相甲醇和氨能够重新进入到反应器中，再次利用；提高了甲醇和氨的利用率，降低了生产成本。
更进一步的，经过第一冷凝器精馏段顶部气相的氨和甲醇冷却为液相状态的氨和甲醇，然后经过第一气液分离器将液相的溶液和气相部分分离，使气相部分再次通过第二冷凝器进入第二气液分离器，再次进行分离，最终将少量的气态氨气排放至氨水收集罐中，同时第一气液分离器和第二气液分离器将得到的液态氨水和甲醇重新排放至精馏段中，并且通过精馏段底部与反应器连接的管道送至反应器中。精馏段与氨基甲酸己酯提馏段的顶部连接，使氨基甲酸甲酯的提馏更加充分；反应器与尿素提馏段的顶部连接，能够使氨和甲醇的提馏更加充分，提高生产效率。
更进一步的，尿素提馏加热器能够将尿素提馏段底部的少量氨基甲酸甲酯重新加热之后返回到尿素提馏段的顶部，从而再提馏到精馏段内，提高了氨基甲酸甲酯的生产效率；氨基甲酸甲酯提馏加热器能够将参杂在氨基甲甲酯溶液中的少量甲醇加热后，返回到氨基甲酸甲酯提馏段的顶部，提高了氨基甲酸甲酯的纯度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为第一冷凝器；2为回流泵；3为第一气液分离器；4为第二冷凝器；5为第二气液分离器；6为反应器；7为氨基甲酸甲酯提馏加热器；8为尿素提馏加热器；9为精馏段；10为尿素提馏段；11氨基甲酸甲酯提馏段；12为原料罐；13为储存罐；14为氨水收集罐。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，以及附图对本发明做进一步详细描述：
本发明提供了一种使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法，其具体过程是：将摩尔比为1:4-12的尿素和甲醇混合起来，然后加入催化剂，催化剂的质量为反应物总质量的0.5-8％；然后将其加热至120-200℃，反应0.8-8h；降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯。
其中催化剂中活性组分的质量占比为0.1-12％，主剂金属的质量占比为0.1-10％，其余为氧化硅；其中活性组分为Mg、Ca、Zn、Fe、Cu或Pb中的至少一种盐酸盐、硝酸盐或醋酸盐；其中助剂金属为La、K、Sr或Ce中的至少一种。
上述催化剂的制备过程，包括以下步骤：
步骤1，将氧化硅置入盐酸溶液、硝酸溶液或醋酸溶液中，然后将其置于20-60℃，0.1-0.3MPa的条件下搅拌12-28h，然后在120-180℃的条件下，陈化15-28h；得到固体载体。
步骤2，向蒸馏水中加入活性组分和助剂金属，搅拌均匀之后得到溶液；其中活性组分和助剂金属的质量比为1:0.1-1；其中活性组分为Mg、Ca、Zn、Fe、Cu或Pb中的至少一种盐酸盐、硝酸盐或醋酸盐；其中助剂金属为La、K、Sr或Ce中的至少一种。
步骤3，将步骤2中得到的溶液加入到步骤1中得到的固体载体，将其加热至30-80℃，搅拌8-18h；之后在60-130℃下烘干5-10h；然后在200-500℃下焙烧2-8小时后，得到用于制备氨基甲酸甲酯的催化剂。
本发明还公开了一种氨基甲酸甲酯的制备装置，如图1所示，包括提馏塔，提馏塔中包括从上之下设置的精馏段9、尿素提馏段10和氨基甲酸甲酯提馏段11，其中尿素提馏段10和氨基甲酸甲酯提馏段11并排设置。精馏段9的顶部通过第一冷凝器1与第一气液分离器3连接，第一气液分离器3通过回流泵2与精馏段9连接，回流泵2能够提高第一气液分离器3中液体的回流速度；第一气液分离器3通过第二冷凝器4与第二气液分离器5连接，第二气液分离器5与氨水收集罐14连接，氨水收集罐14用于收集气态的氨，第二气液分离器5还与精馏段9连接；精馏段9的底部通过管道与反应器6连接，原料罐12与反应器6连接，其中原料罐12中装有尿素和甲醇溶液；反应器6与尿素提馏段10的顶部连接；尿素提馏段10的底部还通过尿素提馏加热器8连接在尿素提馏段10的中部，尿素提馏段10的底部还通过管道与反应器6连接；精馏段9的底部通过管道与氨基甲酸甲酯提馏段11的顶部连接，氨基甲酸甲酯提馏段11的底部通过氨基甲酸甲酯提馏加热器7连接在氨基甲酸甲酯提馏段11的中部，氨基甲酸甲酯提馏段11的底部通过管道与储存罐13连接，储存罐13用于存放液态的氨基甲酸甲酯溶液。
本发明中的所有连接均为管道连通方式连接起来，且图1中箭头方向表示液相或气相物质的流通方向。
本发明的工作原理是：原料罐12中的甲醇和尿素进入反应器6中，与反应器6中的催化剂进行反应，得到气相的氨、甲醇和氨基甲酸甲酯；反应器6将气相的氨、甲醇和氨基甲酸甲酯排放至尿素提馏段10的顶部，此时大部分气相物质提馏至精馏段9的底部，尿素提馏段10的底部连接的尿素提馏加热器8将尿素提馏段10中少量的氨基甲酸甲酯加热气化后，再提馏至精馏段9中，提高了氨基甲酸甲酯的生产效率；
在精馏段9中气相的氨和甲醇被精馏至精馏段9的顶部位置，精馏段9的底部则为液态的氨基甲酸甲酯和少量的液态甲醇；精馏段9底部的液态氨基甲酸甲酯和甲醇进入氨基甲酸甲酯提馏段11的顶部，并且流至氨基甲酸甲酯提馏段11的底部，氨基甲酸甲酯提馏加热器7将液态的甲醇加热气化后，并使其流至氨基甲酸甲酯提馏段11的中部，然后纯度较高的液态氨基甲酸甲酯溶液从氨基甲酸甲酯提馏段11的底部流至储存罐13中，同时气相的甲醇提馏至精馏段9中；
精馏段9顶部的气态氨和甲醇，经过第一冷凝器1得到部分气相的甲醇和液态的甲醇，以及氨气，之后进入第一气液分离器3中将气相的物质分离并且输送至第二冷凝器4中，同时将液态的甲醇重新输送至精馏段9的中部；第二冷凝器4再次将气态的甲醇冷凝成液态，氨气不变，然后通过第二气液分离器5将其分离成液态的甲醇，并且通过管道将甲醇输送至精馏段9的中部，同时将氨气输送至氨水收集罐14中；精馏段9中的液态甲醇从精馏段底部的管道输送至反应器6中，使甲醇重复利用。
本发明使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的具体实施例为：
实施例一
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：选取氧化硅进行预处理，将氧化硅放入石英反应器恒温区处，升温至40℃后，常压下加入盐酸，并保持搅拌14小时，然后置于125℃的环境下，储存陈化18小时，最后过滤得到固体载体。将1.0g的Pb(C2H3O2)2、0.5g的ZnCl2、0.5g的CaCl2和0.1g的La、0.1g的Sr加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将上述溶液倒入100.0g处理过的氧化硅载体中，然后将其加热到40℃搅拌12小时，之后再置于烘箱中，80℃烘干8小时；最后450℃焙烧6小时得到催化剂。
然后称取尿素10g，量取甲醇40mL，放入反应釜中，并加入1.5g上述催化剂，磁力搅拌下从室温快速加热到140℃，恒温反应8小时。待温度降至室温后，分离制得氨基甲酸甲酯。取制得的氨基甲酸甲酯通过气相色谱分析，结果列于表1。
实施例二
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：选取氧化硅进行预处理，将氧化硅放入石英反应器恒温区处，升温至40℃后，常压下加入醋酸，并保持搅拌12小时，然后置于120℃的环境下，储存陈化16小时，最后过滤得到固体载体。将0.5g的Pb(NO3)2、0.5g的ZnCl2、0.5g的CuCl2和0.1g的La、0.2g的Ce加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将上述溶液倒入105.0g处理过的氧化硅载体中，然后将其加热到40℃搅拌10小时，之后再置于烘箱中，80℃烘干6小时；最后400℃焙烧5小时得到催化剂。
然后称取尿素10g，量取甲醇40mL，放入反应釜中，并加入2.0g上述催化剂，磁力搅拌下从室温快速加热到160℃，恒温反应6小时。待温度降至室温后，分离制得氨基甲酸甲酯。取制得的氨基甲酸甲酯通过气相色谱分析，结果列于表1。
实施例三
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：选取氧化硅进行预处理，将氧化硅装入石英反应器恒温区处，升温至40℃后，常压通入硝酸，并保持搅拌15小时，然后置于115℃的环境下，储存陈化14小时，最后过滤得到固体载体。将1.5g的Zn(NO3)2、0.5g的FeCl3、0.5g的Cu(C2H3O2)2和0.2g的K、0.2g的Ce加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将上述溶液倒入110.0g处理过的氧化硅载体中，然后将其加热到40℃搅拌16小时，之后再置于烘箱中，80℃烘干8小时；最后480℃焙烧7小时得到催化剂。
然后称取尿素10g，量取甲醇40mL，放入反应釜中，并加入2.0g上述催化剂，磁力搅拌下从室温快速加热到180℃，恒温反应8小时。待温度降至室温后，分离制得氨基甲酸甲酯，取制得的氨基甲酸甲酯通过气相色谱分析，结果列于表1。
实施例四
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：选取氧化硅进行预处理，将氧化硅装入石英反应器恒温区处，升温至40℃后，常压通入盐酸，并保持搅拌14小时，然后置于125℃的环境下，储存陈化18小时，最后过滤得到固体载体。将1.0g的Pb(C2H3O2)2、0.5g的Zn(NO3)2、1.5g的Ca(NO3)2和0.1g的K、0.2g的Sr加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将上述溶液倒入100.0g处理过的氧化硅载体中，然后将其加热到40℃搅拌12小时，之后再置于烘箱中，80℃烘干8小时；最后430℃焙烧7小时得到催化剂。
然后称取尿素10g，量取甲醇40mL，放入反应釜中，并加入1.5g上述催化剂，磁力搅拌下从室温快速加热到160℃，恒温反应6小时。待温度降至室温后，分离制得氨基甲酸甲酯，取制得的氨基甲酸甲酯通过气相色谱分析，结果列于表1。
实施例五
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：选取氧化硅进行预处理，将氧化硅装入石英反应器恒温区处，升温至40℃后，常压通入醋酸，并保持搅拌12小时，然后置于120℃的环境下，储存陈化16小时，最后过滤得到固体载体。将0.5g的Pb(NO3)2、0.5g的Zn(C2H3O2)2、1.5g的Cu(C2H3O2)2和0.1g的Ce、0.2g的Sr加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将上述溶液倒入105.0g处理过的氧化硅载体中，然后将其加热到40℃搅拌12小时，之后再置于烘箱中，80℃烘干8小时；最后450℃焙烧6小时得到催化剂。
然后称取尿素10g，量取甲醇40mL，放入反应釜中，并加入1.5g上述催化剂，磁力搅拌下从室温快速加热到180℃，恒温反应6小时。待温度降至室温后，分离制得氨基甲酸甲酯，取制得的氨基甲酸甲酯通过气相色谱分析，结果列于表1。
实施例六
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：选取氧化硅进行预处理，将氧化硅装入石英反应器恒温区处，升温至40℃后，常压通入硝酸，并保持搅拌15小时，然后置于115℃的环境下，储存陈化14小时，最后过滤得到固体载体。将1.5g的Mg(NO3)2、0.5g的Pb(NO3)2、0.5g的Cu(C2H3O2)2和0.2g的K、0.2g的La加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将上述溶液倒入110.0g处理过的固体载体中，然后将其加热到40℃搅拌14小时，之后再置于烘箱中，80℃烘干12小时；最后450℃焙烧6小时得到催化剂。
然后称取尿素10g，量取甲醇40mL，放入反应釜中，并加入2.0g上述催化剂，磁力搅拌下从室温快速加热到190℃，恒温反应6小时。待温度降至室温后，分离制得氨基甲酸甲酯，取制得的氨基甲酸甲酯通过气相色谱分析，结果列于表1。
实施例1-6中制取的氨基甲酸甲酯的反应结果表如下所示：
实施例1-6中尿素和甲醇的摩尔比均为1:6，且尿素的转化率能够达到89％左右，并且氨基甲酸甲酯的收率平均在87.5％左右。
本发明的其他实施例为：
实施例七
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：将氧化硅放置在石英反应器中，升温至20℃后，加入盐酸溶液，且在0.3MPa下搅拌12h；然后在120℃的环境下，储存陈化28h，过滤后得到固体载体。将总质量为2g的氯化镁、硝酸钙、醋酸铁和氯化铜，以及0.1g的La和K的混合金属加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将所得溶液倒入100g的固体载体中，然后将其加热至30℃，搅拌18h；然后使用烘干机，在60℃下烘干10h；最后在200℃下焙烧8h，得到用于制备氨基甲酸甲酯的催化剂。
然后将摩尔比为1:4的尿素和甲醇混合之后，然后加入占总质量0.5％的催化剂；在120℃的环境下，反应8h；温度降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯。
实施例八
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：将氧化硅放置在石英反应器中，升温至40℃后，加入盐酸溶液，且在0.2MPa下搅拌18h；然后在160℃的环境下，储存陈化20h，过滤后得到固体载体。将总质量为3g的醋酸镁、氯化钙、硝酸锌和氯化铅的混合物，以及0.2g的Sr和Ce混合金属加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将所得溶液倒入110g的固体载体中，然后将其加热至50℃，搅拌10h；然后使用烘干机，在80℃下烘干7h；最后在300℃下焙烧4h，得到用于制备氨基甲酸甲酯的催化剂。
然后将摩尔比为1:7的尿素和甲醇混合之后，然后加入占总质量4％的催化剂；在150℃的环境下，反应4h；温度降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯。
实施例九
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：将氧化硅放置在石英反应器中，升温至60℃后，加入盐酸溶液，且在0.3MPa下搅拌28h；然后在180℃的环境下，储存陈化15h，过滤后得到固体载体。将4g的氯化镁，以及0.5g的La加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将所得溶液倒入120g的固体载体中，然后将其加热至80℃，搅拌8h；然后使用烘干机，在130℃下烘干5h；最后在500℃下焙烧2h，得到用于制备氨基甲酸甲酯的催化剂。
然后将摩尔比为1:12的尿素和甲醇混合之后，然后加入占总质量8％的催化剂；在200℃的环境下，反应0.8h；温度降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯。
实施例十
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：将氧化硅放置在石英反应器中，升温至20℃后，加入醋酸溶液，且在0.1MPa下搅拌28h；然后在120℃的环境下，储存陈化22h，过滤后得到固体载体。将总质量为3.5g硝酸钙、硝酸铁、氯化铁和醋酸钙混合物，以及0.3g的La、K、Sr和Ce混合金属加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将所得溶液倒入110g的固体载体中，然后将其加热至40℃，搅拌12h；然后使用烘干机，在90℃下烘干6h；最后在350℃下焙烧6h，得到用于制备氨基甲酸甲酯的催化剂。
然后将摩尔比为1:5的尿素和甲醇混合之后，然后加入占总质量2％的催化剂；在130℃的环境下，反应7h；温度降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯。
实施例十一
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：将氧化硅放置在石英反应器中，升温至5℃后，加入硝酸溶液，且在0.15MPa下搅拌28h；然后在160℃的环境下，储存陈化21h，过滤后得到固体载体。将总质量为3.2g的氯化镁、氯化钙、氯化锌、氯化铁、氯化铜和氯化铅混合物，以及0.5g的La加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将所得溶液倒入105g的固体载体中，然后将其加热至40℃，搅拌10h；然后使用烘干机，在70℃下烘干6h；最后在400℃下焙烧3h，得到用于制备氨基甲酸甲酯的催化剂。
然后将摩尔比为1:7的尿素和甲醇混合之后，然后加入占总质量4％的催化剂；在170℃的环境下，反应2h；温度降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯。
实施例十二
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：将氧化硅放置在石英反应器中，升温至6℃后，加入醋酸溶液，且在0.1MPa下搅拌28h；然后在130℃的环境下，储存陈化18h，过滤后得到固体载体。将总质量为3.5g的硝酸镁，硝酸钙，硝酸锌，硝酸铁和硝酸铜的混合物，以及0.2g的至少一种K、Sr和Ce混合金属加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将所得溶液倒入100g的固体载体中，然后将其加热至60℃，搅拌18h；然后使用烘干机，在90℃下烘干8h；最后在450℃下焙烧2h，得到用于制备氨基甲酸甲酯的催化剂。
然后将摩尔比为1:8的尿素和甲醇混合之后，然后加入占总质量5％的催化剂；在180℃的环境下，反应0.8h；温度降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯。
实施例十三
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：将氧化硅放置在石英反应器中，升温至50℃后，加入醋酸溶液，且在0.2MPa下搅拌25h；然后在160℃的环境下，储存陈化24h，过滤后得到固体载体。将总质量为2g的醋酸镁、醋酸铁、硝酸钙、氯化钙和硝酸铜的混合物，以及0.2g的K加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将所得溶液倒入108g的固体载体中，然后将其加热至60℃，搅拌10h；然后使用烘干机，在130℃下烘干5h；最后在350℃下焙烧3.5h，得到用于制备氨基甲酸甲酯的催化剂。
然后将摩尔比为1:6的尿素和甲醇混合之后，然后加入占总质量6％的催化剂；在180℃的环境下，反应4h；温度降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯。
实施例十四
制备氨基甲酸甲酯的具体过程是：
首先制备催化剂：将氧化硅放置在石英反应器中，升温至40℃后，加入醋酸溶液，且在0.3MPa下搅拌20h；然后在160℃的环境下，储存陈化18h，过滤后得到固体载体。将3.2g的Mg(NO3)2、0.5g的Pb(NO3)2、0.5g的Cu(C2H3O2)2混合物，以及0.2g的K加入到蒸馏水中，并搅拌均匀，得到溶液。将所得溶液倒入105g的固体载体中，然后将其加热至70℃，搅拌18h；然后使用烘干机，在130℃下烘干5h；最后在500℃下焙烧2.5h，得到用于制备氨基甲酸甲酯的催化剂。
然后将摩尔比为1:12的尿素和甲醇混合之后，然后加入占总质量8％的催化剂；在180℃的环境下，反应1h；温度降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于，其具体过程是：将尿素和甲醇混合起来，然后再加入催化剂，并且升温至120-200℃，反应0.8-8h；温度降至室温，过滤分离之后得到氨基甲酸甲酯；
所述催化剂中活性组分的质量占比为0.1-12％，助剂金属的质量占比为0.1-10％，其余为氧化硅；所述活性组分为Mg、Ca、Zn、Fe、Cu或Pb中的至少一种盐酸盐、硝酸盐或醋酸盐；所述助剂金属为La、K、Sr或Ce中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于，所述催化剂的制备方法是：使用酸性液体对氧化硅进行预处理，得到固体载体，其中酸性液体为盐酸、硝酸或醋酸中的任意一种；向蒸馏水中加入活性组分和助剂金属，并且搅拌均匀，得到溶液，其中活性组分和助剂金属的质量比为1:0.1-1；将溶液倒入固体载体中，并且进行热处理，得到催化剂。
3.根据权利要求2所述的使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于，所述预处理的具体过程是，将氧化硅放置在酸性溶液中，并且在20-60℃，0.1-0.3MPa的条件下搅拌12-28h，然后在120-180℃的环境下，储存陈化15-28h，过滤后得到固体载体。
4.根据权利要求2所述的使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于，所述热处理的具体过程是，将溶液倒入固体载体中，加热至30-80℃，搅拌8-18h；然后在60-130℃下烘干5-10h；最后在200-500℃下焙烧2-8h后，得到催化剂。
5.根据权利要求1所述的使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于，所述尿素和甲醇的摩尔比为1:4-12。
6.根据权利要求8所述的使用尿素醇解法制备氨基甲酸甲酯的方法，其特征在于，所述催化剂的质量为反应物总质量的0.5-8％。
7.一种如权利要求1所述的氨基甲酸甲酯的制备装置，其特征在于，包括精馏塔，精馏塔从上至下包括精馏段(9)、尿素提馏段(10)和氨基甲酸甲酯提馏段(11)；其中精馏段(9)与反应器(6)连接，尿素提馏段(10)和装有尿素和甲醇的原料罐(12)均与反应器(6)连接；精馏段(9)的顶部与第一气液分离器(3)连接，第一气液分离器(3)与氨水收集罐(14)连接；精馏段(9)与氨基甲酸甲酯提馏段(11)连接，且氨基甲酸甲酯(11)的底部与用于收集氨基甲酸甲酯的储存罐(13)连接；
所述原料罐(12)中装有尿素和甲醇；所述反应器(6)预先设置有如权利要求1所述的催化剂。
8.根据权利要求7所述的氨基甲酸甲酯的制备装置，其特征在于，所述反应器(6)与精馏段(9)的底部连接，反应器(6)与尿素提馏段(10)的顶部连接；反应器(6)还与尿素提馏段(10)的底部连接。
9.根据权利要求7所述的氨基甲酸甲酯的制备装置，其特征在于，所述精馏段(9)的顶部通过第一冷凝器(1)与第一气液分离器(3)连接，第一气液分离器(3)通过回流泵(2)与精馏段(9)连接；第一气液分离器(3)通过第二冷凝器(4)与第二气液分离器(5)连接，第二气液分离器(5)与精馏段(9)连接；第二气液分离器(5)与氨水收集罐(14)连接。
10.根据权利要求7所述的氨基甲酸甲酯的制备装置，其特征在于，所述尿素提馏段(10)的底部通过尿素提馏加热器(8)连接在尿素提馏段(10)的上部；氨基甲酸甲酯提馏段(11)的底部通过氨基甲酸甲酯提馏加热器(7)连接在氨基甲酸甲酯提馏段(11)的上部。
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