CN1098100A - 环状碳酸酯复合溶剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用环氧乙烷和环氧丙烷同时 与过量二氧化碳反应，制取含有碳酸乙烯酯和碳酸丙 烯酯两种组分复合溶剂及其制备方法。本发明的特 点是在催化剂作用下，在反应温度为155～200℃、反 应压力为6～9MPa条件下，采用一套设备生产出碳 酸乙烯酯和碳酸丙烯酯复合溶剂。该复合溶剂中两 种组分可根据用户使用要求，通过控制环氧乙烷和环 氧丙烷反应量进行任意调整，本发明不仅提供了一种 新型复合溶剂，而且其生产工艺步骤简单。

Description

本发明涉及一种环状碳酸酯复合溶剂，特别是涉及利用环氧乙烷和环氧丙烷同时与过量二氧化碳反应，直接制取含有碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯两种组份的复合溶剂。

本发明同时涉及用一步法合成上述复合溶剂的工艺方法。

碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯是两种具有广泛工业用途的工业有机合成原料，据文献资料介绍，合成碳酸乙烯酯或者碳酸丙烯酯的方法有许多，其中用环氧乙烷或者环氧丙烷直接与二氧化碳反应，合成碳酸乙烯酯或者碳酸丙烯酯相对较为经济。该方法在诸如美国专利US4325874，日本特许昭57-36682以及中国CN85100162专利说明书中曾有过详细介绍。由上述文献资料不难看出，其所提供的合成方法，只限于生产碳酸乙烯酯或者碳酸丙烯酯单一组份有机合成原料。

实际上，有时采用碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯复合有机合成原料，较之使用其中一种组份单一有机合成原料效果更好。例如在合成氨、天然气工业领域里、气体净化过程中二氧化碳的脱除是一个非常重要的工序。以往较多采用碳酸丙烯脂做为脱碳剂，尽管其投资省、操作费用低、能耗小，然而碳酸丙烯脂的自身价格较为昂贵，在化肥行业中使用，溶剂损耗大，使得中小化肥厂生产成本提高，经济效益下降，有的甚至出现严重亏损的被动局面。从八十年代初至今的十几年里，脱碳使用的碳酸丙烯酯溶剂一直是单一组分，只是在1993年6月出版的名称为《碳酸丙烯脂脱碳脱硫新技术》刊物第26页上报导的复合溶剂是在单一的碳酸丙烯酯溶剂中，再配入某一添加剂。该添加剂以使用状态加入，添加剂为有机胺或多元醇。生产上述复合溶剂需要采用两套生产装置，为两步法生产。投资大、工艺复杂。

本发明的目的在于提供一种含有碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯两种组份的环状碳酸酯复合溶剂，从而替代碳酸丙烯酯及其上述现有复合溶剂，降低合成氨和化肥厂生产成本。

本发明的又一目的是提供一种生产上述复合溶剂的一步法合成工艺，该工艺采用一套生产装置即可生产出含有碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯组合式复合溶剂。

为了实现本发明的上述目的，提供一种环状碳酸酯复合溶剂，本发明采用环氧乙烷和环氧丙烷两种有机原料，在一定反应温度压力条件下，借助催化剂作用与过量二氧化碳在同一合成塔内反应，生成含有碳酸乙烯酯和碳酸丙烯脂两种组份的复合溶剂。该溶剂中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的各自组份含量比例可以通过控制环氧乙烷和环氧丙烷的反应供给量，达到人为随意调整。

从理论上讲，上述复合溶剂两种组份含量每一种成份重量百分比只要大于零，小于百分之百，均属于本发明所述的复合溶剂。但由于碳酸乙烯酯常温下呈白色固体状，因而在常温常压下当上述复合溶剂中，碳酸乙烯酯含量超过总量一定比例时，复合溶剂既成为固态“溶剂”。为使本发明提供的复合溶剂始终保持液态，碳酸乙烯酯的含量应控制在总量70%以下，一般为10%～70%范围为宜。

本发明所提供的生产上述复合溶剂的一步合成工艺是将环氧乙烷和环氧丙烷两种有机原料，事先按生成复合溶剂各组份含量比例，同时送入一个合成反应塔内，在一定温度压力条件下，借助催化剂作用合成含有碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯两种组份的复合溶剂。上述方法中，合成塔内反应温度一般为155℃～200℃，反应压力范围为6～9MPa。

本发明所说催化剂为有机溴，以便对整个反应过程有促进作用。通常情况下，催化剂可选用四乙基溴化铵。

依据上述生产方法，从合成塔底出来的粗产品可以经过间歇真空蒸馏提纯。提纯条件在真空度为3mmHg时，加热釜内的温度应控制在95～97℃范围内。

本发明采用一套生产装置同时可生产出含有碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯两种组份复合溶剂，为此，本发明方法亦又称之为一步合成法。

本发明生产出的是碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混合物，是一种复合溶剂，并且这种复合溶剂可根据用户的需要生产出任意比例的复合溶剂。由于溶剂的成分改变从而提高了脱碳溶剂对二氧化碳的选择性，并减少了原料气有效成分的损失。本发明的工艺方法用一套设备即可生产出两种组分的溶剂，因而减化了工艺步骤，节省能源，降低成本。本发明的方法生产过程基本为闭合循环，无三废排放，在精细有机合成生产工艺方面，为我国化工生产填补了一项空白。上述复合剂可作为合成氨生产工艺中脱碳溶剂，也可作为其它领域复合溶剂使用。

下面结合流程图对本发明作进一步描述：

图1为本发明生产工艺流程图。

实施例1：

将18%（重量百分比）的环氧乙烷，35%（重量百分比）的环氧丙烷分别用泵加压至6.0MPa送入加热器予热至155℃送入合成塔顶，与自塔下进入的47%（重量百分比）的二氧化碳，压力为6MPa进行反应，为加速反应，将有机溴5%（按重量百分比）打入塔内。为了使塔内温度稳定，采用体外循环的方法将反应热移去，即从合成塔下部引出溶液，经冷却器冷却，然后从塔顶与新加入的原料混合入塔。为了使反应彻底，提高反应转化率，将从合成塔引出的溶液进入第二合成塔和完成器的设备中继续反应，然后将基本反应完全的物料经闪蒸罐减至常压，溶液进入粗制品贮罐。

将粗制品经加热釜，提馏塔真空蒸馏，加热釜的温度控制在3mmHg，温度为95～97℃，将粗制品进一步提纯，从冷凝器出口得到与原料比例相一致的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混合物。加热釜的残液，部分作催化剂循环使用，另一部分在残液回收塔中液相合全部蒸出回收，剩余极少的粘稠残渣，经塔外冷却固后，作为燃料混在燃煤中焚烧即可。

实施例2。

将30%（重量百分比）的环氧乙烷，20%（重百分比）的环氧丙烷分别用泵加压至8.0MPa，送入加热器予热至200℃后送入合成塔顶，与自塔下进入的50%（重量百分比）的二氧化碳，压为为8MPa进行反应，其工艺方法与实施例1相同。

实施例3。

将25%（重量百分比）的环氧乙烷，27%（重量百分比）的环氧丙烷分别用泵加压至7MPa，送入加热器予热至180℃后送入合成塔顶，与自塔下进入的48%（重量百分比）的二氧化碳，压力为7MPa进行反应，其工艺方法与实施例1相同。

Claims (6)

1、一种环状碳酸酯复合溶剂，其特征是该复合溶剂由环氧乙烷和环氧丙烷同时与过量一氧化碳反应合成，含有碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯两种组份。

2、根据权利要求1所述的一种复合溶剂，其特征是该溶剂中碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯两种组份含量比例可随意调整。

3、根据权利要求1或2所述的一种复合溶剂，其特征是该溶剂中含有10～70%的碳酸乙烯酸，余量为碳酸丙烯酯。

4、一种制备上述复合溶剂的工艺方法，其特征是该方法同时将环氧乙烷、环氧丙烷两种原料按复合溶剂组份含量比例通入一个合成塔内，在反应温度为155～200℃，反应压力为6～9MPa条件下，借助催化剂作用与过量二氧化碳反应，合成碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯复合溶剂。

5、根据权利要求4所述的工艺方法，其特征是该方法中采用的催化剂为四乙基溴化铵。

6、根据权利要求4或5或所述的工艺方法，其特征是该方法的复合溶剂粗制品，需要间歇真空蒸馏提纯，在3mmHg真空度下，加热釜温度控制在95～97℃范围内。

Images