碳酸丙烯酯與甲醇的酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯
項(xiàng)目簡(jiǎn)介: 碳酸二甲酯(DMC)是近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注的綠色化工產(chǎn) 品。1992 年在歐洲通過(guò)了非毒性化學(xué)品(Non toxic substance)的注冊(cè)登 記,屬于無(wú)毒或微毒化工產(chǎn)品。由于其分子中含有多種官能團(tuán),因而 具有良好的反應(yīng)活性;一方面碳酸二甲酯有望在諸多領(lǐng)域替代光氣、硫酸二甲酯(DMS)、氯甲烷及氯甲酸甲酯等劇毒或致癌物進(jìn)行羰基化、 甲基化、甲酯化及酯交換等反應(yīng)生成多種重要化工產(chǎn)品;另一方面, 以它為原料可以開(kāi)發(fā)、制備多種高附加值的精細(xì)化學(xué)品,在醫(yī)藥、農(nóng) 藥、合成材料、染料、潤(rùn)滑油添加劑、食品增香劑、電子化學(xué)品等領(lǐng) 域獲得廣泛應(yīng)用;如用于合成環(huán)丙沙星、碳酸二苯酯(DPC)、甲基二 異氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、MPAN、苯甲醚、 聚碳酸酯(PC)、聚碳酸酯二醇(PCD)、ADC 透明樹(shù)脂、甲胺基甲 酸鈉酯(西維因)、四甲基醇銨(TMAH)。第三,其非反應(yīng)性用途: 溶劑、溶媒和汽油添加劑。如作藥物制備的溶媒介質(zhì),特種快干油漆 的溶劑、噴霧劑的溶劑等。所以,碳酸二甲酯被譽(yù)為 21 世紀(jì)有機(jī)合 成的一個(gè)“新基塊”,其發(fā)展將對(duì)我國(guó)的煤化工、石油化工、甲醇化工、 C1 化工起到巨大的推動(dòng)作用。 DMC 是性能優(yōu)良的溶劑、溶煤,具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)與其他有機(jī) 物相溶性好;(2)微毒且蒸發(fā)速度快;(3)脫酯能力比較高。所以有可能 在下述領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用:(a)是半導(dǎo)體工業(yè)使用的對(duì)大氣臭氧層有破 壞作用的清洗劑 CFC 和三氯乙烷的替代品之一;(b)在清洗劑和特殊 涂料(油漆、油墨)、醫(yī)藥化學(xué)品等的生產(chǎn)中用作溶劑、溶媒;(c)作為 CO2的載體,應(yīng)用于噴霧方面。 產(chǎn)品市場(chǎng)分析: 碳酸二甲酯及其相關(guān)的丙二醇等產(chǎn)品,被中國(guó)列入“九五”重點(diǎn)開(kāi) 發(fā)的 50 個(gè)精細(xì)化工品種范圍。為了防止大氣污染,提高汽油的含氧 率,國(guó)外用甲基叔丁醚取代四已基鉛作石油添加劑,實(shí)現(xiàn)汽油無(wú)鉛化, 但汽油含氧率仍不理想,DMC 除了分子含氧率高達(dá) 53%,具有提高 汽油辛烷值的功能,因此可作添加劑,提高汽油的含氧率,如能實(shí)用 化,汽油將成為 DMC 的最大用戶(hù),其市場(chǎng)前景更加寬闊。據(jù)了解,在國(guó)際市場(chǎng),碳酸二甲酯的年需求量約 15 萬(wàn)~20 萬(wàn)噸。特別是近幾 年來(lái),由于下游產(chǎn)品聚碳酸酯、聚氨酯、汽車(chē)添加劑、高能電池電解 液等市場(chǎng)發(fā)展迅速,國(guó)際市場(chǎng)對(duì)碳酸二甲酯的需求更是與日俱增,市 場(chǎng)容量將達(dá)到 30 萬(wàn)噸左右。遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國(guó)際市場(chǎng)的供應(yīng)能力。目前, 國(guó)際上碳酸二甲酯年產(chǎn)能力僅 6 萬(wàn)~8.6 萬(wàn)噸。在國(guó)際市場(chǎng)上,歐盟 每年需進(jìn)口 1 萬(wàn)噸以上,印度也需進(jìn)口 5000 噸以上。 目前,我國(guó)的碳酸二甲酯生產(chǎn)能力有限,與市場(chǎng)之間缺口很大, 生產(chǎn)工藝也較為落后,產(chǎn)品含量低,質(zhì)量不穩(wěn)定。目前國(guó)內(nèi)年需求量 達(dá)數(shù)萬(wàn)噸,生產(chǎn)能力僅數(shù)千噸,預(yù)計(jì)到 2005 年需求量將高達(dá) 10 萬(wàn) 噸。 本工藝所得另一產(chǎn)物丙二醇,用作不飽和聚酯樹(shù)脂的原料,也是 增塑劑、表面活性劑、乳化劑和破乳劑的原料,可用作防腐劑、水果 催熟劑、防霉劑、防凍劑及煙草保溫劑,是大宗化工原料,國(guó)內(nèi)年需 求量在 10 萬(wàn)噸以上。 工藝技術(shù): 反應(yīng)原料:碳酸丙烯酯 和 甲醇;產(chǎn)物:碳酸二甲酯和 1,2-丙 二醇;反應(yīng)所需壓力:10 至 30 大氣壓。碳酸丙烯酯的轉(zhuǎn)化率 58.5%, 對(duì)碳酸二甲酯的選擇性 96.9%,對(duì) 1,2-丙二醇的選擇性 99.9%;甲醇 的轉(zhuǎn)化率為 29.5%。固定床流程碳酸二甲酯的收率 20.0%,原料循環(huán) 使用。 本合成碳酸二甲酯的技術(shù),原料易得,操作安全,不存在劇毒、 易燃、易爆等危險(xiǎn)。催化劑制造方便,穩(wěn)定性好,生產(chǎn)成本低。反應(yīng) 所需壓力:10 至 30 大氣壓。無(wú)需特殊設(shè)備。 產(chǎn)品成本分析: 碳酸二甲酯 1.0~1.2 萬(wàn)/噸,1,2-丙二醇 0.8 萬(wàn)/噸。原料:碳酸丙稀酯 0.8 萬(wàn)/噸,甲醇 0.23 萬(wàn)元/噸。 原料成本 4.34 元/千克。 特點(diǎn): 高活性催化劑的成功開(kāi)發(fā);碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和與之配套 的下游產(chǎn)品如碳酸二苯酯、聚碳酸酯的應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究以及理論研究。
南開(kāi)大學(xué)
2021-04-11