一種以農林廢棄物為初始原料生產碳酸二烷酯的新方法
2023-04-30 19:17:11 1
專利名稱：一種以農林廢棄物為初始原料生產碳酸二烷酯的新方法
技術領域：
本發明涉及一種碳酸二烷酯的製備方法，特別是涉及一種以農林廢棄物為初始原料生產碳酸二烷酯的新方法及其應用。
背景技術：
碳酸二烷酯，也稱作碳酸二烷基酯，其分子中含有烷氧基和羰基，能與多種醇、酚、 胺和酯反應，是一種用途非常廣泛的有機化合物，具有較高的工業應用價值和市場前景。碳酸二烷酯的製備方法主要包括光氣合成法、氧化羰化法、酯交換法等。傳統工業化製造碳酸二烷基酯一般採用光氣合成法，然而此法製備過程中光氣及中間體為劇毒性物質，且副產物具有強腐蝕性，對環境汙染嚴重，從而逐漸被甲醇氧化羰基化法所取代。
授權公告號為CN101234965B的中國發明專利公開了一種製造碳酸二烷酯的方法，在醇類化合物、一氧化碳、及氧氣存在的條件下，使用有機滷化金屬催化劑搭配至少一種具有氮原子的助催化劑所組成的催化系統，進行液相氧化羰基化反應而生成碳酸二烷酯，此方法在一定程度上降低了對反應器的腐蝕性，然而卻也存在著催化劑價格昂貴、轉化率和選擇性有限等缺陷。
酯交換技術是一種酯與另一種脂肪酸或醇或酯在一定條件下伴隨醯基交換生成新酯的技術，具有催化劑廣泛、反應條件溫和、易於控制、轉化率高、產品質量好等優點。如公開號為CN1699328A的中國發明專利公開了一種製備碳酸二烷基酯的方法，採用清潔、無毒、環保的綠色化工原料碳酸二甲酯與脂肪族單醇反應合成碳酸二烷基酯，此方法反應條件溫和，特別是可以利用可再生的生物質資源進行生產，且生產過程無三廢汙染。然而，上述酯化反應採用鹼金屬或鹼土金屬的醇化物或氫氧化物，鹼金屬碳酸鹽、鹼土金屬碳酸鹽、 有機錫、有機鋅或鹼性樹脂作為催化劑，反應速率慢，活性和選擇性有限。
除了採用碳酸二甲酯外，還可以採用環狀碳酸酯作為起始原料製備碳酸二烷酯。 如公開號為CN 102464587A的中國發明專利公開了一種酯交換製備小分子碳酸二烷基酯的方法，其採用環狀碳酸酯(如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丙三醇碳酸酯)和小分子醇為原料，在催化劑的存在下，常壓或減壓條件下反應製備小分子碳酸二烷基酯。此方法具有反應條件較溫和、催化劑易於分離等優點，具有實際應用價值。發明內容
本發明的首要目的是針對上述現有技術存在的問題提供成本低廉、經濟價值高的生產碳酸二烷酯的方法，本發明方法以廉價的農林廢棄物和工業廢氣二氧化碳為原料，生產工藝還副產高附加值的1，4-戊二醇，經濟和社會效益顯著。
為了達到上述目的，本發明一方面提供一種以農林廢棄物為初始原料生產碳酸二烷酯的方法，包括如下順序進行的步驟
A)以農林廢棄物為初始原料製得2-甲基四氫呋喃；
B)將2-甲基四氫呋喃與二氧化碳進行環加成反應，製得結構式為權利要求
1.一種以農林廢棄物為初始原料生產碳酸二烷酯的方法，其特徵在於，包括如下順序進行的步驟A)以農林廢棄物為初始原料製得2-甲基四氫呋喃； B)將2-甲基四氫呋喃與二氧化碳進行環加成反應，製得結構式為
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述環加成反應在鎂-鋅-稀土氧化物複合催化劑的作用下進行，所述鎂-鋅-稀土氧化物複合催化劑包括氧化鎂、氧化鋅和稀土氧化物，其中氧化鎂與氧化鋅的摩爾比為1-4 :1，稀土氧化物在鎂-鋅-稀土氧化物複合催化劑中的質量百分含量為O. 1_1%。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述環加成反應中2-甲基四氫呋喃與二氧化碳的摩爾比為1: 1-20，所述鎂-鋅-稀土氧化物複合催化劑與2-甲基四氫呋喃的重量配比為 O. 1-5 :100。
4.如權利要求2中任一所述的方法，其特徵在於，所述環加成反應的溫度為80-150°C， 反應絕對壓力為2-10MPa，反應時間為5-120分鐘。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述一元醇選自C1-C8直鏈醇、C3-C8支鏈醇、C3-C8環醇、帶有呋喃環的醇中的一種或多種的混合物。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述酯交換反應在金屬-稀土氧化物複合催化劑的作用下進行，所述金屬-稀土氧化物複合催化劑包括金屬氧化物和稀土氧化物，其中金屬氧化物與稀土氧化物的重量配比為(90-99) : (1-10)。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述金屬氧化物選自氧化鋅、氧化鋁、氧化亞錫中的一種或多種，所述稀土氧化物選自氧化鑭、氧化鈰中的一種或多種。
8.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述環狀碳酸酯與一元醇的摩爾比為1: 1-20，所述金屬-稀土氧化物複合催化劑的重量與所述環狀碳酸酯和一元醇總重量的配比為 O. 1-5 :100。
9.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述酯交換反應的溫度為120-180°C，反應絕對壓力為O. l_4MPa，反應時間為5-120分鐘。
10.權利要求1所述方法製備的碳酸二烷酯在液體燃料上的應用。
全文摘要
本發明公開了一種以農林廢棄物為初始原料生產碳酸二烷酯的方法，首先以農林廢棄物為初始原料製得2-甲基四氫呋喃；然後將2-甲基四氫呋喃與二氧化碳進行環加成反應，製得一種環狀碳酸酯(即1，4-戊二醇碳酸酯)；再將所述的環狀碳酸酯與一元醇進行酯交換反應，製得碳酸二烷酯。本發明方法以廉價的農林廢棄物和工業廢氣二氧化碳為原料生產碳酸二烷酯，生產工藝還副產高附加值的1,4-戊二醇，不僅節約了生產成本、減少了環境汙染，還為工業化生產碳酸二烷酯和農林廢棄物的高效綜合利用提供了新途徑，具有顯著的經濟和社會效益。
文檔編號C10L1/02GK103058862SQ201210543959
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者頡二旺, 張維 申請人:北京金驕生物質化工有限公司