固體催化劑制備碳酸丙烯酯工藝
項(xiàng)目簡(jiǎn)介: 碳酸丙烯酯高能電池電解液.高效溶劑僅用作高能電池及電容器 的優(yōu)良介質(zhì),世界市場(chǎng)所需碳酸丙烯酯 200-300 萬(wàn)噸。酯交換法生產(chǎn) 碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸。而目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn) 量在 1000-2000 噸,供不應(yīng)求,市場(chǎng)前景十分廣闊。隨著社會(huì)對(duì)綠色 環(huán)保的重視,許多工藝會(huì)被清潔、環(huán)境友好工藝所代替,必然進(jìn)一步 加大碳酸丙烯酯的市場(chǎng)需求。因其下游產(chǎn)品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、 聚氨酯的不斷推廣應(yīng)用,其市場(chǎng)需求量還要不斷增加。本產(chǎn)品碳酸丙 烯酯是一種高效溶劑和優(yōu)良抽提劑,性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒、純的溶劑對(duì)碳 鋼設(shè)備沒(méi)有腐蝕,它對(duì)高分子化合物具有良好的溶解能力。目前最受 人重視的是用來(lái)脫除天然氣、石油裂解氣、油田氣、合成氨變換氣中 的二氧化碳和硫化氫,效果顯著。在電子工業(yè)上可作高能電池及電容器的優(yōu)良介質(zhì),在高分子工業(yè)上可作聚合物的溶劑和增塑劑等。也可 以作油性溶劑以及烯烴和芳烴的萃取劑。在紡織工業(yè)上可用作合成纖 維的助劑和固定劑、紡絲溶劑或水溶劑染料顏料分散劑;此外,它還 是一種用途極其廣泛的有機(jī)合成原料和中間體,如酯交換法生產(chǎn)碳酸 二甲酯的原料。 產(chǎn)品市場(chǎng)分析 僅用作高能電池及電容器的優(yōu)良介質(zhì),世界市場(chǎng)所需碳酸丙烯酯 200-300 萬(wàn)噸。酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯的所需配套原料:碳酸丙烯 酯達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸。而目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量在 1000-2000 噸,供不應(yīng)求,市場(chǎng) 前景十分廣闊。隨著社會(huì)對(duì)綠色環(huán)保的重視,許多工藝會(huì)被清潔、環(huán) 境友好工藝所代替,必然進(jìn)一步加大碳酸丙烯酯的市場(chǎng)需求。因其下 游產(chǎn)品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不斷推廣應(yīng)用,其市場(chǎng)需 求量還要不斷增加。現(xiàn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格為 7000-8000 元/噸。相關(guān)原料價(jià) 格:環(huán)氧丙烷 7500 元/噸和二氧化碳 300--700 元/噸。 現(xiàn)有技術(shù)情況 利用二氧化碳與環(huán)氧化物加成反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯早已實(shí)現(xiàn)了 工業(yè)化,目前的研究主要集中在尋找高效均相催化劑以及非均相催化 劑。現(xiàn)行工藝大多采用均相催化過(guò)程,存在著催化劑的回收、循環(huán)使 用上的困難;且產(chǎn)物必需經(jīng)過(guò)多步蒸餾等過(guò)程分離提純,既耗時(shí)、耗 能,又增加設(shè)備的投資。此外,為制得高質(zhì)量的產(chǎn)品和提高環(huán)氧化物 的轉(zhuǎn)化率,許多工藝還得使用揮發(fā)性的有機(jī)溶劑。這一反應(yīng)的非均相 催化過(guò)程尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,主要受非均相催化劑的活性和穩(wěn)定性(即 催化劑的使用壽命)所限。 所屬技術(shù)領(lǐng)域:一碳化學(xué)與化工及綠色催化技術(shù),可再生資源的 化學(xué)轉(zhuǎn)化利用。選題依據(jù):基于人們對(duì)資源和環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 的社會(huì)需求,以消除污染、合理利用資源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的 綠色化學(xué)已成為當(dāng)前化學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿。二氧化碳作為一種典型 的可再生資源,具有無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、阻燃、化學(xué)惰性,大量存在于 自然界中等特點(diǎn),無(wú)溶劑殘留而且對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn);同時(shí)它也是一 種溫室氣體,對(duì)它的資源化利用,還可以減輕環(huán)境負(fù)荷。回收再利用 的二氧化碳主要用于生產(chǎn)基本化工原料及具有應(yīng)用價(jià)值的綠色化工 產(chǎn)品。目前,每年大約有 110 MT(百萬(wàn)噸) 的二氧化碳用于化工產(chǎn)品 的合成,如碳酸酯、酰胺、氨基甲酸酯等,具有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊 的市場(chǎng)前景。基于資源和環(huán)境因素考慮,二氧化碳的化學(xué)轉(zhuǎn)化與利用 吸引著越來(lái)越多研究者的興趣,具有很高的應(yīng)用價(jià)值和理論研究意義。 本工藝的目的 針對(duì)固體催化劑活性不高、穩(wěn)定性不好的問(wèn)題,設(shè)計(jì)與篩選高活 性、高穩(wěn)定性固體催化劑,解決催化劑的回收使用問(wèn)題和簡(jiǎn)化產(chǎn)品的 分離、純化過(guò)程,以降低生產(chǎn)成本;用超臨界二氧化碳替代有機(jī)溶劑, 實(shí)現(xiàn)無(wú)有機(jī)溶劑、對(duì)環(huán)境友好的清潔工藝過(guò)程,即工藝過(guò)程的綠色化。 技術(shù)內(nèi)容 高活性、高穩(wěn)定性固體催化劑的篩選:側(cè)鏈帶有銨鹽、胺基等功 能基團(tuán)的聚苯乙烯樹(shù)脂能高效、高選擇性地催化環(huán)氧化物與二氧化碳 反應(yīng)制備環(huán)狀碳酸酯。 催化劑的種類:苯乙烯系極性大孔吸附樹(shù)脂、強(qiáng)堿性苯乙烯系陰 離子交換樹(shù)脂、大孔弱堿性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂、大孔苯乙烯系 螯合性樹(shù)脂、大孔弱酸丙烯酸系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、大孔強(qiáng)酸丙烯酸系 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。 上述高活性固體催化劑的回收、再利用。
南開(kāi)大學(xué)
2021-04-11