碳酸丙烯酯與甲醇的酯交換法生產碳酸二甲酯
項目簡介: 碳酸二甲酯(DMC)是近年來受到國內外廣泛關注的綠色化工產 品。1992 年在歐洲通過了非毒性化學品(Non toxic substance)的注冊登 記,屬于無毒或微毒化工產品。由于其分子中含有多種官能團,因而 具有良好的反應活性;一方面碳酸二甲酯有望在諸多領域替代光氣、硫酸二甲酯(DMS)、氯甲烷及氯甲酸甲酯等劇毒或致癌物進行羰基化、 甲基化、甲酯化及酯交換等反應生成多種重要化工產品;另一方面, 以它為原料可以開發、制備多種高附加值的精細化學品,在醫藥、農 藥、合成材料、染料、潤滑油添加劑、食品增香劑、電子化學品等領 域獲得廣泛應用;如用于合成環丙沙星、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 透明樹脂、甲胺基甲 酸鈉酯(西維因)、四甲基醇銨(TMAH)。第三,其非反應性用途: 溶劑、溶媒和汽油添加劑。如作藥物制備的溶媒介質,特種快干油漆 的溶劑、噴霧劑的溶劑等。所以,碳酸二甲酯被譽為 21 世紀有機合 成的一個“新基塊”,其發展將對我國的煤化工、石油化工、甲醇化工、 C1 化工起到巨大的推動作用。 DMC 是性能優良的溶劑、溶煤,具有如下優點:(1)與其他有機 物相溶性好;(2)微毒且蒸發速度快;(3)脫酯能力比較高。所以有可能 在下述領域得到廣泛應用:(a)是半導體工業使用的對大氣臭氧層有破 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)、醫藥化學品等的生產中用作溶劑、溶媒;(c)作為 CO2的載體,應用于噴霧方面。 產品市場分析: 碳酸二甲酯及其相關的丙二醇等產品,被中國列入“九五”重點開 發的 50 個精細化工品種范圍。為了防止大氣污染,提高汽油的含氧 率,國外用甲基叔丁醚取代四已基鉛作石油添加劑,實現汽油無鉛化, 但汽油含氧率仍不理想,DMC 除了分子含氧率高達 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,如能實用 化,汽油將成為 DMC 的最大用戶,其市場前景更加寬闊。據了解,在國際市場,碳酸二甲酯的年需求量約 15 萬~20 萬噸。特別是近幾 年來,由于下游產品聚碳酸酯、聚氨酯、汽車添加劑、高能電池電解 液等市場發展迅速,國際市場對碳酸二甲酯的需求更是與日俱增,市 場容量將達到 30 萬噸左右。遠遠大于國際市場的供應能力。目前, 國際上碳酸二甲酯年產能力僅 6 萬~8.6 萬噸。在國際市場上,歐盟 每年需進口 1 萬噸以上,印度也需進口 5000 噸以上。 目前,我國的碳酸二甲酯生產能力有限,與市場之間缺口很大, 生產工藝也較為落后,產品含量低,質量不穩定。目前國內年需求量 達數萬噸,生產能力僅數千噸,預計到 2005 年需求量將高達 10 萬 噸。 本工藝所得另一產物丙二醇,用作不飽和聚酯樹脂的原料,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,國內年需 求量在 10 萬噸以上。 工藝技術: 反應原料:碳酸丙烯酯 和 甲醇;產物:碳酸二甲酯和 1,2-丙 二醇;反應所需壓力:10 至 30 大氣壓。碳酸丙烯酯的轉化率 58.5%, 對碳酸二甲酯的選擇性 96.9%,對 1,2-丙二醇的選擇性 99.9%;甲醇 的轉化率為 29.5%。固定床流程碳酸二甲酯的收率 20.0%,原料循環 使用。 本合成碳酸二甲酯的技術,原料易得,操作安全,不存在劇毒、 易燃、易爆等危險。催化劑制造方便,穩定性好,生產成本低。反應 所需壓力:10 至 30 大氣壓。無需特殊設備。 產品成本分析: 碳酸二甲酯 1.0~1.2 萬/噸,1,2-丙二醇 0.8 萬/噸。原料:碳酸丙稀酯 0.8 萬/噸,甲醇 0.23 萬元/噸。 原料成本 4.34 元/千克。 特點: 高活性催化劑的成功開發;碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯和與之配套 的下游產品如碳酸二苯酯、聚碳酸酯的應用開發研究以及理論研究。
南開大學
2021-04-11