一種新型生產(chǎn)碳酸二甲酯和合成氨新工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于新型精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及酯化、加成、酯交換、復(fù)分解等反應(yīng)以及各產(chǎn)物循環(huán)利用的新型環(huán)保型技術(shù)。
【背景技術(shù)】
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[0002]當(dāng)前生產(chǎn)碳酸丙烯酯的工藝一般采用環(huán)氧丙烷與二氧化碳加壓，催化合成制取的方法，其成本受原料制約性大，原料利用率低，浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。
[0003]傳統(tǒng)制取碳酸二甲酯(DMC)的方法包括光氣法、醇氧化羰基化法或酯交換合成法。其中光氣法污染嚴(yán)重，原料有毒，且副產(chǎn)物含有大量HCL(鹽酸)腐蝕裝置。醇氧化羰基化法原料利用率低，產(chǎn)品收率低，催化劑回收利用困難，副產(chǎn)品不能有效利用，成本較高，造成浪費(fèi)?，F(xiàn)有酯交換合成法產(chǎn)物收率低，所用催化劑主要有金屬氧化物、離子交換樹脂和負(fù)載型化合物。金屬氧化物包括第III族氧化物和過渡金屬氧化物及其復(fù)合物。催化活性相對(duì)較好的多相催化劑主要有:氧化鈣/酚醛樹脂，改性201X7強(qiáng)堿陰離子交換樹脂，Cs-ZSM-5和ZnO2PbO復(fù)合氧化物。氧化鈣負(fù)載在酚醛樹脂上用于合成碳酸二甲酯雖然收率達(dá)88.9%，但由于活性組分流失嚴(yán)重，在第二次使用時(shí)活性下降50%以上；Cs-ZSM-5催化劑碳酸二甲酯收率59.9% ；ZnO2PbO復(fù)合氧化物催化劑，DMC產(chǎn)率可達(dá)62%，但酯交換過程中氧化物的晶相和金屬鉛的價(jià)態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致催化劑快速失活。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]基于以上背景，我公司大膽革新，創(chuàng)新性的將碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的生產(chǎn)工藝改進(jìn)并使二者的生產(chǎn)巧妙結(jié)合，發(fā)明一種新型生產(chǎn)碳酸二甲脂和合成氨新工藝。本發(fā)明使原料利用率大大提高，廢物排放率為零，達(dá)到一套裝置多級(jí)產(chǎn)品，循環(huán)高效，節(jié)能減排，綠色化工的目的。
[0005]一種新型生產(chǎn)碳酸二甲脂和合成氨新工藝是以二氧化碳、甲醇為初始原料，經(jīng)過酯化、加成、酯交換、復(fù)分解等反應(yīng)生產(chǎn)碳酸二甲脂、合成氨或碳酸丙烯脂的一套新型環(huán)保高效化學(xué)工藝。該套工藝具有工藝安全、便于實(shí)施、副產(chǎn)物循環(huán)利用、產(chǎn)品多樣、靈活、可控、物料利用率高、零排放、零污染等優(yōu)點(diǎn)，是新型環(huán)保循環(huán)化學(xué)工藝的典范。
[0006]本發(fā)明第一步反應(yīng)是尿素與丙二醇在160°C、33-47KPa條件下，經(jīng)過質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%碳酸鉛催化反應(yīng)5-7小時(shí)，反應(yīng)生成碳酸丙烯酯和氨氣，碳酸丙烯酯的收率可達(dá)95%以上，提純分離后碳酸丙烯酯純度可達(dá)99.5 %，反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣經(jīng)分離提純后進(jìn)入第二個(gè)反應(yīng)階段。
[0007]第二個(gè)反應(yīng)階段以第一反應(yīng)階段中產(chǎn)生的氨氣為原料和足量二氧化碳加水在高溫高壓催化劑條件下反應(yīng)生成產(chǎn)品之一合成氨，或者令所產(chǎn)氨氣與少量二氧化碳在高溫高壓催化劑條件下反應(yīng)生成尿素和水，所產(chǎn)尿素循環(huán)利用，進(jìn)入第一反應(yīng)階段作為制取碳酸丙烯酯的原材料。
[0008]第三反應(yīng)階段以第一反應(yīng)階段產(chǎn)生的碳酸丙烯酯為原料加甲醇在64-80°C、質(zhì)量比為1.85%高壓水熱法制取的鈦酸鉀作為催化劑反應(yīng)7小時(shí)，生成更高經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品碳酸二甲酯和附加產(chǎn)物丙二醇，所產(chǎn)丙二醇經(jīng)過提純分離又可進(jìn)入第一步反應(yīng)，作為生產(chǎn)碳酸丙烯酯的原料。
[0009]本發(fā)明中的三個(gè)反應(yīng)相輔相成，產(chǎn)品多極，副產(chǎn)物完全循環(huán)利用，生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)零排放，達(dá)到零污染，整套反應(yīng)中產(chǎn)物種類及產(chǎn)量可根據(jù)市場(chǎng)需求分段調(diào)控，實(shí)現(xiàn)操控靈活，利益最大化。
【附圖說明】
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[0010]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖
[0011]圖1中①處反應(yīng)條件為160°C、催化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)占反應(yīng)物3%的碳酸鉛、310-442個(gè)大氣壓下；圖中②處反應(yīng)條件為10-30大氣壓，64°C -80°C,以高壓水熱法制備的鈦合物作為催化劑；圖中③處反應(yīng)條件為高溫、高壓、催化劑；圖中④處NH3 (氨氣)可用減壓，蒸餾法收集；圖中⑤處反應(yīng)條件為高溫、高壓、催化劑。
【具體實(shí)施方式】
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[0012]在附圖所示反應(yīng)工藝過程中，第一步反應(yīng)是尿素與丙二醇在160°C、33_47KPa條件下，經(jīng)過質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%碳酸鉛催化反應(yīng)5-7小時(shí)，反應(yīng)生成碳酸丙烯酯和氨氣，反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣經(jīng)分離提純后進(jìn)入第二個(gè)反應(yīng)階段。
[0013]第二個(gè)反應(yīng)階段以第一反應(yīng)階段中產(chǎn)生的氨氣為原料和足量二氧化碳加水在高溫高壓催化劑條件下反應(yīng)生成產(chǎn)品之一合成氨，或者令所產(chǎn)氨氣與少量二氧化碳在高溫高壓催化劑條件下反應(yīng)生成尿素和水，所產(chǎn)尿素循環(huán)利用，進(jìn)入第一反應(yīng)階段作為制取碳酸丙烯酯的原材料。
[0014]第三反應(yīng)階段以第一反應(yīng)階段產(chǎn)生的碳酸丙烯酯為原料加甲醇在64-80°C、質(zhì)量比為1.85%高壓水熱法制取的鈦酸鉀作為催化劑反應(yīng)7小時(shí)，生成更高經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品碳酸二甲酯和附加產(chǎn)物丙二醇，所產(chǎn)丙二醇經(jīng)過提純分離又可進(jìn)入第一步反應(yīng)，作為生產(chǎn)碳酸丙烯酯的原料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型生產(chǎn)碳酸二甲脂和合成氨新工藝特征是以二氧化碳、甲醇為初始原料，經(jīng)過酯化、加成、酯交換、復(fù)分解等反應(yīng)生產(chǎn)碳酸二甲脂、合成氨或碳酸丙烯脂的化學(xué)工藝。其工藝步驟為: A、第一步反應(yīng)是尿素與丙二醇在160°C、33-47KPa條件下，經(jīng)過質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%碳酸鉛催化反應(yīng)5-7小時(shí)，反應(yīng)生成碳酸丙烯酯和氨氣。B、第二步反應(yīng)以第一反應(yīng)階段中產(chǎn)生的氨氣為原料和足量二氧化碳加水在高溫高壓催化劑條件下反應(yīng)生成產(chǎn)品之一合成氨，或者令所產(chǎn)氨氣與少量二氧化碳在高溫高壓催化劑條件下反應(yīng)生成尿素和水，所產(chǎn)尿素循環(huán)利用，進(jìn)入第一反應(yīng)階段作為制取碳酸丙烯酯的原材料。C、第三步反應(yīng)以第一反應(yīng)階段產(chǎn)生的碳酸丙烯酯為原料加甲醇在64-80°C、質(zhì)量比為1.85%高壓水熱法制取的鈦酸鉀作為催化劑反應(yīng)7小時(shí)，生成更高經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品碳酸二甲酯和附加產(chǎn)物丙二醇，所產(chǎn)丙二醇經(jīng)過提純分離又可進(jìn)入第一步反應(yīng)，作為生產(chǎn)碳酸丙烯酯的原料。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝過程中，其特征在于:在第一步反應(yīng)中，催化劑選用占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的碳酸鉛。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝過程中，其特征在于:在第三步反應(yīng)中，催化劑選用占質(zhì)量比為1.85%高壓水熱法制取的鈦酸鉀。
【專利摘要】本發(fā)明屬于新型精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及酯化、加成、酯交換、復(fù)分解等反應(yīng)以及各產(chǎn)物循環(huán)利用的新型環(huán)保型技術(shù)。一種新型生產(chǎn)碳酸二甲脂和合成氨新工藝是以二氧化碳、甲醇為初始原料，經(jīng)過酯化、加成、酯交換、復(fù)分解等反應(yīng)生產(chǎn)碳酸二甲脂、合成氨或碳酸丙烯脂的一套新型環(huán)保高效化學(xué)工藝。該工藝包括三個(gè)步驟，第一步是尿素與丙二醇反應(yīng)生成碳酸丙烯酯和氨氣；第二步以第一反應(yīng)階段中產(chǎn)生的氨氣為原料和足量二氧化碳生成合成氨，或者氨氣與少量二氧化碳生成尿素和水；第三步是以第一反應(yīng)階段產(chǎn)生的碳酸丙烯酯為原料加甲醇催化劑反應(yīng)生成碳酸二甲酯和附加產(chǎn)物丙二醇。該套工藝便于實(shí)施、安全、副產(chǎn)物循環(huán)利用、產(chǎn)品多樣、靈活、可控、物料利用率高、零排放、零污染等優(yōu)點(diǎn)，是新型環(huán)保循環(huán)化學(xué)工藝的典范。
【IPC分類】C07C68-06, C01C1-04, C07C68-00, C07C69-96
【公開號(hào)】CN104557553
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310544778
【發(fā)明人】杜雪田, 王永德
【申請(qǐng)人】渭南市高新區(qū)愛心有限責(zé)任公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月29日