營口恒洋新能源化工有限公司
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碳酸二乙酯有多種制備方法,主要包括光氣法、配交換法、氧化碳基化法等。 3.1 光氣法 光氣法制備碳酸二乙酯是用光氣和無水乙醇反應(yīng)得到碳酸二乙酯。反應(yīng)方程式如下:
工業(yè)上操作過程如下:將光氣通入無水乙醇中,光氣先與乙醇反應(yīng)生成氯甲酸乙酯,并釋放出氯化氫氣體。氯甲酸乙酯再與乙醇反應(yīng)生成碳酸二乙酯并進(jìn)一步釋放出氯化氫氣體,光氣用量和乙醇用量的摩爾比為1.05∶1到1.10∶1,反應(yīng)溫度為70-90℃,通完光氣后回流2個小時,反應(yīng)產(chǎn)生的氯化氫經(jīng)冷卻吸收可副產(chǎn)鹽酸。反應(yīng)產(chǎn)物精餾收集的l25-128℃∶即為產(chǎn)品,工業(yè)碳酸二乙酯的純度可達(dá)99%以上。 光氣法制備碳酸二乙酯需要比較多的醇,反應(yīng)時間較長,反應(yīng)溫度也比較高,而且反應(yīng)生成腐蝕性強(qiáng)的氯化氫,要求反應(yīng)設(shè)備必須耐腐蝕,這必將導(dǎo)致設(shè)備投資加大,從而提高了生產(chǎn)成本。更為嚴(yán)重的是,光氣法生產(chǎn)碳酸二乙酯過程中使用了劇毒原料光氣,反應(yīng)過程中還生成另外一種劇毒的物質(zhì)氯甲酸乙酯,而化工生產(chǎn)中泄漏總是不可避免的,如果光氣和氯甲酸乙酯泄漏出來,必將產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染,這與目前倡導(dǎo)的綠色和清潔生產(chǎn)環(huán)保要求是相抵觸的。因此光氣法既要有嚴(yán)格的安全保證措施,也要有相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施;再者,反應(yīng)中釋放出的氯化氫雖然可以通過吸收制成工業(yè)鹽酸出售,但是在操作過程中對設(shè)備有不同程度的腐蝕,這樣對設(shè)備的要求就相當(dāng)高。由此可見光氣法是一種有嚴(yán)重缺陷的方法。 3.2 酯交換法 酯交換法根據(jù)所用原料不同,有多種酯交換生產(chǎn)工藝。主要包括:硫酸二乙酯和碳酸鹽的酯交換、碳酸酯(碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等)和醇的酯交換。
17 3.2.1 硫酸二乙酯和碳酸鹽 硫酸二乙酯可以和碳酸鹽進(jìn)行酯交換反應(yīng)生成碳酸二乙酯和硫酸鹽,適合的碳酸鹽有碳酸鉀、碳酸鈉等。硫酸二乙酯和碳酸鈉反應(yīng)的方程式如下: 本反應(yīng)可以不需要催化劑而直接進(jìn)行,但其缺陷是使用了劇毒的硫酸二乙酯,萬一泄漏將產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染,而且生成了固體硫酸鈉,容易使反應(yīng)器結(jié)垢。該方法目前已基本不采用。 3.2.2 碳酸二甲酯和乙醇 碳酸二甲酯和乙醇反應(yīng)制備碳酸二乙酯方程式如下: 這是一個平行串聯(lián)反應(yīng),反應(yīng)要在位化劑存在條件下進(jìn)行,反應(yīng)分兩個步驟進(jìn)行,先是碳酸二乙酯和乙醇可逆反應(yīng)生成碳酸甲乙酯和甲醇,碳酸甲乙酯再和乙醇可逆反應(yīng)生成碳酸二乙酯和甲醇。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過精餾可得到純度99%以上的碳酸二乙酯。 這種方法采用了無毒原料碳酸二甲酯,不會產(chǎn)生污染,而且反應(yīng)條件溫和,可以在常壓下反應(yīng),反應(yīng)溫度不超過80℃,對設(shè)備的要求不高,所以在工業(yè)上很容易實(shí)現(xiàn)。該反應(yīng)是乎行串聯(lián)可逆反應(yīng),必將存在選擇性的問題,如果不采取任何特殊的措施,碳酸二甲酯是不可能完全轉(zhuǎn)化成碳酸二乙酯的,必將有很大一部分轉(zhuǎn)化成碳酸甲乙酯,從而浪費(fèi)原料和能耗,可采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┘赐ㄟ^反應(yīng)精餾來解決上述存在的問題。 反應(yīng)精餾是把反應(yīng)和精餾結(jié)合在同一個設(shè)備中,同時進(jìn)行反應(yīng)和精餾,通過精餾蒸走反應(yīng)生成的甲醇,從而改變了反應(yīng)的平衡狀態(tài),使反應(yīng)朝生成產(chǎn)物碳酸二乙酯的方向進(jìn)行,提高了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的選擇性。反應(yīng)精餾還具有縮短反應(yīng)時間、強(qiáng)化設(shè)備生產(chǎn)能力以及節(jié)省能量等的優(yōu)點(diǎn)。