固體催化劑制備碳酸丙烯酯工藝
項目簡介: 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 的優良介質,世界市場所需碳酸丙烯酯 200-300 萬噸。酯交換法生產 碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯達數十萬噸。而目前國內生產 量在 1000-2000 噸,供不應求,市場前景十分廣闊。隨著社會對綠色 環保的重視,許多工藝會被清潔、環境友好工藝所代替,必然進一步 加大碳酸丙烯酯的市場需求。因其下游產品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、 聚氨酯的不斷推廣應用,其市場需求量還要不斷增加。本產品碳酸丙 烯酯是一種高效溶劑和優良抽提劑,性質穩定、無毒、純的溶劑對碳 鋼設備沒有腐蝕,它對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。在電子工業上可作高能電池及電容器的優良介質,在高分子工業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合成原料和中間體,如酯交換法生產碳酸 二甲酯的原料。 產品市場分析 僅用作高能電池及電容器的優良介質,世界市場所需碳酸丙烯酯 200-300 萬噸。酯交換法生產碳酸二甲酯的所需配套原料:碳酸丙烯 酯達數十萬噸。而目前國內生產量在 1000-2000 噸,供不應求,市場 前景十分廣闊。隨著社會對綠色環保的重視,許多工藝會被清潔、環 境友好工藝所代替,必然進一步加大碳酸丙烯酯的市場需求。因其下 游產品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不斷推廣應用,其市場需 求量還要不斷增加。現國內市場價格為 7000-8000 元/噸。相關原料價 格:環氧丙烷 7500 元/噸和二氧化碳 300--700 元/噸。 現有技術情況 利用二氧化碳與環氧化物加成反應合成環狀碳酸酯早已實現了 工業化,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?,F行工藝大多采用均相催化過程,存在著催化劑的回收、循環使 用上的困難;且產物必需經過多步蒸餾等過程分離提純,既耗時、耗 能,又增加設備的投資。此外,為制得高質量的產品和提高環氧化物 的轉化率,許多工藝還得使用揮發性的有機溶劑。這一反應的非均相 催化過程尚未實現產業化,主要受非均相催化劑的活性和穩定性(即 催化劑的使用壽命)所限。 所屬技術領域:一碳化學與化工及綠色催化技術,可再生資源的 化學轉化利用。選題依據:基于人們對資源和環境問題的關注及實現可持續發展 的社會需求,以消除污染、合理利用資源、實現可持續發展為目標的 綠色化學已成為當前化學研究的熱點和前沿。二氧化碳作為一種典型 的可再生資源,具有無毒、無腐蝕性、阻燃、化學惰性,大量存在于 自然界中等特點,無溶劑殘留而且對環境友好等優點;同時它也是一 種溫室氣體,對它的資源化利用,還可以減輕環境負荷?;厥赵倮?的二氧化碳主要用于生產基本化工原料及具有應用價值的綠色化工 產品。目前,每年大約有 110 MT(百萬噸) 的二氧化碳用于化工產品 的合成,如碳酸酯、酰胺、氨基甲酸酯等,具有很高的應用價值和廣闊 的市場前景?;谫Y源和環境因素考慮,二氧化碳的化學轉化與利用 吸引著越來越多研究者的興趣,具有很高的應用價值和理論研究意義。 本工藝的目的 針對固體催化劑活性不高、穩定性不好的問題,設計與篩選高活 性、高穩定性固體催化劑,解決催化劑的回收使用問題和簡化產品的 分離、純化過程,以降低生產成本;用超臨界二氧化碳替代有機溶劑, 實現無有機溶劑、對環境友好的清潔工藝過程,即工藝過程的綠色化。 技術內容 高活性、高穩定性固體催化劑的篩選:側鏈帶有銨鹽、胺基等功 能基團的聚苯乙烯樹脂能高效、高選擇性地催化環氧化物與二氧化碳 反應制備環狀碳酸酯。 催化劑的種類:苯乙烯系極性大孔吸附樹脂、強堿性苯乙烯系陰 離子交換樹脂、大孔弱堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂、大孔苯乙烯系 螯合性樹脂、大孔弱酸丙烯酸系陽離子交換樹脂、大孔強酸丙烯酸系 陽離子交換樹脂。 上述高活性固體催化劑的回收、再利用。
南開大學
2021-04-11