一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂制造技术

本发明专利技术公开了一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂，该催化剂采用的改性剂是改性的钙镁铝水滑石为催化剂的主活性组分，其中以钠、钾、铯、锶、钡的化合物的一种及以上为改性剂，载体为二氧化硅、活性炭、分子筛、沸石、碳纳米管、石墨烯等多孔材料，经过浸渍干燥后制得所需催化剂。改性钙镁铝水滑石自身也具有较好的草酸烷基酯脱碳合成碳酸烷基酯的催化剂作用，上述改性钙镁铝水滑石催化剂具有活性高、选择性好、绿色环保、综合性能好等优点。综合性能好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂


[0001]本专利技术属于化学工业催化领域，尤其涉及一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂。

技术介绍

[0002]碳酸烷基酯是重要、无毒、绿色溶剂和化工原料，其结构式中包含羰基、甲基、甲氧基、羰甲基，使得其具有良好的反应活性，被誉为有机合成的“新基石”。由于其优异的物化特性，应用十分广泛，例如，油漆涂料绿色环保溶剂、医/农药精细化学品制备、汽油柴油添加剂、替代光气作为原料合成聚碳酸酯、新能源领域锂离子电池电解液。近年来，随着国内新能源汽车工业技术的突飞猛进，带动新能源电池需求量快速扩张，预计2022
‑
2025年间碳酸烷基酯价格稳定在8000
‑
12000元/吨左右，市场前景光明。
[0003]目前，国内外合成碳酸烷基酯的技术主要有光气法、甲醇氧化羰基化法、酯交换合成法、尿素醇解法及二氧化碳直接合成法五种技术路线。光气法由于存在严重的安全和环保问题已被淘汰；尿素醇解法工业化生产成本高导致其工业利用率少；甲醇氧化羰基化法，产物复杂，分离成本高，仅有一套示范装置运行；国内80%以上碳酸烷基酯由酯交换法制备，具有工艺成熟、产品收率高、品质好等优点，成为国内生产的主流工艺，但该工艺产出的酯和醇的共沸物分离能耗过高，导致生产成本居高不下，环保压力逐年攀升；草酸烷基酯脱羰法，工艺简单，可实现全流程100%原子利用率，是一条制备碳酸烷基酯的高附加值路线，但国内少有相关研究及技术报道。
[0004]草酸烷基酯脱羰制碳酸烷基酯的工艺中，催化剂是决定反应是否成功的关键。专利CN 105478150 A公开了一种具有多层结构的碱催化剂及其制备方法和用途，通过层层组装技术，实现了所述碳纳米管、碱金属碳酸盐纳米颗粒、多孔氧化物的三层结构碱催化剂的制备。作为草酸二酯脱羰制碳酸二酯催化剂，催化剂的催化性能与寿命明显优于普通负载型碱金属碳酸盐催化剂。专利CN 105413726 B公开了一种镶嵌在碳材料中的碱催化剂及其制备方法和用途，通过反向复制技术，实现了碱金属碳酸盐纳米颗粒镶嵌到碳材料中的碱催化剂的制备。可作为草酸二酯脱羰制碳酸二酯催化剂，催化剂的催化性能与寿命明显优于普通负载型碱金属碳酸盐催化剂。专利CN 113181894 A公开了一种用于催化草酸二甲酯脱羰直接生成碳酸二甲酯的催化体系。通过体积浸渍法接以原位煅烧等法实现碱/碱土金属第三、四主族无机酸盐催化剂及其载体的制备和复合，获得催化体系。此催化体系具有良好的反应活性，可高催化选择性与高转化率的制备得到碳酸烷基酯产物。
[0005]无论是碱金属铷还是碳纳米管都是价格昂贵的化工产品，难以在工业上推广使用，催化剂在进行工业化制备时，工艺较为复杂，理论上会造成环境污染，因此，研制出可用于工业化生产且具有高催化性能的催化剂，应用于草酸烷基酯脱羰制备碳酸烷基酯的工艺十分必要。

技术实现思路

[0006]针对草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂存在寿命短、活性低、容易流失等问题，本专利技术提供一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂，该催化剂活性高，稳定性好。
[0007]如上所述的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂，该催化剂包括改性剂改性的钙镁铝水滑石。
[0008]如上所述的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂，还包括将所述的改性剂改性的钙镁铝水滑石负载在载体上。
[0009]如上所述的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂，还包括将改性剂改性的钙镁铝水滑石和复配物掺混形成催化剂。
[0010]如上所述的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂的改性剂包括氯化钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、草酸钠、酒石酸钠、氯化钾、硫酸钾、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、草酸钾、酒石酸钾、氯化铯、硫酸铯、氢氧化铯、碳酸铯、氯化锶、硫酸锶、氢氧化锶、碳酸锶、硫酸钡的任意一种或两种以上的组合。
[0011]如上所述的的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂载体包括二氧化硅、活性炭、分子筛、沸石、碳纳米管、石墨烯中的若干种。
[0012]如上所述的所述的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂，复配物包括二氧化硅、活性炭、分子筛、氧化钙、氯化钙、五氧化二磷、硫酸镁中的若干种。
[0013]如上所述的所述的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂草酸烷基酯为草酸二甲酯、草酸二乙酯、草酸二丁酯、草酸甲乙酯中的一种或多种；所述的碳酸烷基酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种。
[0014]如上所述的的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂在草酸烷基合成碳酸烷基酯反应体系中应用，反应压力为0.1
‑
10.0MPa，反应温度为90
‑
300℃。催化剂用量为草酸烷基酯的5
‑
70%（质量比）。
[0015]如上所述一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂具有以下优点：改性剂改性的钙镁铝水滑石催化剂，寿命高、活性高、不易流失等优点，能单独使用，也能负载到载体上或与复配物掺混形成催化剂；用于草酸烷基酯合成碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸甲乙酯等所用的催化剂。
具体实施方式
[0016]为更好的理解本专利技术技术方案，下面用实施例进一步对本专利技术作进一步详细说明，但本内容仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对本专利技术保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本专利技术的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本专利技术技术方案的实质和权利要求保护范围。
[0017]一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂制备：实施例1：以2.2197g氯化钙、0.9521g氯化镁、1.3334g氯化铝配制混合盐溶液；1mol/L的碳酸钠和1.5mol/L的氢氧化钠的混合水溶液配为碱溶液，采用双滴法分别将盐溶液和碱溶液混合，调整滴速，控制PH值范围为10
‑
11，陈化48h，洗涤干燥，得到钙镁铝水滑石；然后置于120℃恒温箱中干燥24h，干燥后的样品保存备用。
[0018]上述获得的钙镁铝水滑石与碳酸氢钠按质量比1：0.1加入烧杯，再加入250ml蒸馏水，烧杯放在加热板上温度设定100℃，盖上表面皿盖子，留出一定的出气口，加热8小时左右，将烧杯中的浆液取出进行抽滤，将剩余所得粉末状固体在120℃恒温箱中干燥10
‑
12h，再置于箱式马弗炉在150℃焙烧5h，放置至常温，得到一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂。
[0019]实施例2：以2.2197g氯化钙、0.9521g氯化镁、1.3334g氯化铝配制混合盐溶液；1mol/L的碳酸钠和1.5mol/L的氢氧化钠的混合水溶液配为碱溶液，采用双滴法分别将盐溶液和碱溶液混合，调整滴速，控制PH值范围为10
‑
11，陈化48h，洗涤干燥，得到钙镁铝水滑石；然后置于120℃恒温箱中干燥24h，干燥后的样品保存备用。
[0020]上述获得的钙镁铝水滑石与碳酸钾按质量比1：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂，其特征在于：该催化剂包括改性剂改性的钙镁铝水滑石。2.根据权利要求1所述的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂，其特征在于：该催化剂还包括将所述的改性剂改性的钙镁铝水滑石负载在载体上。3.根据权利要求1所述的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂，其特征在于：上述催化剂还包括将改性剂改性的钙镁铝水滑石和复配物掺混形成催化剂。4.根据权利要求1、2、3任一所述的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂，其特征在于所述的改性剂包括氯化钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、草酸钠、酒石酸钠、氯化钾、硫酸钾、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、草酸钾、酒石酸钾、氯化铯、硫酸铯、氢氧化铯、碳酸铯、氯化锶、硫酸锶、氢氧化锶、碳酸锶、硫酸钡的任意一种或两种以上的组合。5.根据权利要求2所述的一种草酸烷基酯定向合成碳酸烷基酯的催化剂，其特征在于所述载体包括二氧化硅、活性炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟玲，周佳，孙跃，石磊，宋晓玲，周军，熊新阳，李国栋，庞晓东，夏锐，于国栋，王伟，万振国，李静，陈万银，王小艳，原晓丽，张学鲁，李自兵，
申请(专利权)人：新疆天业集团有限公司沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：