碳酸二甲酯的生产技术
20世纪80年代初,意大利EniChem公司以CuCl为催化剂实现了甲醇氧化羰基化合成DMC的工业化,这是第一个工业化的非光气合成工艺,也是应用最广泛的工艺。该工艺的缺点是高转化率时催化剂失活严重,因此其单程转化率仅为20%。
90年代,DMC合成技术的研究发展迅速:日本Ube对EniChem公司的甲醇氧化羰基化工艺进行了改进,选择NO作为催化剂,从而避免了催化剂的失活,使转化率几乎达到100%,并已工业化;美国德士古公司开发了环氧乙烷与二氧化碳反应生成碳酸乙烯酯,再与甲醇酯交换生成DMC的工艺。该工艺联产乙二醇,1992工业化。这种方法被认为产率低,生产成本高。DMC的年产量必须高于55 kt,其投资和成本才能与其他方法竞争。此外,还有一种新工艺,即尿素的甲醇解,如果与尿素生产相结合,可以降低成本,这种工艺有望商业化[7~11]。
表3给出了上述四个过程的操作程序的组成,以比较四个过程的复杂性。表3 DMC工艺复杂性比较工艺甲醇氧化羰基化酯交换
(碳酸乙烯酯)尿素甲醇分解氯化铜和一氧化碳详细步骤原料气压缩原料气压缩甲醇蒸发尿素溶解氧化羰基化反应氧化羰基化反应酯交换反应甲醇分解反应气体回收* * *沸腾镅* * *用二氧化碳从沸腾馏出物中除去甲基亚硝酸以生成甲醇,回收氨气,回收催化剂,处理甲醇,回收甲醇,回收DMC,回收DMC, 碳酸乙烯酯的回收,DMC的回收,乙二醇的提纯,甲胺的回收,提纯装置的材料大部分是碳钢,基本上都是碳钢DMC。 研发的关键工艺仍然是氧化羰基化和酯交换。典型的氧化羰基化方法有ENI液相法、陶氏气相法和UBE常压气相法,而通常的酯交换工艺是通过碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯与甲醇的酯交换反应得到DMC。据报道,壳牌公司开发了由环氧丙烷生产碳酸二甲酯和碳酸二甲酯生产碳酸二甲酯的新工艺,可明显降低投资和操作费用。与氧化羰基化工艺相比,每吨碳酸酯的生产成本降低300美元。该工艺使用温室气体二氧化碳,是一种环境友好的工艺,可以减少10%的碳化物排放。我国在酯交换工艺的研究方面也投入了大量的精力,但大多集中在实验室和中试阶段,只有进一步简化工艺流程、优化催化剂后才能实现工业化[12~17]。