酯交換法合成碳酸二乙酯新工藝開發(fā)研究

1、組長：溫建輝組長：溫建輝 組員：組員：林美虹林美虹 薛薛 爽爽 李惠靜李惠靜 孫杰孫杰 導師：葉長燊導師：葉長燊 福建省福建省“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃 ” 1 項目簡介項目簡介 2 申請理由申請理由 3 項目方案和研究內容項目方案和研究內容 4 項目特色與創(chuàng)新項目特色與創(chuàng)新 5 經(jīng)費使用計劃經(jīng)費使用計劃 6 預期成果預期成果 7 項目進度及分工項目進度及分工 酯交換法合成碳酸二乙酯新工藝開發(fā)研究酯交換法合成碳酸二乙酯新工藝開發(fā)研究 1 項項目簡介目簡介 碳酸二乙酯碳酸二乙酯(diethyl carbonate(diethyl carbonate，簡稱，簡稱 dec)dec

2、)是碳酸酯的重要品種，是一種重要的有是碳酸酯的重要品種，是一種重要的有 機化工原料有著廣泛的用途。碳酸二乙酯是機化工原料有著廣泛的用途。碳酸二乙酯是 許多有機合成的乙基化劑、羰基化劑、羰基許多有機合成的乙基化劑、羰基化劑、羰基 乙氧基化劑，醫(yī)藥合成中間體，還可作為合乙氧基化劑，醫(yī)藥合成中間體，還可作為合 成樹脂、天然樹脂、硝化纖維素、纖維素醚成樹脂、天然樹脂、硝化纖維素、纖維素醚 等物質的溶劑以及表面活性劑和電池液添加等物質的溶劑以及表面活性劑和電池液添加 劑等；電子級純碳酸二乙酯可作為彩電顯像劑等；電子級純碳酸二乙酯可作為彩電顯像 管清潔劑。管清潔劑。 1 項項目簡介目簡介 ch3ocooc

3、h3+c2h5ohch3ocooc2h5+ch3oh ch3ona ch3ocooc2h5+c2h5ohc2h5ocooc2h5+ch3oh ch3ona 目前碳酸二乙酯的生產(chǎn)工藝是以碳酸二目前碳酸二乙酯的生產(chǎn)工藝是以碳酸二 甲酯和乙醇為原料，在甲醇鈉催化作用下，甲酯和乙醇為原料，在甲醇鈉催化作用下， 間歇反應合成。間歇反應合成。 2 申請理由申請理由 傳統(tǒng)工傳統(tǒng)工 藝存在藝存在 的問題的問題 目標產(chǎn)物dec收率低 副產(chǎn)物emc、甲醇、乙醇等存在共沸物難提純 甲醇鈉催化劑易水解失活、重復利用率低 為溶解甲醇鈉消耗大量甲醇 催化劑回收、各組分精餾分離能耗高 2 申請理由申請理由 新工藝：以碳酸丙

4、烯酯或碳酸乙烯酯為新工藝：以碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯為 原料，離子交換樹脂為催化劑，一步法連續(xù)原料，離子交換樹脂為催化劑，一步法連續(xù) 反應精餾合成碳酸二乙酯。反應精餾合成碳酸二乙酯。 ch3chch2 ohoh + 2ch3ch2ohch3ch2ococh2ch3 o +co o o h3chc h2c + 2ch3ch2ohch3ch2ococh2ch3 o +co o o h2c h2c ch2ch2 oh oh 2 申請理由申請理由 工藝改進工藝改進 產(chǎn)品質量穩(wěn)定、能耗低產(chǎn)品質量穩(wěn)定、能耗低 反應轉化率高反應轉化率高 連續(xù)反應精餾連續(xù)反應精餾 重復使用重復使用 無需蒸發(fā)回收、能耗低無需蒸發(fā)

5、回收、能耗低 降低物料配比、物耗低、能耗低降低物料配比、物耗低、能耗低 離子交換樹脂離子交換樹脂 工藝簡單工藝簡單 無中間產(chǎn)物、選擇性高無中間產(chǎn)物、選擇性高 無共沸物、無共沸物、 易于精餾分離提純易于精餾分離提純 一步法合成一步法合成 前期準備前期準備 背景背景 實驗實驗 裝置裝置 撰寫申請報告 ppt答辯 初步了解反應精餾裝置 離子交換樹脂 催化劑包 了解物系基本性質 酯交換反應 酯交換催化劑 傳統(tǒng)工藝的缺點 新工藝的優(yōu)勢 工藝可行性 文獻文獻 調研調研 項目項目 申請申請 團隊情況團隊情況 本項目組成員由本項目組成員由1010級和級和1111級化工專業(yè)本級化工專業(yè)本科科 生組成。生組成。

6、扎實的專業(yè)基礎知識：高等數(shù)學、無機化學、有 機化學、物理化學、化工原理等。 熟練的實踐技能：無機、有機化學實驗、化工實 驗。 興趣愛好廣泛：化學知識競賽、小組數(shù)學奧林匹 克競賽、dv大賽策劃、羽毛球、籃球、爬山等。 團體意識和協(xié)作精神 ： 不怕吃苦，勇于挑戰(zhàn)，有 良好的團隊組織和協(xié)調能力。 3.1 研究計劃與技術路研究計劃與技術路 線線 3 項目方案項目方案 通通過動力學研究以過動力學研究以使用壽命、催化活性、使用壽命、催化活性、 機械強度等性能機械強度等性能為主要指標篩選出適合的固體為主要指標篩選出適合的固體 催化劑；并通過連續(xù)反應精餾工藝研究開發(fā)碳催化劑；并通過連續(xù)反應精餾工藝研究開發(fā)碳

7、酸二乙酯生產(chǎn)新工藝替代傳統(tǒng)工藝，具有酸二乙酯生產(chǎn)新工藝替代傳統(tǒng)工藝，具有高轉高轉 化率化率、工藝簡單、產(chǎn)品易、工藝簡單、產(chǎn)品易分分離提純、能耗物耗離提純、能耗物耗 低低等優(yōu)點。等優(yōu)點。 動力學研究動力學研究 催化劑篩選催化劑篩選 適宜工藝條件適宜工藝條件反應精餾反應精餾 新工藝新工藝 碳酸二乙酯收率高碳酸二乙酯收率高 反應副產(chǎn)物少反應副產(chǎn)物少 工藝能耗物耗低工藝能耗物耗低 催化劑使用壽命長催化劑使用壽命長 固體催化劑固體催化劑 3.1 研究計劃與技術路研究計劃與技術路 線線 3 項目方案項目方案 3.2 研究內容研究內容 3 項目方案項目方案 （1）催化劑的篩選 以不同類型的離子交換樹脂為催化

8、劑，在間歇反應器 中進行酯交換反應動力學研究，以反應速率、轉化率、機械 強度、重復使用活性等性能為評價指標，篩選出適宜的酯交 換催化劑； （2）反應動力學研究 測定不同溫度、催化劑用量以及不同原料配比條件下 碳酸丙烯酯或乙烯酯和乙醇反應的動力學數(shù)據(jù)； （3）連續(xù)反應精餾工藝研究 以適宜的催化劑裝填方式，建立連續(xù)催化反應精餾裝 置，通過工藝研究確定適宜的工藝參數(shù)。 3.3 擬解決主要問題擬解決主要問題 3 項目方案項目方案 （1）篩選出高催化活性的固體催化劑，替代甲醇鈉催 化劑，解決傳統(tǒng)催化劑易失活、難回收等缺點； （2）以固體催化劑為基礎，應用反應精餾技術，通過 工藝研究確定適宜的工藝條件，達

9、到提高反應轉化率、降低 能耗、簡化工藝流程的目的。 4 項目特色與創(chuàng)新項目特色與創(chuàng)新 特色特色 以離子交換樹脂替代甲醇鈉催化劑，避免了催以離子交換樹脂替代甲醇鈉催化劑，避免了催 化劑在設備中的堵塞問題，解決了甲醇鈉催化劑易化劑在設備中的堵塞問題，解決了甲醇鈉催化劑易 失活、難回收重復使用的難題失活、難回收重復使用的難題, ,而且縮短了工藝流程。而且縮短了工藝流程。 創(chuàng)新創(chuàng)新 提出碳酸丙烯酯和乙醇為原料，酸性離子交換提出碳酸丙烯酯和乙醇為原料，酸性離子交換 樹脂為催化劑，酯交換法生產(chǎn)碳酸二乙酯的連續(xù)反樹脂為催化劑，酯交換法生產(chǎn)碳酸二乙酯的連續(xù)反 應精餾新工藝，不僅可提高反應轉化率、降低生產(chǎn)應精餾

10、新工藝，不僅可提高反應轉化率、降低生產(chǎn) 降耗，而且產(chǎn)品易于分離提純；解決了傳統(tǒng)工藝轉降耗，而且產(chǎn)品易于分離提純；解決了傳統(tǒng)工藝轉 化率低、能耗高等問題。化率低、能耗高等問題。 序號序號支出項目支出項目金額（元）金額（元）依據(jù)或理由依據(jù)或理由 1實驗裝置實驗裝置 1800 購買填料、加工精餾塔柱、回購買填料、加工精餾塔柱、回 流頭等流頭等 2購置儀器購置儀器 1900 購買填料、加工精餾塔柱、回購買填料、加工精餾塔柱、回 流頭等流頭等 3藥品藥品 3300購購買原買原料、試劑、催化劑等料、試劑、催化劑等 4分析測試費分析測試費 1000購購買標買標準樣品及分析耗材。準樣品及分析耗材。 5 論文審

11、稿、版論文審稿、版 面費面費 2000論文版面費等論文版面費等 總計總計10000 5 經(jīng)費使用計劃經(jīng)費使用計劃 （1）發(fā)）發(fā)表學術論文表學術論文1篇；篇； （2 2）提）提供酯交換法催化反應精餾合成碳供酯交換法催化反應精餾合成碳 酸二乙酯新工藝方案、工藝參數(shù)及相關技術。酸二乙酯新工藝方案、工藝參數(shù)及相關技術。 6 預期成果預期成果 2012.052012.07 查閱文獻資料，確定研究與查閱文獻資料，確定研究與 實驗方案，實驗準備；實驗方案，實驗準備； 2012.082012.10 撰寫開題報告，建立動力學撰寫開題報告，建立動力學 實驗裝置，預實驗；實驗裝置，預實驗； 2012.112013.

12、04 開展反應動力學實驗研究，開展反應動力學實驗研究， 篩選適宜的樹脂催化劑；篩選適宜的樹脂催化劑； 2013.052013.08 碳酸二乙酯合成工藝研究，碳酸二乙酯合成工藝研究， 確定反應精餾適宜工藝參數(shù)；確定反應精餾適宜工藝參數(shù)； 2013.092013.12 撰寫研究論文、結題報告和撰寫研究論文、結題報告和 總結報告，結題答辯?？偨Y報告，結題答辯。 7 項目進度與分工項目進度與分工 溫建輝：查閱文獻資料，連續(xù)反應精餾工藝研究溫建輝：查閱文獻資料，連續(xù)反應精餾工藝研究 ，撰寫研究論文；，撰寫研究論文； 薛薛 爽：查閱文獻資料，研究與實驗方案制定，爽：查閱文獻資料，研究與實驗方案制定， 反應動力學實驗研究；反應動力學