一种离子液体催化酯交换反应制备碳酸二苯酯的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种有机合成方法，具体设及一种离子液体催化醋交换反应制备碳酸 二苯醋的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 目前生产聚碳酸醋的传统方法是光气法，该法虽然工艺成熟，产品质量好，但由于 使用了剧毒的光气，不符合绿色化学的内在要求，正在被逐渐淘汰。而W碳酸二苯醋和双酪 A为原料生产聚碳酸醋的新工艺有望逐步取代光气法。该工艺因其突出的环保优势在聚碳 酸醋的生产上极具竞争力。发达国家对聚碳酸醋产业链的相关先进制造技术和原材料封锁 非常严密。"十五"和"十一五"期间，基于四川绵阳晨光化工研究院的研究成果，国内多家 大中型企业就在规划聚碳酸醋大型生产装置，但进入实质性建设阶段的较少，究其原因就 是在市场调研过程中发现国内缺少非光气法合成聚碳酸醋的关键原料碳酸二苯醋，我国尚 无可靠的、批量的碳酸二苯醋产品供应来源。我国没有成熟的、拥有自主知识产权的碳酸二 苯醋规模化生产技术，运一客观现实制约了我国聚碳酸醋产业的发展，运也使得开发生产 碳酸二苯醋的相关工艺成为研究者关注的焦点问题。
[0003] 作为一类环境友好的催化剂，酸性离子液体不仅具有液体酸的流动性好、酸性位 密度大和酸强度高且分布均匀等优点，还具有固体酸的易分离、可循环使用的特性，已成功 应用于某些醋交换反应。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种离子液体催化醋交换 反应制备碳酸二苯醋的方法。
[0005] 本发明的另一目的在于提供一种实现上述制备碳酸二苯醋方法的装置。
[0006] 技术方案：本发明所述一种离子液体催化醋交换反应制备碳酸二苯醋的方法，包 括W下步骤：
[0007] (1)苯酪与碳酸二甲醋在离子液体催化剂条件下进行加压醋交换反应-精馈后得 到碳酸苯甲醋和甲醇，碳酸二甲醋与苯酪的投料比为1. 0~5. 0,催化剂添加量为苯酪与碳 酸二甲醋总量的0. 5wt%~2wt%，加压反应-精馈过程中压力为0. 5~2. 5MPa，反应时间 为1~化；具体反应机理如下；
[0008]
[0009] (2)将步骤（1)中制备得到的碳酸苯甲醋，在离子液体催化剂作用下在歧化反应 器中进行减压反应操作，歧化反应后得到产物碳酸二苯醋，催化剂添加量为投入碳酸苯甲 醋量的0. 5wt%~2wt%，减压反应过程中的真空度为0. 05~0. 07MPa，反应溫度为160~ 200°C，反应时间为3~化；具体反应机理如下：
[0010]
W11] 做将步骤似得到的反应液在真空度5~7mmHg条件下减压蒸馈，收集得到碳酸 二苯醋产品。 阳〇1引优选地，为达到较好的催化效果，步骤（1)和步骤似中所述离子液体催化 齐U为[MimN (邸2)4SO3田出S0J、[侣馬)sN (邸2)4SO3田出S0J、[(邸3) sN (邸2)4SO3田出S0J、[MimN(CH2)4S03田[TsO]、[PyN(CH2)4S03田[HS04]、巧yN(CH2)4S〇3田[TsO]、[PyN(CH2)4S03田 [MsO]或[PyN(CH2)4S03田[AcO]的一种或多种。
[0013] 优选地，步骤（1)和步骤似中所述离子液体催化剂为[MimN(CH2)4S03田出S04]。
[0014] 优选地，为防止催化剂中毒和催化不足，步骤（1)和步骤似中所述离子液体催化 剂的添加量为投料总量的Iwt%。
[0015] 优选地，为使反应充分进行，步骤（1)中所述加压反应-精馈在精馈塔中进行，所 述精馈塔蓋溫度为200~250°C，塔顶溫度为160~165°C，回流比为8~11。
[0016] 优选地，步骤（1)中所述加压反应-精馈在精馈塔中进行，所述精馈塔蓋溫度为 220°C，塔顶溫度为163°C，回流比为10。
[0017] 优选地，步骤（2)中所述歧化反应器真空度0. 065MPa，反应溫度190°C，反应时间 为地。
[0018] 一种根据权利要求1所述离子液体催化醋交换反应制备碳酸二苯醋的装置，包括 反应-精馈塔、再沸器、第一冷凝器、歧化反应器、第二冷凝塔、蒸馈塔、轻组分塔和产品塔； 苯酪的原料罐W及碳酸二甲醋的原料罐出口与所述反应-精馈塔入口连接，所述反应-精 馈塔塔顶出口与所述第一冷凝器入口连接，所述第一冷凝器出口分为两条支路，一条支路 与废液回收罐入口连接，另一支路将部分回流液导回反应-精馈塔，所述反应-精馈塔塔蓋 出口与所述歧化反应器入口连接，所述歧化反应器顶部出口与所述第二冷凝器入口连接， 所述第二冷凝器出口分为两个支路，一条支路与废液回收罐入口连接，另一条支路与所述 歧化反应器入口连接，所述歧化反应器底部出口与所述蒸馈塔入口连接，所述蒸馈塔顶部 出口与所述轻组分塔入口连接，所述轻组分塔塔底出口与所述产品塔入口连接。
[0019] 优选地，为避免原料因降溫而降低反应活性，所述歧化反应器与所述蒸馈塔之间 连接第二再沸器。
[0020] 优选地，为促进原料、催化剂的逆流接触，提高醋交换效率所述反应-精馈塔上设 置苯酪原料和催化剂进口和碳酸二甲醋原料进口，所述苯酪原料和催化剂进口设置于所述 反应-精馈塔的中上部，所述碳酸二甲醋原料进口设置于所述反应-精馈塔的中下部。
[0021] 有益效果：（1)本发明通过离子液体催化剂，促使苯酪与碳酸二甲醋通过两步法 制备碳酸苯甲醋，本方法通过醋交换反应和歧化反应实现，避免了使用剧毒的光气，且反应 过程中无氯离子产生，因此对设备的腐蚀也小；不使用贵金属作为催化剂，反应条件相对溫 和，对设备的要求较低，成本较低；（2)本发明添加的离子催化剂催化效果较好，特别是添 加Iwt%的[MimN(CH2)4S03田出S04]离子液体催化剂时，催化效果较好，可在同等条件下使 加压醋交换反应-精馈过程中苯酪转化率> 99. 8% ; (3)本发明中通过设置加压醋交换 反应-精馈、减压歧化反应-精馈两步法工艺，可使产物碳酸二苯醋的产率> 80 %，纯度 >99.6% ; (4)本发明装置结构简单，易操作，可连续化生产，提高产率。
【附图说明】
[0022] 图1为实施例1中第一步醋交换反应塔蓋液的气相色谱图；
[0023] 图2为实施例1中歧化反应后的粗产品碳酸二苯醋溶于甲醇后的气相色谱图；
[0024] 图3为实施例1中纯品碳酸二苯醋溶于甲醇后的气相色谱图； 阳0巧]图4为实施例1中碳酸二苯醋的古NMR谱图；
[00%] 图5为本发明装置流程图；
[0027] 其中，1.反应-精馈塔，2.再沸器，3.第一冷凝器，4.歧化反应器，5.第二冷凝塔， 6.蒸馈塔，7.轻组分塔，8.产品塔，9.第二再沸器。
【具体实施方式】
[0028] 下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于 所述实施例。
[0029] 实施例1 :采用[MimN(CH2)4S03田邮04]离子液体催化醋交换反应制备碳酸二苯醋 的方法，包括W下步骤：
[0030] (1)苯酪与碳酸二甲醋在[MimN畑2)4SO3田邮04]离子液体催化剂条件下进行加 压反应-精馈操过，醋交换反应后得到碳酸苯甲醋和甲醇，苯酪与碳酸二甲醋的投料比为 4,催化剂添加量为苯酪与碳酸二甲醋总量的Iwt%，加压反应-精馈过程中压力为1. 5MPa， 反应时间为1.化，所述加压反应-精馈在精馈塔中进行，精馈塔蓋溫度为22(TC，塔顶溫度 为163。回流比为10 ;具体反应机理如下：
[0031]
[0032] (2)将步骤（1)中制备得到的碳酸苯甲醋，在离子液体催化剂的催化条件下在歧 化反应器中进行减压反应操作，歧化反应后得到最终产物碳酸二苯醋，催化剂添加量为投 入碳酸苯甲醋量的Iwt%，减压反应过程中的真空度为0.065MPa，反应溫度为190°C，反应 时间为4h;具体反应机理如下：
[0033]
[0034] (3)将步骤（2)得到的最终反应液在真空度6mmHg条件下蒸馈，收集得到碳酸苯甲 醋产品。
[0035] 图1为第一步醋交换反应塔蓋液的气相色谱图，由图中可W看出，第一步醋交换 反应成功合成了碳酸苯甲醋，苯酪转化率可达99.8%，碳酸苯甲醋选择性为88.8%，该步 碳酸二苯醋的选择性达到9.8%，副产物苯甲酸的选择性小于1%。
[0036] 图2为歧化反应后粗产品碳酸二苯醋溶于甲醇后的气相色谱图，由图中可W看出 歧化反应成功合成了碳酸二苯醋，碳酸二苯醋产率可达82. 8%。
[0037] 图3为纯品碳酸二苯醋溶于甲醇后的气相色谱图，碳酸二苯醋纯度可达99. 7%。 [00測图4为纯品碳酸二苯醋的电NMR谱图，由图上可看出成功合成了碳酸二苯醋，且 结果与气相色谱测试结果一致。
[0039] 本发明所述的离子液体催化醋交换反应制备碳酸二苯醋的装置，包括反应-精馈 塔1、再沸器2、第一冷凝器3、歧化反应器4、第二冷凝塔5、蒸馈塔6、轻组分塔7和产品塔 8;苯酪的原料罐W及碳酸二甲醋的原料罐出口与所述反应-精馈塔1入口连接，所述反 应-精馈塔1塔顶出口与所述第一冷凝器3入口连接，所述第一冷凝器3出口分为两条支 路，一条支路与废液回收罐入口连接，另一支路将部分回流液导回反应-精馈塔1，所述反 应-精馈塔1塔蓋出口与所述歧化反应器4入口连接，所述歧化反应器4顶部出口与所述 第二冷凝器5入口连接，所述第二冷凝器5出口分为两个支路，一条支路与废液回收罐入口 连接，另一条支路与所述歧化反应器4入口连接，所述歧化反应器4底部出口与所述第二再 沸器9入口连接，所述第二再沸器9出口与所述蒸馈塔6入口连接，所述蒸馈塔6顶部出口 与所述轻组分塔7入口连接，所述轻组分塔7塔底出口与所述