专利名称：一种合成碳酸丙烯酯的催化剂的制作方法
所属领域本发明属于一种合成碳酸丙烯酯的催化剂，具体地说涉及一种用于以二氧化碳和环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的催化剂。
背景技术：
碳酸丙烯酯(Propylene Carbonate)是一种性能优良的有机溶剂及精细化学品合成中间体，广泛应用于纺织印染、高分子合成工业、气体分离工艺及电化学领域。特别是用于吸收天然气和合成氨原料气中的二氧化碳和硫化氢气体，更显示出它的优越性。合成方法主要有光气法、氯醇法、酯交换法及二氧化碳与环氧丙烷环加成法，其中以二氧化碳和环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的过程是目前颇具竞争力的环境友好路线。
由二氧化碳和环氧丙烷环加成反应合成碳酸丙烯酯所采用的催化剂大多数为均相催化剂，有金属卤化物(US Patent 6，160，130)、碱、金属盐及季铵盐(天然气化工，1997，22(1)9-11)等，季东锋报道在铝酞菁(Appl.Catal.2000，203，329-333)催化剂上可获得一定的碳酸丙烯酯收率，但反应体系中必须加入有机碱，给催化剂的分离与重复使用造成困难。Bhalchandra(Appl.Catal.2001，219，259-266)报道了以MgO、La2O3和ZnO等金属氧化物为非均相催化剂，虽然避免了均相反应造成的不利因素，却存在催化活性较低的问题。赵天生等(Phys.Chem.Chem.Phys.，1999，1，3047-3051)以KI/ZnO为负载型催化剂获得了较高的催化活性，但碳酸丙烯酯收率仅达到94.3％，仍需进一步改进和提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种从二氧化碳和环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的活性高的催化剂。
本发明的目的是这样实现的，采用碱金属卤化物浸渍到金属氧化物上，其催化剂各组分的重量百分比为碱金属卤化物10-30％金属氧化物 70-90％如上所述的碱金属卤化物是碘化钾，碘化钠。
如上所述的金属氧化物是氧化镁、氧化镧、氧化锆、氧化铈、氧化钙、氧化铝中的一种或两种。
两种金属氧化物之间的比例按两种金属原子摩尔比计，其比值为1-4∶1本发明的制备方法如下；方法一以一种金属氧化物为载体时，按上述催化剂的组成将载体等体积浸渍到碱金属卤化物溶液中，静置12-24小时，经60-120℃干燥，在300-700℃下焙烧3-6小时，得到催化剂。
方法二以两种金属氧化物为载体时，将两种金属氧化物的硝酸盐前驱物按照两种金属原子摩尔比为1-4∶1的条件制成溶液A，以0.5-1.0M的NaOH和Na2CO3溶液同时在50-80℃搅拌条件下加入溶液A中，直至完全生成沉淀，沉淀经过滤、洗涤，120-150℃干燥，400-600℃下焙烧4-6小时，得到载体，按上述催化剂的组成将载体等体积浸渍到碱金属卤化物溶液中，静置12-24小时，经60-120℃干燥，在300-700℃下焙烧3-6小时，得到催化剂。
本发明的催化剂在以二氧化碳和环氧丙烷合成碳酸丙烯酯时的工艺条件是按催化剂中碱金属卤化物与环氧丙烷的摩尔比为碱金属卤化物环氧丙烷＝0.003-0.01∶1加入反应器中，并通入2.0-6.0MPa的二氧化碳，在搅拌条件下升温至120-180℃，反应1-4小时。
本发明的催化剂与其它催化剂相比有如下优点催化剂制备过程简单、廉价易得、易于从反应产物中分离出来，并且可以重复使用。
在温和的反应条件下，可以高活性和高选择性地合成碳酸丙烯酯，反应体系中无需加入任何助剂，对环境无污染。
具体实施例方式
；实施例1按碘化钾为30wt％，氧化镁为70wt％的组成将氧化镁载体等体积浸渍到碘化钾溶液中，静置12小时，经120℃干燥后，于600℃下焙烧4小时得到催化剂。在高压反应釜中加入催化剂和环氧丙烷，其加入量为碘化钾∶环氧丙烷＝0.01∶1(摩尔比)，通入3.0MPa的二氧化碳，在搅拌条件下升温至150℃，反应2小时，冷却后放掉残余气体并过滤，使催化剂与反应产物分离，反应产物用气相色谱进行分析。环氧丙烷的转化率为99.8％，碳酸丙烯酯收率为99.1％。
实施例2按碘化钾为20wt％，氧化镧为80wt％的组成将氧化镧载体等体积浸渍到碘化钾溶液中，静置12小时，经120℃干燥后，于600℃下焙烧4小时得到催化剂。在高压反应釜中加入催化剂和环氧丙烷，其加入量为碘化钾∶环氧丙烷＝0.003∶1(摩尔比)，通入4.0MPa的二氧化碳，在搅拌条件下升温至150℃，反应2小时，其余条件同实施例1。环氧丙烷的转化率为89.3％，碳酸丙烯酯收率为88.2％。
实施例3按碘化钾为25wt％，氧化铈为75wt％的组成将氧化铈载体等体积浸渍到碘化钾溶液中，静置12小时，经120℃干燥后，于600℃下焙烧4小时得到催化剂。在高压反应釜中加入催化剂和环氧丙烷，其加入量为碘化钾∶环氧丙烷＝0.007∶1(摩尔比)，通入5.0MPa的二氧化碳，在搅拌条件下升温至140℃，反应2小时，其余条件同实施例1。环氧丙烷的转化率为99.3％，碳酸丙烯酯收率为97.4％。
实施例4按碘化钾为30wt％，氧化锆为70wt％的组成将氧化锆载体等体积浸渍到碘化钾溶液中，静置12小时，经60℃干燥后，于600℃下焙烧4小时得到催化剂。在高压反应釜中加入催化剂和环氧丙烷，其加入量为碘化钾∶环氧丙烷＝0.004∶1(摩尔比)，通入6.0MPa的二氧化碳，在搅拌条件下升温至180℃，反应3小时，其余条件同实施例1。环氧丙烷的转化率为92.8％，碳酸丙烯酯收率为90.6％。
实施例5按碘化钾为25％，镁铝复合物为75％的组成(重量百分比)将镁铝复合物载体浸渍到碘化钾溶液中，静置12小时，经120℃干燥后，于600℃下焙烧4小时得到催化剂。在高压反应釜中加入催化剂和环氧丙烷，其加入量为碘化钾∶环氧丙烷＝0.006∶1(摩尔比)，通入2.0MPa的二氧化碳，在搅拌条件下升温至150℃，反应2小时，其余条件同实施例1。环氧丙烷的转化率为99.5％，碳酸丙烯酯收率为98.6％。
实施例6按碘化钾为30％，氧化钙为70％的组成(重量百分比)将氧化钙载体浸渍到碘化钾溶液中，静置12小时，经120℃干燥后，于600℃下焙烧4小时得到催化剂。在高压反应釜中加入催化剂和环氧丙烷，其加入量为碘化钾∶环氧丙烷＝0.005∶1(摩尔比)，通入5.0MPa的二氧化碳，在搅拌条件下升温至130℃，反应4小时，其余条件同实施例1。环氧丙烷的转化率为87.3％，碳酸丙烯酯收率为85.5％。
实施例7按碘化钠为10wt％，氧化铝为90wt％的组成将氧化铝载体等体积浸渍到碘化钠溶液中，静置12小时，经120℃干燥后，于500℃下焙烧4小时得到催化剂。在高压反应釜中加入催化剂和环氧丙烷，其加入量为碘化钾∶环氧丙烷＝0.005∶1(摩尔比)，通入6.0MPa的二氧化碳，在搅拌条件下升温至120℃，反应4小时，其余条件同实施例1。环氧丙烷的转化率为72.3％，碳酸丙烯酯收率为70.2％。
实施例8按碘化钾为20wt％，镁镧复合物80wt％的组成将镁镧复合物载体等体积浸渍到碘化钾溶液中，静置12小时，经120℃干燥后，于600℃下焙烧4小时得到催化剂。在高压反应釜中加入催化剂和环氧丙烷，其加入量为碘化钾∶环氧丙烷＝0.004∶1(摩尔比)，通入2.0MPa的二氧化碳，在搅拌条件下升温至150℃，反应1小时，其余条件同实施例1。环氧丙烷的转化率为82.5％，碳酸丙烯酯收率为80.7％。
权利要求
1.一种合成碳酸丙烯酯的催化剂，其特征在于催化剂的重量百分比组成为碱金属卤化物 10-30％金属氧化物 70-90％
2.根据权利要求1所述的一种合成碳酸丙烯酯的催化剂，其特征在于所述的碱金属卤化物是碘化钾或碘化钠。
3.根据权利要求1所述的一种合成碳酸丙烯酯的催化剂，其特征在于所述的金属氧化物是氧化镁、氧化镧、氧化锆、氧化铈、氧化钙、氧化铝中的一种或两种。
4.根据权利要求3所述的一种合成碳酸丙烯酯的催化剂，其特征在于所述的两种金属氧化物之间的比例按两种金属原子摩尔比计，其比值为1-4∶1。
全文摘要
一种合成碳酸丙烯酯的催化剂的重量百分比组成为碱金属卤化物10－30％，金属氧化物70－90％。该催化剂具有制备过程简单，用量少、无污染、活性与选择性较高、反应结束后易于从反应体系中分离出来，且具有可重复使用的特点。
文档编号B01J27/06GK1424147SQ0215870
公开日2003年6月18日 申请日期2002年12月26日 优先权日2002年12月26日
发明者杨彩虹, 韩怡卓, 柳玉琴, 李文彬, 谭猗生 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所