专利名称：一种合成碳酸丙烯酯的催化剂及其应用的制作方法
所属领域本发明属于一种合成碳酸丙烯酯的催化剂及其制备方法，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及其应用。
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高活性催化剂及其应用，该催化剂成本低、活性组分不易流失且可以重复使用。
本发明的催化剂重量百分比组成为钾盐10-20％活性炭、金属氧化物或分子筛 80-90％如上所述的钾盐是氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钾、醋酸钾。
如上所述的金属氧化物是氧化锆、氧化锌、氧化铝、氧化镁。
如上所述的活性炭的比表面积为700-1000米2/克，粒径为小于80目。
如上所述的分子筛为A、X、Y型。
本发明的制备方法如下方法一将金属氧化物或分子筛载体在300-700℃焙烧3小时，然后按上述催化剂组成将载体等体积浸渍到钾盐的水溶液中，静置12-24小时，经60-120℃干燥，在450-650℃焙烧3-6小时得到催化剂。方法二活性炭载体先在氮气或氩气气氛中于600-900℃处理3-5小时。抽真空活化30-60分钟，然后将按上述催化剂组成将载体等体积浸渍到钾盐的水溶液中，静置12-24小时，经60-120℃干燥，在氮气或氩气气氛中于500-700℃下活化3-6小时得到催化剂。
本发明的催化剂工艺条件是按催化剂中钾盐与环氧丙烷和碘甲烷的摩尔比为钾盐∶环氧丙烷∶碘甲烷＝0.003-0.01∶1∶0.02-0.03，将钾盐、环氧丙烷和碘甲烷加入反应釜中，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0.5-2小时。
本发明的催化剂与现有技术相比具有如下优点(1)制造简单、催化剂成本低。
(2)在温和的反应条件下可获得较高的活性。
(3)对环境无污染、活性组分不易流失。
本发明的实施例如下实施例1按碳酸钾为20％，氧化锆为80％的组成(重量百分比)把氧化锆载体浸渍到碳酸钾溶液中，静置24小时，经120℃干燥，600℃焙烧4小时制得催化剂。环加成反应是在高压反应釜中进行的。先在高压反应釜中加入催化剂、环氧丙烷和碘甲烷，其加入量为碳酸钾∶环氧丙烷∶碘甲烷＝0.01∶1∶0.025(摩尔比)，然后通入3.0MPa的二氧化碳，在搅拌条件下升温至150℃，反应1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，反应产物经气相色谱分析，环氧丙烷的转化率为99.4％，碳酸丙烯酯的收率为98.1％。
实施例2按碳酸钾为10％，氧化铝为90％的组成(重量百分比)把氧化铝载体浸渍到碳酸钾溶液中，静置24小时，经120℃干燥，600℃焙烧4小时制得催化剂，其余条件同实施例1。反应条件如下压力＝3.0MPa，温度＝140℃，碳酸钾∶环氧丙烷∶碘甲烷摩尔比＝0.003∶1∶0.02，反应时间为1小时，反应产物经气相色谱分析，环氧丙烷的转化率为83.6％，碳酸丙烯酯的收率为80.1％。
实施例3按氢氧化钾为10％，氧化镁为90％的组成(重量百分比)把氧化镁载体浸渍到氢氧化钾溶液中，静置24小时，经120℃干燥，600℃焙烧4小时制得催化剂，其余条件同实施例1。反应条件如下压力＝2.0MPa，温度＝120℃，氢氧化钾∶环氧丙烷∶碘甲烷摩尔比＝0.003∶1∶0.02，反应时间为0.5小时，反应产物经气相色谱分析，环氧丙烷的转化率为76.4％，碳酸丙烯酯的收率为72.3％。
实施例4按硝酸钾为20％，活性炭为80％的组成(重量百分比)把活性炭载体浸渍到硝酸钾溶液中，静置24小时，经120℃干燥，在600℃下氮气气氛中活化3小时制得催化剂，其余条件同实施例1。反应条件如下压力＝5.0MPa，温度＝170℃，，硝酸钾∶环氧丙烷∶碘甲烷摩尔比＝0.006∶1∶0.028，反应时间为0.5小时，反应产物经气相色谱分析，环氧丙烷的转化率为98.8％，碳酸丙烯酯的收率为96.9％。
实施例5按氢氧化钾为20％，A型分子筛为80％的组成(重量百分比)把A型分子筛载体浸渍到氢氧化钾溶液中，静置24小时，经120℃干燥，550℃焙烧4小时制得催化剂，其余条件同实施例1。反应条件如下压力＝4.0MPa，温度＝160℃，氢氧化钾∶环氧丙烷∶碘甲烷摩尔比＝0.01∶1∶0.024，反应时间为1小时，反应产物经气相色谱分析，环氧丙烷的转化率为96.6％，碳酸丙烯酯的收率为93.4％。
实施例6按醋酸钾为15％，氧化锌为85％的组成(重量百分比)把氧化锌载体浸渍到醋酸钾溶液中，静置24小时，经120℃干燥，600℃焙烧4小时制得催化剂，其余条件同实施例1。反应条件如下压力＝6.0MPa，温度＝140℃，醋酸钾∶环氧丙烷∶碘甲烷摩尔比＝0.007∶1∶0.025，反应时间为1.5小时，反应产物经气相色谱分析，环氧丙烷的转化率为93.2％，碳酸丙烯酯的收率为90.2％。
实施例7按氢氧化钾为20％，X型分子筛为80％的组成(重量百分比)把X型分子筛载体浸渍到氢氧化钾溶液中，静置24小时，经120℃干燥，550℃焙烧4小时制得催化剂，其余条件同实施例1。反应条件如下压力＝5.0MPa，温度＝180℃，氢氧化钾∶环氧丙烷∶碘甲烷摩尔比＝0.01∶1∶0.025，反应时间为1.5小时，反应产物经气相色谱分析，环氧丙烷的转化率为97.1％，碳酸丙烯酯的收率为95.6％。
实施例8按碳酸钾为15％，Y型分子筛为85％的组成(重量百分比)把Y型分子筛载体浸渍到碳酸钾溶液中，静置24小时，经120℃干燥，550℃焙烧4小时制得催化剂，其余条件同实施例1。反应条件如下压力＝4.0MPa，温度＝130℃，碳酸钾∶环氧丙烷∶碘甲烷摩尔比＝0.004∶1∶0.03，反应时间为2小时，反应产物经气相色谱分析，环氧丙烷的转化率为77.9％，碳酸丙烯酯的收率为75.3％。
权利要求
1.一种合成碳酸丙烯酯的催化剂，其特征在于催化剂重量百分比组成为钾盐 10-20％活性炭、金属氧化物或分子筛 80-90％
2.根据权利要求1所述的一种合成碳酸丙烯酯的催化剂，其特征在于所述的钾盐是氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钾或醋酸钾。
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锆、氧化锌、氧化铝或氧化镁。
4.根据权利要求1所述的一种合成碳酸丙烯酯的催化剂，其特征在于所述的活性炭的比表面积为700-1000米2/克，粒径为小于80目。
5.根据权利要求1所述的一种合成碳酸丙烯酯的催化剂，其特征在于所述的分子筛为A、X、Y型。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种合成碳酸丙烯酯的催化剂的应用方法，其特征在于包括如下步骤按催化剂中钾盐与环氧丙烷和碘甲烷的摩尔比为钾盐∶环氧丙烷∶碘甲烷＝0.003-0.01∶1∶0.02-0.03，将钾盐、环氧丙烷和碘甲烷加入反应釜中，并通入2.0-6.OMPa的二氧化碳，在搅拌条件下升温至120-180℃，反应0.5-2小时。
全文摘要
一种合成碳酸丙烯酯的催化剂重量百分比组成为钾盐10－20％，活性炭、金属氧化物或分子筛80－90％，其应用方法是反应温度为120－180℃，反应压力为2.0－6.0MPa，反应时间为0.5－2hr
文档编号B01J29/00GK1424141SQ0215870
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