碳酸乙烯酯合成工艺生产方法的背景

碳酸乙烯酯（EC）是一种优良的极性高沸点溶剂，是有机合成的重要原料。 20世纪下半叶，各国研究人员对碳酸盐的合成进行了大量研究，发现了许多新的合成方法和新的催化剂。传统的EC生产方法是光气法，但存在工艺流程长、收率低、成本高、毒性大、光气污染严重等缺点，发达国家已基本停止使用。以CO2和EO为原料直接酯化碳酸亚乙酯是一种高效、绿色、环保的新型中间体酯类合成方法，为化学利用二氧化碳资源提供了新途径，经济效益明显。和社会效益，被各国广泛重视，适合大规模工业生产。

EO与CO2反应时，CO2为非极性分子，酸性弱，能产生质子。在亲核试剂的亲核攻击下，EO发生亲核加成，开环得到加成产物。 CO2与EO的反应为亲核加成反应，反应按亲核加成反应机理进行，催化剂作为亲核试剂。

大多数报道的生产环状碳酸酯的方法使用由路易斯酸金属化合物和路易斯碱组成的二元均相催化剂。所用路易斯酸金属化合物包括碱（土）金属卤化物、过渡金属盐、过渡金属或主族金属配合物，所用路易斯碱包括有机碱（如DMF、DMAP等）、季铵盐、季鏻盐、咪唑鎓盐、冠醚等。这些催化体系可能活性和选择性低，或使用剧毒有机溶剂，均相催化体系存在催化剂难以分离的缺点。目前使用的多相催化体系包括金属氧化物体系(如CeO2-ZrO2, Green Chem. 2004, 6, 206-214)、碱性沸石体系(如Cs/KX, J. Catal. 2001, 199, 85-91) )等，这些催化剂体系活性低，需要较长的反应时间。夏春谷等。将 ZnCl2 固定在壳聚糖载体上。虽然获得了较高的催化活性，但在使用 5 次后，催化剂的活性下降了约 8%。推测可能的原因是催化剂活性组分的损失（Appl. Catal. A 2005, 279, 125-129）。

CN1421431A公开了乙二醇和尿素在固体碱催化剂存在下，在减压或氮气鼓吹条件下反应生成碳酸亚乙酯。该工艺虽然选择性高，反应条件温和，但以乙二醇和尿素为原料，除得到反应产物碳酸亚乙酯外，还会产生氨气，会造成环境污染，增加环保成本.

CN85100162A公开了一种络合催化合成碳酸亚乙酯的工艺，在电磁搅拌的高压釜中加入催化剂和环氧乙烷，通入CO2至6atm，油浴加热，釜内压力先升后降。减少，继续通入 CO2 以保持压力在 20-25atm 范围内。当确认釜内压力不再降低时，反应完成。经冷却水冷却至室温后，取出釜内白色固体，得到碳酸乙烯酯，收率99.9%（对环氧乙烷）。虽然工艺简单，收率高，但操作复杂，不易控制，不适合工业化生产。

CN101838257A公开了一种制备碳酸亚乙酯的方法，将乙烯氧化得到的气体混合物中的环氧乙烷和二氧化碳吸收到碳酸亚乙酯溶液中，在催化剂存在下，溶液中的环氧乙烷和二氧化碳被吸收反应生成碳酸亚乙酯，未反应的二氧化碳循环回反应体系。该方法操作简单、能耗低，但存在EO转化率低、反应不完全等问题。