本发明属于mpc制备，具体涉及一种利用强碱型阴离子交换树脂为催化剂合成mpc的反应精馏方法。
背景技术：
1、近年来，随着石油资源的日益减少和全球气候的持续恶劣变化，越来越多的国家注重发展可再生的清洁能源。以锂离子电池为代表的高能量密度储能技术因为其具备的独特优势极大地吸引了科学家们的研究兴趣，随着近几年电动汽车产业的迅猛发展带动锂电池需求量的爆发式增长，使得锂电池电解液及溶剂的需求量也在快速提升。碳酸甲丙酯(mpc)相比其他不对称线性碳酸酯有着更高的液体工作温度，具有更为良好的电化学稳定性，在未来用作锂离子电池中非水电解液溶剂时可以显著提高锂电池电解液的电化学稳定性和电池的安全性，可以更好地保证锂电池在低温环境中的运行状态和在高温环境中的安全性能。
2、目前报道的合成mpc的方法可以归纳为光气法和酯交换法。光气法是以光气与甲醇为原料先生成氯甲酸甲酯，再由氯甲酸甲酯与正丙醇合成mpc，由于原料与中间产物为剧毒物质，目前在工业上已基本被淘汰。酯交换法合成mpc是一个典型的可逆连串反应，原料dmc与正丙醇酯交换反应生成mpc和甲醇，随后mpc与正丙醇继续酯交换生成碳酸二丙酯(dpc)和甲醇。该方法具有原料无毒无污染，副产物不会腐蚀设备，反应条件较为温和，生产工艺绿色环保，反应过程中没有三废产生，符合当前国内外对绿色化工的要求。由于副反应的存在导致原料的转化率较低和产物的选择性较差，因此研究和寻找高效的催化剂是酯交换反应的关键所在。
3、合成mpc使用的催化剂主要为醇钠，醇钠可以溶解在反应体系中，并形成较多的活性位点，但醇钠与产物的分离以及回收利用存在着较大问题，且反应过程中会产生大量固废，难以用于反应精馏技术。阴离子交换树脂可看作不溶于水或有机溶剂的固体碱，作为非均相催化剂可应用于反应精馏技术，由于反应主要发生在树脂内部，对进出树脂的大分子物质有一定的限制，使副反应被限制在较低的限度，从而提高产物的纯度和收率。
4、反应精馏是一种将反应与精馏分离耦合在同一个设备中同时进行的化工过程强化技术，通过及时移出产物可以使反应平衡正向移动，增加反应物的转化率与产物的选择性，因此开发适宜的反应精馏技术是合成mpc的关键所在。为了实现彻底的反应防止出现产物分离问题，可以采取某一原料过量进料，若正丙醇过量进料，则dmc可以完全反应，dpc选择性提高导致mpc选择性降低；若dmc过量进料，则正丙醇可以完全反应进而mpc选择性会得到提高。因此，通过设计合适的反应精馏工艺，配合颗粒状的阴离子交换树脂催化剂，可以实现在反应精馏塔内进行连续操作合成mpc，尽力消除副反应地影响，使产品的纯度达到更高标准。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种以强碱型阴离子交换树脂为催化剂合成mpc的反应精馏方法，以实现mpc的高收率与高纯度。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种以强碱型阴离子交换树脂为催化剂合成碳酸甲丙酯的反应精馏方法：以碳酸二甲酯dmc和正丙醇为原料，强碱型阴离子交换树脂为催化剂，利用反应精馏的方法合成碳酸甲丙酯mpc；
4、其中，反应精馏塔包括精馏段、反应段、提馏段；
5、所述的强碱型阴离子交换树脂包括大孔型的d201强碱型阴离子交换树脂、d202强碱型阴离子交换树脂、d293强碱型阴离子交换树脂、lh-201强碱型阴离子交换树脂、lh-202强碱型阴离子交换树脂、838强碱型阴离子交换树脂；
6、所述的阴离子包括苯酚阴离子、咪唑阴离子、1,2,4-三氮唑阴离子、2-羟基吡啶阴离子、对苯二酚阴离子、4-甲氧基苯酚阴离子、对叔丁基苯酚阴离子。
7、一种以强碱型阴离子交换树脂为催化剂合成mpc的反应精馏方法：反应精馏塔的操作包括以下步骤：强碱型阴离子交换树脂以催化剂包的形式装填在反应段中，原料dmc保持过量，与正丙醇按一定的摩尔比充分混合后由反应段下部输入反应精馏塔进料，与催化剂充分接触后进行酯交换反应；其中，从塔顶采出dmc与甲醇的共沸物，经变压精馏分离后dmc返回反应精馏塔套用，并得到纯度大于99.0％的甲醇；从塔釜采出dmc、mpc、碳酸二丙酯dpc，进入dmc回收塔，产物经过粗分后进入mpc脱轻塔与mpc脱重塔，得到产物mpc的纯度大于99.0％；剩余产物进入dpc脱轻塔与dpc脱重塔，得到产物dpc的纯度大于99.0％。
8、优选的，dmc与正丙醇混合进料的摩尔比为1:1-3:1。
9、优选的，dmc与正丙醇的混合进料流量为500kg/h-1500kg/h。
10、优选的，反应精馏塔中反应段的强碱型阴离子交换树脂添加量为dmc质量的5％-15％。
11、优选的，所述强碱型阴离子交换树脂的制备方法是将阴离子交换树脂与苯酚、咪唑、1,2,4-三氮唑、2-羟基吡啶、对苯二酚、4-甲氧基苯酚、对叔丁基苯酚中的一种混合，加入甲醇后常温静置一定时间，随后过滤溶液并用甲醇洗涤，置于恒温干燥箱中干燥。
12、其中咪唑、1,2,4-三氮唑、苯酚的加入量为阴离子交换树脂质量的10％-30％，甲醇溶剂的用量为阴离子交换树脂质量的1-3倍；所述常温静置交换时间为20-24h，恒温干燥箱的干燥温度为50-60℃，干燥时间为10-24h。
13、本发明反应精馏塔的塔顶温度维持在60-65℃。
14、本发明反应精馏塔的塔釜温度维持在130-140℃。
15、本发明反应段的操作温度为80-95℃，操作压力为1.00-1.02bar。
16、本发明反应精馏塔的塔顶回流比控制在5.0-10.0。
17、本发明反应精馏塔精馏段理论板数为20-45，提馏段理论板数为10-25。
18、mpc作为一种在未来用作锂离子电池中非水电解液溶剂，主要是由dmc与正丙醇通过酯交换法使用反应精馏技术合成制得，目前工业上常用的醇钠等碱性催化剂多为均相催化剂，存在分离和回收困难的问题。为此，发明人将非均相的相当于固体碱的阴离子交换树脂作为催化合成mpc的催化剂，以替代传统均相醇钠催化剂，并开发适宜的反应精馏技术，实现原料的高转化率和mpc的高选择性。
19、与现有技术相比，本发明的优点在于：
20、(1)本发明使用非均相的阴离子交换树脂作为催化剂来代替传统的醇钠催化剂，以解决均相催化剂分离回收困难、无法重复利用、产生大量固废的问题，大大减轻了mpc生产企业的环保成本。
21、(2)采用阴离子交换树脂为催化剂并开发全新的反应精馏工艺用于合成mpc，可以有效提高原料的转化率和mpc的选择性，实现mpc的绿色高效合成。
1.一种以强碱型阴离子交换树脂为催化剂合成碳酸甲丙酯的反应精馏方法，其特征在于：以碳酸二甲酯dmc和正丙醇为原料，强碱型阴离子交换树脂为催化剂，利用反应精馏的方法合成碳酸甲丙酯mpc；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应精馏塔的操作包括以下步骤：强碱型阴离子交换树脂以催化剂包的形式装填在反应段中，原料dmc保持过量，与正丙醇按一定的摩尔比充分混合后由反应段下部输入反应精馏塔进料，与催化剂充分接触后进行酯交换反应；其中，从塔顶采出dmc与甲醇的共沸物，经变压精馏分离后dmc返回反应精馏塔套用，并得到纯度大于99.0%的甲醇；从塔釜采出dmc、mpc、碳酸二丙酯dpc，进入dmc回收塔，产物经过粗分后进入mpc脱轻塔与mpc脱重塔，得到产物mpc的纯度大于99.0%；剩余产物进入dpc脱轻塔与dpc脱重塔，得到产物dpc的纯度大于99.0%。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：反应精馏塔中dmc与正丙醇混合进料的摩尔比为1:1-3:1；反应精馏塔中dmc与正丙醇的混合进料流量为500 kg/h-1500 kg/h。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：反应精馏塔中反应段的强碱型阴离子交换树脂添加量为dmc质量的5%-15%。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述强碱型阴离子交换树脂的制备方法是将阴离子交换树脂与苯酚、咪唑、1, 2, 4-三氮唑、2-羟基吡啶、对苯二酚、4-甲氧基苯酚、对叔丁基苯酚中的一种混合，加入甲醇后常温静置一定时间，随后过滤溶液并用甲醇洗涤，置于恒温干燥箱中干燥；
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应精馏塔的塔顶温度维持在60-65℃。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应精馏塔的塔釜温度维持在130-140 ℃。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：反应段的操作温度为80-95 ℃，操作压力为1.00-1.02 bar。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述反应精馏塔的塔顶回流比控制在5.0-10.0。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：反应精馏塔精馏段理论板数为20-45，提馏段理论板数为10-25。
