專利名稱：一種作為萃取溶劑的碳酸二甲酯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作為萃取溶劑的碳酸二甲酯，屬化工技術(shù)領(lǐng)域。
1989年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署提出了“清潔生產(chǎn)”的概念，其實質(zhì)是物料和能耗最少的生產(chǎn)活動的規(guī)劃與管理，要求將廢物減量化，資源化和無害化，或消滅于生產(chǎn)過程中。ISO14000的實質(zhì)是從終身原則出發(fā)，對產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的環(huán)境行為進行控制管理。1992年聯(lián)合國在巴西里約熱內(nèi)盧召開環(huán)境與發(fā)展大會后，國際上隨之興起“清潔產(chǎn)品”，“綠色產(chǎn)品”和“綠色消費”的熱潮。碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate，以下簡稱DMC)生產(chǎn)和應(yīng)用的開發(fā)正是順應(yīng)了這一潮流而成為90年代國內(nèi)外化工界的熱點之一。DMC因其分子結(jié)構(gòu)中含有甲基、甲酯基和羰基而具有多種化學(xué)反應(yīng)性能和廣泛的應(yīng)用前景，并于1992年在歐洲通過了非毒性化學(xué)品的注冊登記，國內(nèi)也有人稱之為“綠色”化工產(chǎn)品。
碳酸二甲酯常溫下是無色透明液體，具有醇、酯、酮類外觀，帶芳香氣味，熔點4℃，沸點90℃，難溶于水，可與醇、酯、酮等幾乎所有的有機溶劑混合，對金屬無腐蝕性。
DMC的分子結(jié)構(gòu)是CH3O-CO-OCH3，分子中有-CO，-CO-O-CH3和CH3基團，具有各種反應(yīng)活性，不僅可作為一種性能優(yōu)良的羰基化和甲基化試劑替代傳統(tǒng)使用的光氣、硫酸二甲酯(DMS)和甲基氯制備出多種產(chǎn)品，而且以其為原料可以開發(fā)制備出多種高附加值的新產(chǎn)品以及應(yīng)用在其它新的領(lǐng)域。碳酸二甲酯廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、塑料、電子化學(xué)品、食品添加劑等領(lǐng)域。
1)替代光氣作羰基化試劑光氣的反應(yīng)活性很高，但其毒性高，對人體的危害很大，給生產(chǎn)帶來許多不便，目前在許多大型的精密化學(xué)品、農(nóng)藥以及中間體的合成中已經(jīng)逐步被DMC所取代。如殺蟲劑西維因的合成、異氰酸酯類的合成、碳酸烯丙基二甘醇酯(ADC)的合成、聚碳酸酯(PC)的合成。
2)替代硫酸二甲酯(DMS)作烷基化試劑如在苯甲醚、二甲基對苯二酚、烷基芳基胺的合成中作反應(yīng)原料，不僅工藝簡單、毒性小、生產(chǎn)安全，而且反應(yīng)的選擇性提高。利用DMC制造新產(chǎn)品3)DMC除了在現(xiàn)有合成工藝路線中作原料的代用品外，還可以制造出附加值更高的新產(chǎn)品，如獸藥痢特靈的中間體氨基噁唑烷酮、農(nóng)藥卡巴氧中間體肼基甲酸甲酯、除垢劑對稱二氨基脲等。
(4)DMC作溶劑的應(yīng)用
DMC可作為優(yōu)良溶劑，其作溶劑的主要特點有熔、沸點范圍窄，表面張力大、粘度低、介電常數(shù)小，可得到好的防靜電效果，蒸發(fā)熱低、相對蒸發(fā)速度快因而具有速干性，溶解參數(shù)SP值與丙酮接近，與其它物質(zhì)的相溶性好等。DMC作溶劑可用于如下領(lǐng)域。
氣溶膠溶劑由CO2形成氣溶膠、防水噴霧劑；氯化烷烴(氯甲烷)的安定劑選擇性地溶解無機離子；焊渣清洗劑極易洗掉高級磺酸酯；膠粘劑溶劑電子材料用特殊樹脂的溶劑；粘結(jié)劑硬化時間調(diào)節(jié)劑瞬間粘結(jié)劑(特別是腈類)；密蠟除去劑最后一道光學(xué)鏡片洗凈劑(溶蠟劑)。
作汽油添加劑在汽油中加入DMC后，可提高汽油的辛烷值。另外，DMC在汽油中具有良好的可溶性和低蒸汽壓以及分子中的高含氧量(53％)，因而是極好的汽油添加劑。將其少量加入汽油中可明顯地提高汽車排氣中的氧濃度，有利于環(huán)境保護。
作涂料溶劑DMC是一種性能優(yōu)良的高效溶劑，能有效替代二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙酮等有機溶劑，用DMC作溶劑配制的涂料其性能完全能滿足涂料現(xiàn)行的各項指標(biāo)要求。與傳統(tǒng)的涂料配制技術(shù)相比，DMC既符合環(huán)保要求又具備溶劑各種性能，可避免在涂料的生產(chǎn)和施工過程中釋放出大量的有毒有害有機溶劑，保護大氣環(huán)境和人體健康。
綜上所述，DMC的應(yīng)用十分廣泛，是具有廣闊的開發(fā)前景的綠色化工原料，但在萃取劑方面的應(yīng)用至今未見報道。
隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，許多新型的工業(yè)有機物如塑料、人造橡膠、合成纖維、醫(yī)藥、農(nóng)藥等給人類的文明帶來了新的光彩，但隨之有機物對環(huán)境的污染也日益加劇，并對人類的健康帶來了嚴(yán)重的威脅。
我國高濃度有機廢水的主要來源為化工、冶金、煉焦、輕工、食品等行業(yè)，為了解決污染問題，廢水必須要經(jīng)過處理，符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)后排放才不會引起水體的污染。對有機廢水治理技術(shù)的研究，近幾十年來已經(jīng)取得了較大的成功，這些研究無疑對我國解決有機廢水問題起了重大的作用。有機廢水的處理方法有吸附法、生物降解法、萃取法、膜技術(shù)法、沉淀法等，其中萃取法由于分離效果好、可回收有機物、操作簡單、易于連續(xù)化、投資小，因此其研究比較多。
萃取法中溶劑的選擇是一個重要因素。對于含酚廢水常用的萃取劑有芳香烴、甲基異丁基酮、叔胺、含磷萃取劑等；含酸廢水常用的萃取劑有醋酸丁酯、含磷萃取劑、胺、石油亞砜等；含胺類廢水常用的萃取劑有脂肪醇、苯、二氯甲烷等；含鹵代烴廢水常用的萃取劑有煤油、烷烴、石蠟等。但這些萃取劑本身具有一定的毒性，因此在萃取過程中殘留在水相的微量溶劑會引起水體的二次污染。隨著人們對環(huán)境污染的重視，如今綠色工藝的呼聲越來越強烈。本發(fā)明所用碳酸二甲酯為無毒化學(xué)溶劑，而且在操作過程中不受水溶液pH值的影響，因此對有機物生產(chǎn)工藝的清潔化、綠色化有著廣闊的前景。
本發(fā)明的目的是將碳酸二甲酯用于萃取分離，碳酸二甲酯(DMC)近年來被國際化學(xué)品權(quán)威機構(gòu)確認(rèn)為是一種無毒溶劑，對人體的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般的有機溶劑，因此作為溶劑在許多領(lǐng)域里得到廣泛應(yīng)用，但至今未見在萃取分離方面作為萃取劑的報道。本發(fā)明以綠色溶劑DMC為萃取劑進行水中有機化合物的提取，以開拓這一綠色化學(xué)品在液液萃取分離中的應(yīng)用。
本發(fā)明提出一種作為萃取溶劑的碳酸二甲酯，其使用過程包括以下步驟1)將碳酸二甲酯(DMC)單獨使用或加到正己烷中，配制體積比為1∶0～2．5的萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為10％以下的有機物水溶液按一定的溶劑比進行單級或多級萃取，萃取溫度為20～60℃，溶劑比為1∶0．4～5(體積)，萃取時間1min～1hr。
本發(fā)明以碳酸二甲酯為萃取劑，對不同有機物的水溶液進行了處理，結(jié)果表明碳酸二甲酯對弱極性有機物的萃取效果很好，當(dāng)碳酸二甲酯與有機物的沸點差比較大時，通過蒸餾可以回收萃取劑與有機溶質(zhì)。為了改善溶劑的特性及兩相分配，本發(fā)明還用稀釋劑對溶劑進行了改進。通過對苯酚的萃取實驗得出，處理苯酚水溶液時單級萃取率能達到90％以上，多級萃取率可達到99％以上；對于丙酸的單級萃取率能達到60％以上，多級萃取率可達到90％以上；對于苯胺的單級萃取率能達到77％，多級萃取率可達到90％以上；對于對氨基苯甲酸的單級萃取率能達到84％，多級萃取率可達到90％以上。因此用碳酸二甲酯做萃取劑對于弱極性有機物水溶液進行多級萃取處理時，可回收萃取劑與有機溶質(zhì)，從而實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目的。
下面介紹本發(fā)明的實施例。
實施例11)用純的碳酸二甲酯(DMC)作萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．5％的苯酚水溶液按一定的溶劑比進行4級萃取試驗，萃取溫度為60℃，溶劑比為1∶5(體積)，萃取時間20min。
3)苯酚的4級萃取率可達到99％以上。
4)溶劑相進行蒸餾得到碳酸二甲酯溶劑，可回收利用，并得到濃縮的苯酚。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
實施例21)用純的碳酸二甲酯(DMC)作萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．19％的苯胺水溶液按一定的溶劑比進行單級或3級萃取試驗，萃取溫度為40℃，溶劑比為1∶1(體積)，萃取時間20min。
3)苯胺的單級萃取率可達到77％，3級萃取率可達到94％。
4)溶劑相進行蒸餾得到碳酸二甲酯溶劑，可回收利用，并得到濃縮的苯胺。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
實施例31)用純的碳酸二甲酯(DMC)作萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．3％的丙酸水溶液按一定的溶劑比進行單級或4級萃取試驗，萃取溫度為20～60℃，溶劑比為1∶1(體積)，萃取時間10min。
3)丙酸的單級萃取率可達到61％，4級萃取率可達到92％。
4)溶劑相進行蒸餾得到碳酸二甲酯溶劑，可回收利用，并得到濃縮的丙酸。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
實施例41)用純碳酸二甲酯(DMC)作萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．5％的對氨基苯甲酸水溶液按一定的溶劑比進行單級或3級萃取試驗，萃取溫度為25℃，溶劑比為1∶1(體積)，萃取時間5min。
3)苯丙氨酸的單級萃取率可達到84％，4級萃取率可達到95％以上。
4)溶劑相進行蒸餾得到溶劑，可回收利用，并得到濃縮的對氨基苯甲酸。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
實施例51)將碳酸二甲酯(DMC)加到正己烷中，配制體積比為1∶1的萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．5％的苯酚水溶液按一定的溶劑比進行單級或3級萃取試驗，萃取溫度為25℃，溶劑比為1∶1(體積)，萃取時間1min。
3)苯酚的單級萃取率可達到89％，3級萃取率可達到99％以上。
4)溶劑相進行蒸餾得到溶劑，可回收利用，并得到濃縮的苯酚。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
實施例61)將碳酸二甲酯(DMC)加到正己烷中，配制體積比為1∶2的萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．5％的苯酚水溶液按一定的溶劑比進行單級或3級萃取試驗，萃取溫度為25℃，溶劑比為1∶1(體積)，萃取時間10min。
3)苯酚的單級萃取率可達到79％，3級萃取率可達到90％以上。
4)溶劑相進行蒸餾得到溶劑，可回收利用，并得到濃縮的苯酚。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
實施例71)將碳酸二甲酯(DMC)加到正己烷中，配制體積比為1∶1．5的萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．5％的苯酚水溶液按一定的溶劑比進行單級或3級萃取試驗，萃取溫度為25℃，溶劑比為1∶1(體積)，萃取時間1min。
3)苯酚的單級萃取率可達到85％，3級萃取率可達到90％以上。
4)溶劑相進行蒸餾得到溶劑，可回收利用，并得到濃縮的苯酚。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
實施例81)將碳酸二甲酯(DMC)加到正己烷中，配制體積比為1∶0．4的萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．5％的苯酚水溶液按一定的溶劑比進行單級或3級萃取試驗，萃取溫度為25℃，溶劑比為1∶1(體積)，萃取時間10min。
3)苯酚的單級萃取率可達到93％，3級萃取率可達到99％以上。
4)溶劑相進行蒸餾得到溶劑，可回收利用，并得到濃縮的苯酚。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
實施例91)將碳酸二甲酯(DMC)加到正己烷中，配制體積比為1∶1的萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．5％的苯酚水溶液按一定的溶劑比進行單級或3級萃取試驗，萃取溫度為25℃，溶劑比為1∶0．5(體積)，萃取時間5min。
3)苯酚的單級萃取率可達到94％，3級萃取率可達到99％以上。
4)溶劑相進行蒸餾得到溶劑，可回收利用，并得到濃縮的苯酚。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
實施例101)將碳酸二甲酯(DMC)加到正己烷中，配制體積比為1∶1的萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．5％的苯酚水溶液按一定的溶劑比進行單級或3級萃取試驗，萃取溫度為25℃，溶劑比為1∶2(體積)，萃取時間10min。
3)苯酚的單級萃取率可達到81％，3級萃取率可達到99％。
4)溶劑相進行蒸餾得到溶劑，可回收利用，并得到濃縮的苯酚。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
實施例111)將碳酸二甲酯(DMC)加到正己烷中，配制體積比為1∶1的萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．5％的苯酚水溶液按一定的溶劑比進行3級萃取試驗，萃取溫度為25℃，溶劑比為1∶3(體積)，萃取時間15min。
3)苯酚的3級萃取率可達到97％。
4)溶劑相進行蒸餾得到溶劑，可回收利用，并得到濃縮的苯酚。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
實施例121)將碳酸二甲酯(DMC)加到正己烷中，配制體積比為1∶1的萃取溶劑。
2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為0．5％的苯酚水溶液按一定的溶劑比進行3級萃取試驗，萃取溫度為25℃，溶劑比為1∶4(體積)，萃取時間15min。
3)苯酚的3級萃取率可達到94％以上。
4)溶劑相進行蒸餾得到溶劑，可回收利用，并得到濃縮的苯酚。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
權(quán)利要求
1.一種作為萃取溶劑的碳酸二甲酯，其特征在于，該萃取溶劑的使用過程包括以下步驟1)將碳酸二甲酯單獨使用或加到正己烷中，配制體積比為1∶0～2．5的萃取溶劑；2)將萃取溶劑與質(zhì)量濃度為10％以下的有機物水溶液按上述溶劑比進行單級或多級萃取，萃取溫度為20～60℃，溶劑體積比為1∶0．4～5，萃取時間1min～1hr。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種作為萃取溶劑的碳酸二甲酯,其使用過程是:首先將碳酸二甲酯單獨使用或加到正己烷中,將萃取溶劑與有機物水溶液進行單級或多級萃取。有機物的單級萃取率可達到60%以上,多級萃取率可達到99%以上。溶劑相進行蒸餾得到碳酸二甲酯溶劑,可回收利用,并得到濃縮的有機物。常壓蒸餾時釜底溫度為100～110℃。
文檔編號C07C69/00GK1290687SQ0013007
公開日2001年4月11日 申請日期2000年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月27日
發(fā)明者朱慎林, 樸香蘭 申請人:清華大學(xué)