碳酸二甲酯
简介:
碳酸二甲酯(dimethyl carbonate,DMC),是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料,它是一种重要的有机合成中间体,分子结构中含有、甲基和等,具有多种反应性能,在生产中具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点。由于碳酸二甲酯较小,是一种具有发展前景的“绿色”化工产品。
生产方法:
DMC研究开发的重点工艺依然是氧化羰基化法和酯交换法,典型的氧化羰基化法包括ENI液相法、Dow气相法和UBE常压气相法,而通常的酯交换工艺是由碳酸乙烯酯或与甲醇进行酯交换反应得到DMC。据悉,Shell公司开发了一种以环氧丙烷为原料生产DMC并以DMC为原料生产PC的新工艺,该工艺可以明显降低投资和操作费用,与氧化羰基化工艺相比,每吨PC生产成本降低300美元;此工艺利用了温室效应气体二氧化碳,是一种环境友好工艺,可以减少10%排放。我国也在酯交换工艺研究方面投入了较大的精力,但多集中在实验室和中试阶段,有待于工艺流程的进一步简化和催化剂的优化方可实现工业化[12~17]。
应用:
DMC的优良性质和特殊分子结构决定了DMC广泛的用途,概括如下:
代替光气作羰基化剂
光气(Cl-CO-Cl)虽然反应活性较高,但是它的剧毒和高腐蚀性副产物使其面临巨大的环保压力,因此将会逐渐被淘汰;而DMC(CH3O-CO-OCH3)具有类似的亲核反应中心,当DMC的羰基受到亲核攻击时,酰基-氧键断裂,形成羰基化合物,副产物为甲醇,因此DMC可以代替光气成为一种安全的反应试剂合成碳酸衍生物,如氨基甲酸酯类农药、聚碳酸酯、异氢酸酯等,其中聚碳酸酯将是DMC需求量最大的领域,据预测2005年80%以上的DMC将用于生产聚碳酸酯;
代替硫酸二甲酯作甲基化剂
由于与光气类似的原因,DMS(CH3O-SO-OCH3)也面临被淘汰的压力,而DMC的甲基碳受到氢核攻击时,其烷基-氧键断裂,同样生成甲基化产品,而且使用DMC比DMS反应收率更高、工艺更简单。主要用途包括合成有机中间体、医药产品、农药产品等;
低毒溶剂
DMC具有优良的溶解性能,其熔、沸点范围窄,大,粘度低,介质界电常数小,同时具有较高的蒸发温度和较快的蒸发速度,因此可以作为低毒溶剂用于涂料工业和医药行业。从表1可以看出,DMC不仅毒性小,还具有高、蒸汽压低和空气中高等特点,因此是集清洁性和安全性于一身的。
DMC与其他溶剂的性能比较
表1 DMC与其他溶剂的性能比较[4~5]
性能 | DMC | | | 三氯乙烷 | |
分子量 | 90.08 | 58.08 | 60.09 | 133.41 | 92.1 |
熔点/℃ | 2-4 | -94.2 | -88.5 | -32.6 | -94.97 |
沸点/℃ | 90 | 56.1 | 82.3 | 74.1 | 110.6 |
闪点(闭口)/℃ | 17 | -18 | 11.7 | ---- | 4.4 |
蒸汽压(20℃)/kPa | 5.60 | 24.66 | 4.27 | 13.33 | 2.93 |
爆炸极限(%) | 3.8~21.3 | 2.15~13 | 2.7~13.0 | ---- | 1.27~7.0 |
粘度/×10-3 Pa·s | 0.625 | 0.316 | 2.41 | 0.79 | 0.579 |
表面张力/×10-5 N·cm | -1 28.5 | ---- | 20.8 | 25.6 | 27.92 |
蒸汽热/J·g | -1 369.06 | 523.0 | 676.58 | 249.82 | 363.69 |
界电常数 | 2.6 | 1.01 | 18.6 | 7.12 | 2.2 |
相对蒸发速度 | 4.6 | 7.2 | 0.83 | ---- | 2.4 |
SP值 | 10.4 | 10.0 | 10.9 | 8.6 | 8.4 |
经口致死量LD50mg/kg | 112900 | ---- | 5800 | ---- | 7530 |
卫生容许浓度/mg·L | 1 | ---- | 0.40 | 0.20 | 200×10-6 |
汽油添加剂
DMC具有高氧含量(分子中氧含量高达53%)、优良的提高辛烷值作用((R+M)/2=105)、无相分离、低毒和快速生物降解性等性质,使汽油达到同等氧含量时使用的DMC的量比(MTBE)少4.5倍,从而降低了汽车尾气中碳氢化合物、一氧化碳和甲醛的排放总量,此外还克服了常用汽油添加剂易溶于水、污染地下水源的缺点,因此DMC将成为替代MTBE的最有潜力的汽油添加剂之一。在2002年会议上,我国的无污染、低成本生产汽油添加剂DMC的技术成为本次会议最受瞩目的三大发明之一,这说明了DMC作为汽油添加剂的优势已经被广泛认同。
危险术语:
储备注意
易燃,其蒸气与空气混合,能形成爆炸性混合物储存于阴凉、干燥、通风良好的不燃库房。
远离火种、热源。库温不宜超过37℃。保持容器密封。应与氧化剂、还原剂、酸类等分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。
储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料储存于阴凉、干燥、通风良好的不燃库房。
储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料职业接触限值(中国)未制定标准职业接触限值(美国)未制定标准监测方法无资料工程控制生产过程密闭,加强通风呼吸系统防护空气中浓度超标时,佩戴过滤式防毒面具(半面罩)眼睛防护必要时,戴化学安全防护眼镜身体防护穿防静电工作服手防护戴橡胶耐油手套其它防护工作现场严禁吸烟。工作完毕,淋浴更衣。特别注意眼和呼吸道的防护。
运输注意
装包装标志易燃液体包装方法安瓿瓶外普通木箱;螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐)外普通木箱运输注意事项运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。
夏季最好早晚运输。运输时所用的槽(罐)车应有接地链,槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电。严禁与氧化剂、还原剂、酸类、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。中途停留时应远离火种、热源、高温区。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置。
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