摘要：本文主要研究碳酸二甲酯与苯酚酯交换反应，深入研究MPC的歧化反应，介绍酯交换反应精馏的热力学过程和动力学学过程，针对反应精馏的工艺流程、特点、类型方面以及工业化应用方面的综合介绍，并细化阐述反应精馏技术的理论应用。
关键词：酯交换法；歧化反应；反应精馏；催化剂
碳酸二苯酯（DPC）主要用于合成聚碳酸酯（PC）,目前，其合成方法只要有光气法、酯交换法和氧化羰基化法等。其中酯交换法制备DPC因使用的原料无毒、无污染、催化剂价格相对比较低廉，转化率高等优点，被认为是目前最佳合成DPC的方法。根据所用原料的不同，主要介绍了碳酸二甲酯和苯酚酯交换法，并详细的介绍了合成的工艺条件，指出了今后的发展方向。
1 聚碳酸酯的应用
聚碳酸酯（PC）是一种非晶型热塑性、高抗击的透明塑料，能在135-145℃温度下连续使用。聚碳酸酯具有优良的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐腐蚀性，还具有自熄、易增强、阻燃、无毒、卫生、能着色的性能，它是唯一的具有良好透明性的工程塑料，其耐冲性能在工程塑料中也是最好的。
2碳酸二苯酯(DPC)的合成技术
2.1 碳酸二苯酯光气法合成技术
该技术由光气和苯酚早NaOH介质存在下反应制得，此技术使用强度性和强腐蚀性的光气为原料，污染环境、腐蚀设备。副产离子物质NaCL，给产物的分离提纯带来了严重困难。 该方法将逐步被淘汰。
2.2 碳酸二甲酯（DMC）与苯酚酯交换法
此工艺由DMC和苯酚反应，在催化剂的作用下经过两步反应生成DPC，由于反应体系中副产甲醇，因此可考虑采用反应精馏的方法，将生成的甲醇从反应体系中移出。如图1，此工艺合成出了较高产率的MPC，同时也降低了能耗与生产成本。
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3 DPC合成的主要技术
3.1 反应精馏的技术简介[1]
反应精馏的工作原理是利用精馏的操作将不同组分的物质进行分离，对于可逆反应，当某一种产物的挥发度大于反应物时，如果将该产物从液相中蒸出，则可破坏原有的平衡，使反应继续向生成物的方向进行，因而可提高单程的转化率和产能，在一定程度上变可逆反应为不可逆反应。
3.2 反应精馏的特点
反应精馏的优点[2]；选择性高，由于反应物一旦生成即从系统移除反应区，对于连串反应之类反应，可以抑制副反应，提高收率。转化率高，由于反应物不断移出反应区，使可逆反应平衡移动，提高转化率。生产能力高，因为产物随时从反应区蒸发，故反应区内反应物含量始终较高，从而提高了反应速率，缩短了接触时间，提到了设备的生产能力。能耗低，由于反应热可直接用于精馏，降低了精馏能耗，即使是吸热反应，因反应和精馏在同一塔内进行，集中供热也比分别供热节能，减少了热量损失。投资省，将反应器和精馏塔合二为一，节省设备投资简化流程。
4 酯交换法合成DPC的工艺
4.1 MPC的生成反应
DMC与苯酚和催化剂在压力0.5MPaG，温度在190-250℃的条件下送入反应精馏塔中进行酯交换反应，产物MPC从塔底采出，副产物CH3OH从塔顶移走，使平衡向右移动，提高DMC的转化率，由表1可以看出。而CH3OH能与DMC形成共沸物，二者一起排出体系，进一步分离出CH3OH，作为DMC的原料循环使用。在此反应中选择合适的催化剂，可得到10%-15%的MPC和少量的DPC,此步反应主要控制反应的温度、压力、原料配比和催化剂浓度，MPC在催化剂的存在下发生去酯化反应生成ANS和CO2，ANS在MPC、DPC反应中是惰性的，RP中ANS浓度增加将会使DMC、Ph浓度降低，影响MPC和DPC产量，必须维持塔中的ANS浓度在8%以下。
表1 反应中移除甲醇和不移除甲醇的比较
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4.2 MPC的歧化反应
生成的MPC再进入第二个塔中进行歧化反应生成DPC和DMC，压力30-40KPaA,温度在180-210℃下发生反应，DMC从塔顶移除循环使用，塔底不断的移除DPC，进入精馏塔对DPC进行分离提纯，选择性可达到99%，分离提纯得到99%以上的DPC，同样此步反应需要同样的催化剂，主要控制反应的温度、压力和催化剂浓度。也需关注物料在塔釜中的停留时间，根据试验，反应最快的阶段是反应初期的半个小时到一个小时之间，所以需提高反应物的停留时间，且MPC的歧化反应主要是在液相层反应，严格控制MPC和催化剂在液相层接触，提高MPC的转化率。
5 酯交换法合成DPC的热力学和动力学分析
5.1 反应原理和热力学分析
DMC与苯酚酯交换反应的各步平衡常数很小，这在热力学上是不利的。第一步由DMC与苯酚酯交换生成中间体MPC的平衡常数K1为6.3×10-5；第二步由MPC与苯酚进一步酯交换生成目标产物DPC的平衡常数K2为1.2×10-5；;而MPC歧化生成DPC的平衡常数K3为0.19，K3明显大于K2，在实际中合成DPC主要通过MPC歧化反应来完成。因此选择适合MPC歧化反应的催化剂和控制最佳的反应温度才能提高DPC的选择性。常用的催化剂有有机铅类和有机钛类均相催化剂为主，这类催化剂在空气中不稳定，遇水易发生分解。
5.2 反应的动力学分析
MPC的歧化反应速率直接影响DPC的产率，通过动力学的分析可帮助指导催化剂和工艺的设计。通过实验室数据可得到MPC歧化反应的动力学方程，得出的结论MPC歧化反应速率与MPC和DMC浓度有关，而与DPC浓度无关，需及时将DMC移除，正、逆反应均为一级，在你反应中，DPC为零级，DMC为一级。
6 DPC合成工艺最佳条件探讨
6.1 DMC与苯酚的比例控制在2：1为最佳（反应精馏）
6.2 反应温度根据实际条件应控制在180-230℃
6.3 反应物料的反应时间，即物料在塔中的停留时间应控制在2小时
6.4 选择合适的催化剂和控制催化剂用量，提高DPC的选择性
结语
DMC和苯酚酯交换合成是一个比较复杂的反应体系，既有串联反应，也有以歧化反应为主的主反应，并伴有多种副反应的发生，因此，因着重从反应条件、催化剂、参数控制等方面研究，筛选出最佳的工艺条件，以得到更高的DMC转化率和DPC产率。此工艺是清洁工艺路线，工业生产中缓解三废污染，且反应精馏技术也发挥了更大的作用。
参考文献：
[1]盖旭东.反应蒸馏分离技术进展[J].现代化工,1995，(5)
[2]张澍源.连续反应精馏技术及其应用[J].现代化工,1990，10(4);51-54.
作者简介：陈永录，当前职称：初级，学历：大学，研究方向：聚碳酸酯