聚丙内酯生产方法和系统技术方案

本发明专利技术提供聚丙内酯生产方法和系统，其具体为将环氧乙烷转化成聚丙内酯的集成方法。还提供聚丙内酯生产系统。

【技术实现步骤摘要】
聚丙内酯生产方法和系统本申请是申请号为201680019282.7、优先权日为2015年2月13日、专利技术名称为“聚丙内酯生产方法和系统”的中国专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2015年2月13日提出的美国临时专利申请第62/116,326号的优先权，所述临时专利申请的全文以引用方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及聚丙内酯生产，且更具体来说涉及自环氧乙烷和一氧化碳的原料流生产聚丙内酯。
技术介绍
聚丙内酯是可用于生产丙烯酸的前体。聚丙内酯热解产生冰晶级丙烯酸，其为生产基于聚丙烯酸的超强吸收剂聚合物所极需。聚丙内酯的一个优点在于，其可安全地运输并储存延长时间段而无与运送和储存冰晶级丙烯酸相关的安全性或质量问题。鉴于丙烯酸市场的大小和丙烯酸下游应用的重要性，业内需要改良生产丙烯酸前体(例如聚丙内酯)的方法。业内已描述通过用一氧化碳羰基化环氧乙烷、然后聚合β丙内酯(BPL)中间体来制备聚丙内酯(PPL)的方法。然而，此工艺在以连续工艺、例如使用羰基化的产物流作为聚合的BPL原料流运行时可产生溶剂相容性问题。例如，用于羰基化的最佳溶剂通常与用于聚合步骤的最佳溶剂正交。因此，业内需要解决所述问题的方法。
技术实现思路
在一方面中提供用于合成聚丙内酯(PPL)的方法，其包含：提供环氧乙烷(EO)和一氧化碳的原料流，其中原料流任选地经合并；将原料流引导至第一反应区；使原料流与羰基化催化剂在羰基化溶剂存在下在第一反应区中接触以将EO的至少一部分转化成β丙内酯(BPL)产物流，其中BPL产物流包含BPL、羰基化催化剂和羰基化溶剂；自BPL产物流分离羰基化催化剂的至少一部分以产生羰基化催化剂再循环流和加工的BPL产物流，其中加工的BPL产物流包含BPL和羰基化溶剂；将加工的BPL产物流引导至羰基化溶剂移除区；自加工的BPL产物流移除羰基化溶剂的至少一部分以产生聚合进料流，其中聚合进料流包含BPL；将聚合进料流引导至第二反应区；和使聚合进料流中的BPL与聚合催化剂在第二反应区中接触以产生PPL。在上文所述方法的一些变化形式中，所述方法进一步包含在使聚合进料流与聚合催化剂接触之前将第二溶剂引入聚合进料流中。在另一方面中提供将环氧乙烷转化成聚丙内酯(PPL)的系统，其包含：环氧乙烷源；一氧化碳源；羰基化催化剂源；羰基化溶剂源；聚合催化剂源；第一反应区，其经配置以接收来自环氧乙烷源的环氧乙烷、来自一氧化碳源的一氧化碳、来自羰基化催化剂源的羰基化催化剂和来自羰基化溶剂源的羰基化溶剂，并自环氧乙烷和一氧化碳与羰基化催化剂在羰基化溶剂存在下在第一反应区中的接触输出β丙内酯(BPL)产物流，其中BPL产物流包含羰基化溶剂和BPL；溶剂移除单元，其经配置以自BPL产物流移除羰基化溶剂的至少一部分；和第二反应区，其经配置以接收来自溶剂移除单元的BPL产物流和来自聚合催化剂源的聚合催化剂，并自BPL产物流与聚合催化剂在第二反应区中的接触输出PPL产物流，其中PPL产物流包含PPL。附图说明通过参照以下描述，结合附图，可最好地理解本申请案，附图中相似部分可命名为相似编号。图1绘示用于生产聚丙内酯和丙烯酸的实例性系统。定义下文更详细地描述特定官能基和化学术语的定义。化学元素是根据元素周期表(CAS版，化学与物理手册(HandbookofChemistryandPhysics)，第75版，内封面)来鉴别，且特定官能基通常是如其中所述来定义。另外，有机化学的一般原理以及特定官能部分和反应性描述于以下文献中：有机化学(OrganicChemistry)，托马斯佐雷尔(ThomasSorrell)，大学科学书籍(UniversityScienceBooks)，索萨利托，1999；史密斯(Smith)和马奇(March)，马奇的高级有机化学(March’sAdvancedOrganicChemistry)，第5版，约翰威利父子公司(JohnWiley&Sons,Inc.)，纽约，2001；拉罗克(Larock)，综合有机转变(ComprehensiveOrganicTransformations)，VCH出版公司(VCHPublishers,Inc.)，纽约，1989；卡拉瑟斯(Carruthers)，一些现代有机合成方法(SomeModernMethodsofOrganicSynthesis)，第3版，剑桥大学出版社(CambridgeUniversityPress)，剑桥，1987。如本文所用术语“卤基”和“卤素”是指选自氟(氟基，-F)、氯(氯基，-Cl)、溴(溴基，-Br)和碘(碘基，-I)的原子。如本文所用术语“脂肪族”或“脂肪族基团”表示可为直链(即，不具支链)、具支链或环状(包括稠合、桥接和螺-稠合多环状)且可完全饱和或可含有一或多个不饱和单元、但不为芳香族的烃部分。在一些变化形式中，脂肪族基团为不具支链或具支链的。在其它变化形式中，脂肪族基团为环状。除非另外指明，否则在一些变化形式中，脂肪族基团含有1-30个碳原子。在一些实施例中，脂肪族基团含有1-12个碳原子。在一些实施例中，脂肪族基团含有1-8个碳原子。在一些实施例中，脂肪族基团含有1-6个碳原子。在一些实施例中脂肪族基团含有1-5个碳原子，在一些实施例中脂肪族基团含有1-4个碳原子，在其它实施例中脂肪族基团含有1-3个碳原子，且在其它实施例中脂肪族基团含有1-2个碳原子。适当脂肪族基团包括例如直链或具支链烷基、烯基和炔基和其杂合体，例如(环烷基)烷基、(环烯基)烷基或(环烷基)烯基。如本文所用术语“杂脂肪族”是指其中一或多个碳原子独立地经一或多个选自由氧、硫、氮、磷或硼组成的群组的原子替代的脂肪族基团。在一些实施例中，一或两个碳原子独立地经氧、硫、氮或磷中的一或多者替代。杂脂肪族基团可为经取代或未经取代、具支链或不具支链、环状或非环状的，且包括“杂环”、“杂环基”、“杂环脂肪族”或“杂环状”基团。在一些变化形式中，杂脂肪族基团为具支链或不具支链的。在其它变化形式中，杂脂肪族基团为环状。在其它变化形式中，杂脂肪族基团为非环状。如本文所用术语“丙烯酸酯(acrylate或acrylates)”是指具有毗邻酰基羰基的乙烯基的任一酰基。所述术语涵盖单取代、二取代和三取代乙烯基。丙烯酸酯可包括例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、肉桂酸酯(3-苯基丙烯酸酯)、巴豆酸酯、剔各酸酯(tiglate)和千里酸酯(senecioate)。如本文所用术语“粗制丙烯酸”和“冰晶级丙烯酸”分别描述具有相对较低和较高纯度的丙烯酸。粗制丙烯酸(还称为工业级丙烯酸)具有94％的典型最小总纯度等级，且可用于制备用于涂料、粘着剂、纺织品、纸、皮革、纤维和塑料添加剂应用的丙烯酸酯。冰晶级丙烯酸具有介于98％至99.99％范围内的典型总纯度等级且可用于制备聚丙烯酸，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产聚丙内酯PPL的连续方法，其包含：/n提供环氧乙烷EO和一氧化碳的原料流，其中任选地合并所述原料流；/n将所述原料流引导至第一反应区；/n使所述原料流与羰基化催化剂在羰基化溶剂存在下在所述第一反应区中接触以将所述EO的至少一部分转化成β丙内酯BPL产物流，其中所述BPL产物流包含BPL、羰基化催化剂和羰基化溶剂；/n自所述BPL产物流分离出羰基化催化剂的至少一部分以产生羰基化催化剂再循环流和被处理的BPL产物流，其中所述被处理的BPL产物流包含BPL和羰基化溶剂；/n将所述被处理的BPL产物流引导至羰基化溶剂去除区；/n自所述被处理的BPL产物流去除所述羰基化溶剂的至少一部分以产生聚合进料流，其中所述聚合进料流包含BPL；/n将所述聚合进料流引导至第二反应区；和/n在与所述羰基化溶剂不相同的聚合溶剂的存在下使所述聚合进料流中的BPL与聚合催化剂在所述第二反应区中接触以产生PPL。/n

【技术特征摘要】
20150213 US 62/116,3261.一种用于生产聚丙内酯PPL的连续方法，其包含：
提供环氧乙烷EO和一氧化碳的原料流，其中任选地合并所述原料流；
将所述原料流引导至第一反应区；
使所述原料流与羰基化催化剂在羰基化溶剂存在下在所述第一反应区中接触以将所述EO的至少一部分转化成β丙内酯BPL产物流，其中所述BPL产物流包含BPL、羰基化催化剂和羰基化溶剂；
自所述BPL产物流分离出羰基化催化剂的至少一部分以产生羰基化催化剂再循环流和被处理的BPL产物流，其中所述被处理的BPL产物流包含BPL和羰基化溶剂；
将所述被处理的BPL产物流引导至羰基化溶剂去除区；
自所述被处理的BPL产物流去除所述羰基化溶剂的至少一部分以产生聚合进料流，其中所述聚合进料流包含BPL；
将所述聚合进料流引导至第二反应区；和
在与所述羰基化溶剂不相同的聚合溶剂的存在下使所述聚合进料流中的BPL与聚合催化剂在所述第二反应区中接触以产生PPL。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚合催化剂与所述聚合溶剂一起被引至所述聚合进料流。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述聚合催化剂和聚合溶剂包括再循环的聚合催化剂和再循环的聚合溶剂。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述羰基化溶剂在1atm下具有低于160℃的沸点。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二反应区为反应物挤出机。


6.根据权利要求1所述的方法，其中自所述BPL产物流分离出羰基化催化剂的至少一部分包含在纳米过滤膜上进行纳米过滤。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰伊·J·法默，彼得·加莱巴克，凯尔·谢里，萨德什·H·苏克拉杰，
申请(专利权)人：诺沃梅尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US