连续制备环状碳酸酯的方法技术

本发明专利技术涉及一种在由活化化合物活化的多相催化剂存在下通过使环氧化合物与二氧化碳反应来连续制备环状碳酸酯产物的方法。该方法在第一反应器、第二反应器、第三反应器中进行，每个反应器包括多相催化剂和以液体形式存在的环状碳酸酯产物的悬浮液。向第一反应器连续供应二氧化碳和环氧化合物，将液态环状碳酸酯排出并且将未反应的二氧化碳和环氧化物作为第一气态流出物料流排出至第二反应器，同时大体上所有的多相催化剂保留在第一反应器中。向第三反应器中加入活化化合物。在该方法的下一步骤中，第三反应器变成第二反应器，第二反应器变成第一反应器并且第一反应器变成第三反应器。应器。应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】连续制备环状碳酸酯的方法


[0001]在由活化化合物活化的多相催化剂存在下，通过使环氧化合物与二氧化碳反应来连续制备环状碳酸酯产物的方法，并且其中该方法在至少第一反应器、第二反应器、第三反应器中进行，每个反应器包括负载型催化剂和以液体形式存在的环状碳酸酯产物的悬浮液。

技术介绍

[0002]US2017197931描述了一种通过使二氧化碳与氧化乙烯在8MPa和60℃至140℃的反应器温度下在三个串联的固定床绝热反应器中反应来制备碳酸乙烯酯的方法。溴乙醇与进料一起加入以活化催化剂。
[0003]在EP2257559B1中描述了一种由氧化乙烯和二氧化碳制备碳酸乙烯酯的连续方法。该反应在二聚铝salen配合物和氮气存在下发生，该二聚铝salen配合物被负载在改性的SiO2载体上作为催化剂。负载型催化剂存在于管式反应器中，并且反应物以氧化乙烯、二氧化碳和氮气的气态混合物的形式供应至管式反应器。借助于水浴将反应器中的温度保持在60℃，并且压力为大气压力。碳酸乙烯酯的产率为80％。
[0004]相比例如上文提到的US2017197931，EP2257559B1的方法的优点在于，反应条件在温度和压力方面可以接近于环境温度和环境压力。因此，该方法的能量消耗低并且形成较少的副产物。然而，在EP2257559B1中描述的连续方法的缺点在于，管式反应器需要外部冷却，以避免由于生成碳酸乙烯酯的放热反应而导致的过热。
[0005]WO2019/125151描述了一种方法，其中二氧化碳与环氧化合物在液态环状碳酸酯和负载型二聚铝salen配合物的悬浮液中反应。根据该公开文件，液态环状碳酸酯产物充当避免过热的有效传热介质。在该方法中，通过使配合物与充当活化化合物的卤化物接触，使已失活的二聚铝salen配合物再活化。可以通过在单独的步骤中将卤化物添加到已失活的二聚铝salen配合物中而不添加额外的二氧化碳和环氧化合物来进行再活化。该反应可以在一系列连续搅拌的反应器中进行，其中在最后一个反应器中，环状碳酸酯产物与负载型二聚铝salen配合物分离。这种类型的反应器配置的问题是获得较低的转化率并且需要较高的反应器体积来实现所需的生产能力。此外，这种类型的反应器配置可能会出现堵塞、阻塞、泵故障、腐蚀、磨损、撕裂和泄漏等操作问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种方法，该方法不具有WO2019/125151的方法所述的缺点。这是通过以下方法实现的。
[0007]在由活化化合物活化的多相催化剂存在下，通过使环氧化合物与二氧化碳反应来连续制备环状碳酸酯产物的方法，
[0008]其中该方法在至少第一反应器、第二反应器、第三反应器中进行，每个反应器包括多相催化剂和以液体形式存在的环状碳酸酯产物的悬浮液，
[0009]其中向第一反应器连续供应二氧化碳和环氧化合物，将液态环状碳酸酯作为第一产物料流排出，将未反应的二氧化碳和环氧化合物作为第一气态流出物料流排出，同时大体上所有的多相催化剂保留在第一反应器中，并且其中多相催化剂及时失活，
[0010]其中向第二反应器连续供应第一气态流出物，将液态环状碳酸酯作为第二产物料流排出，将未反应的二氧化碳和环氧化合物作为第二气态流出流排出，同时大体上所有的多相催化剂保留在第二反应器中，
[0011]其中向第三反应器中加入活化化合物以活化多相催化剂，从而获得包括活化的多相催化剂的反应器，以及
[0012]其中在该方法的下一步骤中，第三反应器变成第二反应器，第二反应器变成第一反应器并且第一反应器变成第三反应器以活化存在于所述反应器中的已失活的催化剂。
[0013]申请人发现，通过实施根据本专利技术的方法，可以将环氧化合物更有效地转化为所需的环状碳酸酯产物。此外，不必将含有催化剂的悬浮液从一个反应器移动(即泵送)到另一个反应器，因为大体上所有的多相催化剂保留在同一反应器中。
[0014]在第一反应器和第二反应器中，使二氧化碳与环氧化合物在液态环状碳酸酯的悬浮液中接触。选择温度和压力条件，使得环状碳酸酯处于液态。进一步选择温度和压力条件使得二氧化碳和环氧化物易于溶解在液态环状碳酸酯反应介质中。温度可以在0和200℃之间，压力在0和5.0MPa(绝对压力)之间，并且其中温度低于在选定压力下环状碳酸酯产物的沸腾温度。在这些温度和压力范围的高端，将需要复杂的反应器容器。因为就选择性和所需碳酸酯产物的产率而言，在较低的温度和压力下可获得令人满意的结果，所以优选第一反应器和第二反应器中的温度在20和150℃之间、更优选地在40和120℃之间，并且绝对压力在0.1和0.5MPa之间，更优选地在0.1和0.3MPa之间。第一反应器中的压力可以高于第二反应器中的压力。这是有利的，因为不必存在诸如压缩机或鼓风机的特殊措施来产生第一气态流出物到第二反应器的流动。
[0015]在根据本专利技术的方法中，第一反应器、第二反应器和第三反应器在该方法的每个步骤之后改变它们的相对操作模式。该方法的一个步骤包括操作所述的第一反应器和第二反应器以制备环状碳酸酯产物，同时使第三反应器中的催化剂再生。在第一反应器中进行批量操作，在第二个反应器中进行精制操作，在第三个反应器中进行再生操作。因此，一个物理反应器可以是该方法的不同步骤中的第一反应器、第二反应器和第三反应器。在下一步骤开始时，第三反应器(即刚刚被再生的反应器)变成第二反应器(即精制反应器)，第二反应器变成第一反应器(即批量反应器)，并且第一反应器变成第三反应器，使得已失活的催化剂再生。这可以通过操作一组顺序阀来实现，顺序阀导致先前的第三反应器被连接到先前的第二反应器，这样使得这些反应器将作为根据本专利技术的第一反应器和第二反应器来工作。包括已失活的多相催化剂的先前的第一反应器从二氧化碳和环氧化合物的供应管道断开连接，并与活化化合物的供应管道连接。一个步骤的时间段可在1
‑
30天之间，优选地在2
‑
20天之间。在这样的一段时间内，可以在第一反应器和第二反应器中连续制备环状碳酸酯产物。将活化化合物添加到第三反应器以获得包括活化的多相催化剂的反应器，这可以在更短的时间段内进行。
[0016]通过添加活化化合物来再生在第三反应器中的催化剂，该再生因此以所谓的离线模式进行，其中不将反应物(如二氧化碳和环氧化合物)或来自第一反应器或第二反应器的
流出物供应至第三反应器。
[0017]该方法可以在多于上述规定的3个反应器(被称为反应器列)中进行。例如，根据本专利技术的方法可以并行操作多于一个反应器列。这些列的反应器流出物可以在普通分离过程中分离成产物和活化化合物。
[0018]反应器列可以包括另一反应器，称为中间反应器。中间反应器包括多相催化剂和以液体存在的环状碳酸酯产物的悬浮液，该中间反应器类似于其他反应器。向该中间反应器连续供应反应器列中的上游反应器的气态流出物，将液态环状碳酸酯作为中间反应器产物料流排出，将未反应的二氧化碳和环氧化物作为中间反应器气态流出物料流排出。大体上所有的多相催化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.在由活化化合物活化的多相催化剂存在下，通过使环氧化合物与二氧化碳反应来连续制备环状碳酸酯产物的方法，其中该方法在至少第一反应器、第二反应器、第三反应器中进行，每个反应器包括多相催化剂和以液体形式存在的环状碳酸酯产物的悬浮液，其中向第一反应器连续供应二氧化碳和环氧化合物，将液态环状碳酸酯作为第一产物料流排出，将未反应的二氧化碳和环氧化物作为第一气态流出物料流排出，同时大体上所有的多相催化剂保留在第一反应器中，并且其中多相催化剂及时失活，其中向第二反应器连续供应第一气态流出物，将液态环状碳酸酯作为第二产物料流排出，将未反应的二氧化碳和环氧化合物作为第二气态流出流排出，同时大体上所有的多相催化剂保留在第二反应器中，其中向第三反应器中加入活化化合物以活化多相催化剂，从而获得包括活化的多相催化剂的反应器，以及其中在该方法的下一步骤中，第三反应器变成第二反应器，第二反应器变成第一反应器并且第一反应器变成第三反应器，以活化存在于反应器中的已失活的催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其中第一反应器和第二反应器中的温度在20和150℃之间，绝对压力在0.1和0.5MPa之间，并且其中温度低于在选定压力下环状碳酸酯产物的沸腾温度。3.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的方法，其中多相催化剂包括含有一个或多个亲核基团的有机化合物。4.根据权利要求3所述的方法，其中亲核基团是季氮卤化物。5.根据权利要求4所述的方法，其中多相催化剂是负载型二聚铝salen配合物并且所述活化化合物是卤化物。6.根据权利要求5所述的方法，其中负载型二聚铝salen配合物由下式表示：
其中S表示通过亚烷基基团连接到氮原子的固体载体，其中负载型二聚铝salen配合物由卤化物活化，并且其中X1是叔丁基，X2是氢，其中Et是具有1至10个碳原子的烷基基团。7.根据权利要求6的方法，其中载体S由平均直径为10至2000μm的颗粒组成。8.根据权利要求7所述的方法，其中载体S是选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、硅质MCM
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克，
申请(专利权)人：新绿色世界有限公司，
类型：发明
国别省市：