一种二氧化碳高效合成醇酯类的技术与装置制造方法及图纸

为实现“温室气体”二氧化碳的循环利用，本发明专利技术公开了一种二氧化碳高效合成醇酯类的技术与装置。主要为利用液体催化剂转化二氧化碳、通过环氧氯丙烷、甲烷或乙烷反应，一步法制备碳酸氯丙烯酯和低碳醇。利用本方法可在无溶剂、无金属催化剂的条件下方便、环境友好地合成碳酸氯丙烯酯、甲醇、乙醇或丙二醇，对推动CO2循环利用具有重要意义。循环利用具有重要意义。循环利用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳高效合成醇酯类的技术与装置


[0001]本专利技术属于属有机化学品合成
更具体地说，尤其涉及一种二氧化碳高效合成醇酯类的技术。同时，本专利技术还涉及一种二氧化碳高效合成醇酯类的装置。

技术介绍

[0002]在过去的一个世纪里，价格低廉、适用性强的塑料制品逐渐替代了金属、木材和石头等天然材料，对工业发展产生了巨大的影响。目前，大多数消费塑料都依赖于石油资源，这种化石燃料的滥用正在加速二氧化碳的排放，导致更温暖、更不稳定的全球环境。二氧化碳不只是一种温室气体，更是一类易获得、廉价、丰富且无毒的化工原料。开展以二氧化碳为原料的化学反应研究，开发绿色化学品以代替石油基化学材料，不仅可以减少对石油资源的使用，还可以减少二氧化碳排放，改善全球环境问题。
[0003]由于二氧化碳的自由能很低，化学稳定性好，将二氧化碳转化为有用的化学品是一项极具挑战性的任务。实现CO2化学利用必须采取一些CO2活化措施，主要包括：直接引入高能化合物(如环氧乙烷、氢气、乙炔、有机金属等)为起始原料；选择氧化态的低能化合物有机碳酸酯或低碳醇等为合成目标；间接利用热能、光能和电能来活化CO2与中能化合物反应；将一种特定化合物移出反应体系使反应向产物生成方向进行。除进行CO2活化外，实现CO2化学利用还需要合适的反应条件和高活性催化剂。
[0004]以储量丰富的CO2为原料合成有机醇酯类化学品和能源品，过程绿色清洁，不仅可以实现CO2的高值化利用，而且还能实现CO2碳氧资源的循环利用。环状碳酸酯具有高沸点、高极性和低蒸气压的特性，可作为绿色溶剂应用于锂离子电池的电解质，还可以用作合成聚合物和精细化学品的中间体。二氧化碳基聚碳酸酯由二氧化碳和环氧化合物交替共聚获得，是一类新型的生物降解塑料，且降解产物无毒无害，有希望成为绿色塑料的合成原料
[0005]因此，本专利技术公开了一种利用液体催化剂转化CO2、环氧氯丙烷、甲烷或乙烷反应，一步法制备碳酸氯丙烯酯和低碳醇的新方法。利用本方法可在无溶剂、无金属催化剂的条件下方便、环境友好地合成碳酸氯丙烯酯、甲醇、乙二醇和丙二醇，对推动CO2循环利用具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了将温室气体二氧化碳转化为有用的化学品，具体为利用液体催化剂转化CO2、环氧氯丙烷、甲烷或乙烷反应，一步法制备碳酸氯丙烯酯和低碳醇。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出了一种二氧化碳高效合成醇酯类的技术和装置，具体包括如下步骤：
[0008]S1、制备无金属液体催化剂：取0.1
‑
0.8mmol的1
‑
丙基
‑2‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
丙基
‑
2,3
‑ꢀ
二甲基咪唑氯盐、1
‑
丙基
‑2‑
甲基咪唑溴盐、1
‑
丙基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑溴盐、1
‑
丙基
‑2‑
甲基咪唑醋酸盐、1
‑
丙基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑醋酸盐、1
‑
丙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐或1
‑
丙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐中的任意两种作为催化剂放入烧杯中，为了激活这些催化剂的
催化位点，需要将样品在紫外灯下照射2h，在放入30
‑
50℃的保温箱中，保温30min，即可获得混合均匀，具有良好催化效果的液体催化剂。
[0009]S2、一步法合成目标产物：首先，用优质不锈钢制备50
‑
100mL的高压不锈钢螺丝釜，然后将0.2
‑
0.6mmol的环氧氯丙烷和0.3
‑
0.5mmol甲烷或乙烷的作为反应底物依次加入高压不锈钢螺丝釜内，然后五次在螺丝釜内充满CO2，排除釜中的空气。接着，室温下充入 0.3
‑
0.6MPa的CO2，加热螺丝釜到60
‑
80℃，反应5
‑
10h，反应结束后，待反应液冷却至室温，缓慢放去高压螺丝釜内残留的CO2气体，即可获得醇酯类样品。
[0010]S3、分离样品：向反应体系中加入5
‑
9ml的氯仿，并用水洗氯仿相以除去离子液体。以十二烷为内标，用气相色谱分析氯仿相，计算得到目标产物碳酸氯丙烯酯、甲醇、乙二醇或丙二醇的收率。用硅胶柱色谱分离法分离产品，并用核磁共振(NMR)进行表征。
[0011]优选的，本专利技术选用的反应釜为80mL的高压不锈钢螺丝釜。
[0012]优选的，本专利技术选用的反应釜为80mL的高压不锈钢螺丝釜的材质为CrMoV低碳合金结构钢。
[0013]优选的，步骤S1中选用的催化剂为0.2mmol的1
‑
丙基
‑2‑
甲基咪唑溴盐和0.4mmol的 1
‑
丙基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑溴盐。
[0014]优选的，步骤S2加热螺丝釜的温度为65℃。
[0015]本专利技术的技术效果和优点：
[0016]1、本专利技术采用一步法合成，操作简单，可以批量生产。
[0017]2、本专利技术制备的样品纯度较高，可以加速二氧化碳的转化。
[0018]3、本专利技术反应条件温和，安全性较高。
[0019]4、本专利技术制备的催化剂无金属，环保性较好。
[0020]5、本专利技术设计的螺丝釜，成本较低适合推广。
[0021]6、本专利技术中通过用紫外灯照射和保温处理过的催化剂具有较高的催化活性。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例1
‑
3中催化CO2与环氧氯丙烷和甲烷反应制备碳酸氯丙烯酯、甲醇和乙醇的反应方程式。
[0023]图2为本专利技术实施例4、5中催化CO2与环氧氯丙烷和乙烷反应制备碳酸氯丙烯酯和丙二醇的反应方程式。
[0024]图3为本专利技术实施例1
‑
3和对比例1
‑
4中催化CO2与环氧氯丙烷和乙烷反应制备碳酸氯丙烯酯、甲醇和乙醇的产率折线图。
[0025]图4为本专利技术实施例4和实施例5中催化CO2与环氧氯丙烷和乙烷反应制备碳酸氯丙烯酯和丙二醇的产率折线图。
[0026]图5为本专利技术实施例和对比例中所用到的螺丝釜形状图。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前
提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]实施例1
[0029]S1、制备无金属液体催化剂：取0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳高效合成醇酯类的技术和装置主要利用二氧化碳在螺丝釜中高效合成醇酯，其特征在于：具体包括如下步骤：S1、取0.1
‑
0.8mmol的1
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丙基
‑2‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
丙基
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2,3
‑
二甲基咪唑氯盐、1
‑
丙基
‑2‑
甲基咪唑溴盐、1
‑
丙基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑溴盐、1
‑
丙基
‑2‑
甲基咪唑醋酸盐、1
‑
丙基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑醋酸盐、1
‑
丙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐或1
‑
丙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐中的任意两种作为催化剂放入烧杯中，然后将样品在紫外灯下照射2h，在放入30
‑
50℃的保温箱中，保温30min，即可获得液体催化剂；S2、用优质不锈钢制备50
‑
100mL的高压不锈钢螺丝釜，将0.2
‑
0.6mmol的环氧氯丙烷和0.3
‑
0.5mmol甲烷或乙烷的作为反应底物依次加入高压不锈钢螺丝釜内，然后五次在螺丝釜内充满CO2，排除釜中的空气；接着，室温下充入0.3
‑
0.6MPa的CO2，加热螺丝釜到...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志章，曾荣佳，王瀚翔，柯明，陈文浩，
申请(专利权)人：北京石大油源科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：