【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化合成碳酸酯，具体涉及一种组合式微通道反应器内合成碳酸酯的方法。
技术介绍
1、co2作为一种无毒、廉价且可再生的c1资源，如何高值化利用一直被广泛关注，目前每年约有一亿吨的co2被转化为尿素、水杨酸、环状碳酸酯、多元醇等，其中co2与环氧化合物反应生成碳酸酯是最有希望大规模利用co2的方法之一，该反应的原料利用率为100％，几乎无副反应发生，产物碳酸酯可以作为新能源电解液溶剂、高端聚合材料合成单体、绿色有机溶剂等，市场及应用潜力巨大。
2、co2和环氧化合物环加成反应生成碳酸酯是典型的气液多相催化过程，催化剂的催化性能决定了反应效率。目前已报道出多种不同的均相和非均相催化剂用于co2和环氧化合物的环加成反应，包括碱金属盐、金属有机框架化合物、氮掺杂多孔碳材料和离子液体等，其中离子液体金属盐复合催化剂因其催化活性高稳定性好而被广泛研究。
3、co2和环氧化合物的环加成反应过程中，反应器中的气液传质速率是影响反应快慢的重要因素，而传统均相反应器通常采用间歇式反应釜或者鼓泡床反应器。专利cn111560002a公开了一种以二氧化碳及环氧丙烷类衍生物为原料制备环状碳酸酯类化合物的催化剂，该催化剂是含有偏硼酸根阴离子的离子液体。在无任何外加有机溶剂、较低co2压力下即可制备得到环状碳酸酯类化合物。cn 110872254a公开了一种吡唑盐类双离子液体，以及利用该新型离子液体作为催化剂在温和条件下通过环加成反应合成环状碳酸酯的方法。上述专利技术使用反应釜合成碳酸酯，但因搅拌不均匀，气液混合效果差，反
4、上述两类反应器的反应效率低，均需在高温高压下才能实现高效转化。微通道反应器是一种通道尺寸在毫米范围内的小型化反应系统，其极大的比表面积和较短的传输路径都增强了传热和传质，从而为化工过程的发展和强化提供了许多潜在的机会。文献(chemical engineering journal.2023,455,140670)报道了用单一小内径微通道反应器合成碳酸酯的方法，该微通道反应器在停留时间1.7min时，碳酸酯收率达到91.4％，但是单一小内径微通道反应器会因taylor流导致液含率低、体积利用率低，从而限制产能的进一步扩大。
5、因此，针对现有技术的不足，亟需提供一种碳酸酯反应效率高、反应停留时间短且碳酸酯时空收率高的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种组合式微通道反应器内合成碳酸酯的方法，保留传统单一内径微通道反应器传质速率高、反应速率快等优势的同时，又避免了传统微通道反应器因taylor流导致的液含率低、体积利用率低、时空收率低的问题，为温和条件下高效合成碳酸酯开辟了一条新的路径。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种组合式微通道反应器内合成碳酸酯的方法，所述方法包括：在组合式微通道反应器内，以co2与环氧化合物为原料，在复合催化剂的作用下合成碳酸酯；所述组合式微通道反应器的组合方式为不同内径与段数的微通道反应器的串联组合。
4、本专利技术提供的组合式微通道反应器内合成碳酸酯的方法，采用组合式微通道反应器强化co2温和转化合成碳酸酯，通过变径产生的涡流和小内径来强化传质，通过大内径通道和气体的滑移以提高液含率和空间利用率，大小内径的组合实现气液传质和反应器内液相分布的耦合强化效果；本专利技术在保留传统单一内径微通道反应器传质速率高、反应速率快等优势的同时，又避免了传统微通道反应器因taylor流导致的液含率低、体积利用率低、时空收率低的问题，在较为温和的反应条件下，即可实现较高的碳酸酯转化率、选择性以及时空收率，与单一内径的微通道反应器相比，获得同等碳酸酯收率的停留时间显著缩短，时空收率大幅提高。
5、优选地，所述组合式微通道反应器的种类包括盘管微通道反应器、芯片集成式微通道反应器或带有内径的异形微通道反应器中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括盘管微通道反应器与芯片集成式微通道反应器的组合，芯片集成式微通道反应器与带有内径的异形微通道反应器的组合，或盘管微通道反应器、芯片集成式微通道反应器与带有内径的异形微通道反应器的组合。
6、优选地，所述组合式微通道反应器的材质包括不锈钢、无机非金属材料或聚合物中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括不锈钢与无机非金属材料的组合，无机非金属材料与聚合物的组合，或不锈钢、无机非金属材料与聚合物的组合。
7、优选地，所述不锈钢的型号包括304不锈钢和/或316不锈钢。
8、优选地，所述无机非金属材料包括石英、玻璃或碳化硅中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括石英与玻璃的组合，玻璃与碳化硅的组合，或石英、玻璃与碳化硅的组合。
9、优选地，所述聚合物包括聚四氟乙烯。
10、优选地，所述组合式微通道反应器的内径为1-6mm，例如可以是1mm、2mm、4mm、4mm或6mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1-4mm。
11、优选地，所述组合式微通道反应器的段数为2-10段，例如可以是2段、3段、4段、7段或10段，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为2-4段。
12、本专利技术提供的组合式微通道反应器，内部无填充物，通道横截面为圆形，通过选取不同内径与段数盘绕串联而成。
13、优选地，所述组合式微通道反应器的进料方式为气液单独进料。
14、优选地，所述气液单独进料中气体进料的方式包括一次进料或分段进料。
15、所述一次进料为全部气体与反应液进行混合，然后进入组合式微通道反应器；分段进料为部分气体与反应液进行混合后进入组合式微通道反应器，其余气体直接进入组合式微通道反应器。
16、优选地，所述复合催化剂为季鏻盐离子液体与金属卤盐的混合物。
17、本专利技术通过向组合式微通道反应器中引入离子液体复合催化体系，解决了普通催化剂催化活性低的问题，提高了反应效率，实现了环氧化合物的高效温和转化。
18、优选地，所述季鏻盐离子液体与金属卤盐的摩尔比为(1-6):1，例如可以是1:1、2:1、3:1、4:1或6:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
19、优选地，所述季鏻盐离子液体具有如式ⅰ所示结构，其中，r1、r2、r3以及r4分别独立地为烷基基团、苯基基团、羟基基团或羧基基团中的任意一种；x-为卤素离子；
20、
21、优选地，所述金属卤盐包括znbr2、febr3、a本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种组合式微通道反应器内合成碳酸酯的方法，其特征在于，所述方法包括：在组合式微通道反应器内，以CO2与环氧化合物为原料，在复合催化剂的作用下合成碳酸酯；所述组合式微通道反应器的组合方式为不同内径与段数的微通道反应器的串联组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合式微通道反应器的种类包括盘管微通道反应器、芯片集成式微通道反应器或带有内径的异形微通道反应器中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述组合式微通道反应器的材质包括不锈钢、无机非金属材料或聚合物中的任意一种或至少两种的组合；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述组合式微通道反应器的内径为1-6mm，优选为1-4mm；
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述组合式微通道反应器的进料方式为气液单独进料；
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述复合催化剂为季鏻盐离子液体与金属卤盐的混合物；
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述合成碳酸酯之前，将环氧化合物、复合催化剂以及溶剂混合得到反应液；
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述CO2与环氧化合物的摩尔比为(1-3):1，优选为(1-2):1。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述合成的温度为30-160℃，优选为50-90℃；
...【技术特征摘要】
1.一种组合式微通道反应器内合成碳酸酯的方法，其特征在于，所述方法包括：在组合式微通道反应器内，以co2与环氧化合物为原料，在复合催化剂的作用下合成碳酸酯；所述组合式微通道反应器的组合方式为不同内径与段数的微通道反应器的串联组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合式微通道反应器的种类包括盘管微通道反应器、芯片集成式微通道反应器或带有内径的异形微通道反应器中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述组合式微通道反应器的材质包括不锈钢、无机非金属材料或聚合物中的任意一种或至少两种的组合；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述组合式微通道反应器的内径为1-6mm，优选为1-4mm；
5.根据权利要求1-...
【专利技术属性】
技术研发人员：张军平，董丽，刘昉，刘一凡，赵健，李春山，
申请(专利权)人：广东中科亚湾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。