CH653984A5 - PREPARATION OF ALKENE CARBONATES. - Google Patents
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Description
L'invention concerne un procédé de préparation de carbonates d'alcènes par réaction des oxydes d'alcènes correspondants avec le gaz carbonique. Ces réactions sont bien connues de l'homme de l'art. Les carbonates d'alcènes sont d'utiles solvants et peuvent servir à la fabrication des glycols correspondants. The invention relates to a process for the preparation of alkene carbonates by reacting the corresponding alkene oxides with carbon dioxide. These reactions are well known to those skilled in the art. The alkenes carbonates are useful solvents and can be used in the manufacture of the corresponding glycols.
Plusieurs procédés ont été décrits qui permettent d'obtenir un glycol par hydratation de l'oxyde d'alcène correspondant en une seule étape, en présence d'un catalyseur et de gaz carbonique. De tels procédés permettraient de diminuer la quantité d'eau nécessaire. L'élimination de l'eau en excès représente un coût important dans le procédé conventionnel d'hydratation. Le gaz carbonique n'est pas consommé dans le processus; il a été suggéré qu'un carbonate d'alcène se forme en tant qu'intermédiaire dans le mécanisme de la réaction d'hydratation. Several processes have been described which make it possible to obtain a glycol by hydration of the corresponding alkene oxide in a single step, in the presence of a catalyst and carbon dioxide. Such methods would reduce the amount of water required. The removal of excess water represents a significant cost in the conventional hydration process. Carbon dioxide is not consumed in the process; it has been suggested that an alkene carbonate is formed as an intermediate in the mechanism of the hydration reaction.
Le brevet US N° 3922314 décrit un procédé de fabrication d'éthylène glycol par hydratation de l'oxyde d'éthylène, qui n'utilise pas de catalyseur: la réaction s'effectue avec une solution aqueuse d'oxyde d'éthylène contenant au moins 8 % d'oxyde d'éthylène (en poids) et au moins 0,1 % de gaz carbonique (en poids). US Patent No. 3,922,314 describes a process for the manufacture of ethylene glycol by hydration of ethylene oxide, which does not use a catalyst: the reaction is carried out with an aqueous solution of ethylene oxide containing at at least 8% ethylene oxide (by weight) and at least 0.1% carbon dioxide (by weight).
Un procédé catalytique est décrit dans le brevet anglais N° 1177877 (ou brevet US N° 3629343). Les oxydes d'alcènes sont transformés en glycols par hydratation à une température de 80°-220° C et à une pression de 10-180 atmosphères en présence d'un ha-logénure comme catalyseur. Les catalyseurs préférés sont des halogénures de métaux alcalins ou d'amines quaternaires, en particulier les bromures et les iodures. La présence d'hydroxydes, de carbonates et de bicarbonates de métaux alcalins a été décrite comme étant bénéfique. A catalytic process is described in English patent No. 1177877 (or US patent No. 3629343). The alkenes oxides are transformed into glycols by hydration at a temperature of 80 ° -220 ° C and at a pressure of 10-180 atmospheres in the presence of a halide as catalyst. The preferred catalysts are halides of alkali metals or quaternary amines, in particular bromides and iodides. The presence of hydroxides, carbonates and bicarbonates of alkali metals has been described as being beneficial.
Un procédé similaire est décrit dans le brevet US N° 4160116, où des halogénures de phosphines quaternaires — de préférence les iodures et les bromures — sont utilisés pour catalyser l'hydratation d'oxydes d'alcènes en présence de gaz carbonique. La température est de 50-200° C, et la pression de 3-50 kg/cm2. A similar process is described in US Patent No. 4,160,116, where quaternary phosphine halides - preferably iodides and bromides - are used to catalyze the hydration of alkenes oxides in the presence of carbon dioxide. The temperature is 50-200 ° C, and the pressure 3-50 kg / cm2.
Un autre procédé est encore décrit dans la demande de brevet publiée japonaise N° 81-45426, où des dérivés du molybdène et/ou tungstène sont associés avec des catalyseurs connus, comme les halogénures des métaux alcalins, les sels d'amines ou de phosphines qua-5 ternaires, les halogénures organiques et les aminés. La réaction est décrite comme s'elfectuant à 20-250° C et à 0-30 kg/cm2. Another process is further described in Japanese published patent application No. 81-45426, in which derivatives of molybdenum and / or tungsten are combined with known catalysts, such as the alkali metal halides, the amine or phosphine salts. qua-5 ternaries, organic halides and amines. The reaction is described as being carried out at 20-250 ° C and at 0-30 kg / cm2.
La préparation de carbonates d'alcènes — contrairement à l'hydratation des oxydes d'alcènes en glycols — s'effectue selon l'art antérieur en absence d'eau. Des catalyseurs et des conditions de réac-io tion similaires à ceux décrits précédemment pour l'hydratation des oxydes d'alcènes ont été reconnus comme utiles. The preparation of alkenes carbonates - unlike the hydration of alkenes oxides to glycols - is carried out according to the prior art in the absence of water. Catalysts and reaction conditions similar to those described above for the hydration of alkene oxides have been recognized as useful.
Dans le brevet US N° 2667497, les halogénures de calcium ou de magnésium ont été utilisés à 150-250° C et à 500-2000 psi pour produre des carbonates d'alcènes à partir des oxydes correspon-15 dants. In US Patent No. 2,667,497, calcium or magnesium halides were used at 150-250 ° C and 500-2000 psi to produce alkenes carbonates from the corresponding oxides.
Le brevet US N° 2766258 décrit l'utilisation d'hydroxydes, de carbonates et de bicarbonates d'amines quaternaires pour catalyser la réaction des oxydes d'alcène avec le gaz carbonique; la réaction a été faite à des températures de 100-225° C et à des pressions de 300-20 5000 psi (livres par pouce carré). US Patent No. 2,766,258 describes the use of hydroxides, carbonates and bicarbonates of quaternary amines to catalyze the reaction of alkene oxides with carbon dioxide; the reaction was carried out at temperatures of 100-225 ° C and pressures of 300-20 5000 psi (pounds per square inch).
Les halogénures d'amines quaternaires ont été utilisés par les auteurs du brevet US N° 2773070 à des températures de 100-225° C et des pressions supérieures à 300 psi. The quaternary amine halides have been used by the authors of US Patent No. 2,773,070 at temperatures of 100-225 ° C and pressures above 300 psi.
Les auteurs du brevet N° US 2773881 ont utilisé des aminés 25 comme catalyseurs. La réaction a été faite à 100-400° C et à une pression de 500 psi, et plus. The authors of US Pat. No. 2,773,881 have used amines as catalysts. The reaction was carried out at 100-400 ° C and at a pressure of 500 psi, and above.
Les brevets US Nos 2994705, 2994704 et 2993908, accordés au même mandataire, donnent en substance les mêmes conditions opératoires, i.e. 93-260 C et 8-212 kg/cm2, avec des halogénures de 30 phosphines quaternaires, des halogénures de sulfines, et des hydro-halogénures d'urée pour catalyser la formation de carbonates d'alcènes à partir des époxydes correspondants. US Patents Nos. 2994705, 2994704 and 2993908, granted to the same agent, give essentially the same operating conditions, ie 93-260 C and 8-212 kg / cm2, with quaternary phosphine halides, sulfin halides, and urea hydrohalides to catalyze the formation of alkene carbonates from the corresponding epoxides.
L'hydrazine ou les halogénures de l'hydrazine ont été utilisés pour catalyser cette réaction par les auteurs du brevet US 35 N° 3535341 à une température de 100-250° C. Une résine échangeuse d'anions contenant des groupements ammonium quaternaire a été décrite dans le brevet US N° 4233221 comme catalyseur de cette réaction en phase gazeuse. The hydrazine or halides of hydrazine were used to catalyze this reaction by the authors of US Pat. No. 3535341 at a temperature of 100-250 ° C. An anion exchange resin containing quaternary ammonium groups was described in US Patent No. 4,232,221 as a catalyst for this gas phase reaction.
La demande de brevet publiée japonaise N° 80-122776 décrit 40 l'utilisation d'halogénures de dérivés organiques de l'antimoine comme catalyseurs de la réaction de formation de carbonates d'alcènes à une température située entre la température ambiante et 120° C dans un milieu sans eau. Japanese published patent application No. 80-122776 describes the use of halides of organic antimony derivatives as catalysts for the reaction of alken carbonate formation at a temperature between room temperature and 120 ° C. in a waterless environment.
Les auteurs de la présente invention ont trouvé que la transfor-45 mation d'oxydes d'alcènes en carbonates correspondants peut s'effectuer avec des catalyseurs connus à des températures inférieures à celles pratiquées jusqu'à présent et en présence de quantités importantes d'eau. L'hydrolyse des carbonates en glycol est réduite au minimum et le produit de réaction principal est le carbonate. En 50 outre, les températures plus élevées utilisées antérieurement pour produire des glycols peuvent être employées pour produire à la place des carbonates, sans que des quantités importantes de glycols ne se forment, en particulier de glycols supérieurs. Il faut pour cela maintenir le rapport molaire gaz carbonique/oxyde d'alcène à une valeur 55 supérieure à environ 1/1 et la pression partielle de gaz carbonique au-dessus d'une valeur déterminée. The authors of the present invention have found that the transformation of oxides of alkenes into corresponding carbonates can be carried out with known catalysts at temperatures lower than those practiced until now and in the presence of large amounts of water. The hydrolysis of carbonates to glycol is minimized and the main reaction product is carbonate. In addition, the higher temperatures previously used to produce glycols can be employed to produce carbonates instead, without significant amounts of glycols being formed, particularly higher glycols. This requires maintaining the carbon dioxide / alkene oxide molar ratio at a value 55 greater than about 1/1 and the partial pressure of carbon dioxide above a determined value.
Les oxydes d'alcène réagissent avec le gaz carbonique pour former des carbonates d'alcènes en présence de quantités suffisantes de catalyseur approprié à des températures supérieures à 20° C, plus 60 particulièrement supérieures à 90° C et de préférence comprises entre 90° et 170° C, et en présence d'eau, lorsque le rapport molaire gaz carbonique/oxyde d'alcène est égal ou supérieur à 1/1, et que la pression partielle de gaz carbonique est suffisamment élevée. On obtient dans ces conditions du carbonate d'alcène de manière sélective. La 65 pression à laquelle s'effectue la réaction est d'environ 10-200 kg/cm2, et de préférence 30 à 80 kg/cm2. Les catalyseurs de cette réaction comprennent un ou des composés du groupe constitué des halogénures d'amines, des phosphines quaternaires, des halogénures de sulfi- The alkene oxides react with carbon dioxide to form alkene carbonates in the presence of sufficient quantities of suitable catalyst at temperatures above 20 ° C, more particularly above 90 ° C and preferably between 90 ° and 170 ° C, and in the presence of water, when the carbon dioxide / alkene oxide molar ratio is equal to or greater than 1/1, and the partial pressure of carbon dioxide is sufficiently high. Under these conditions, alkene carbonate is obtained selectively. The pressure at which the reaction takes place is approximately 10-200 kg / cm2, and preferably 30 to 80 kg / cm2. The catalysts for this reaction include one or more compounds from the group consisting of amine halides, quaternary phosphines, sulfide halides
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nés, des halogénures organiques de l'antimoine, en particulier l'iodure de méthyl triphényl phosphine, bromure de tétraéthyl amine, bromure de tétraphényl antimoine. On peut aussi utiliser les carboxylates correspondants. La quantité de catalyseur utilisée monte généralement jusqu'à 0,10 mole par mole d'oxyde d'alcène, et il est préférable d'utiliser une quantité allant de 0,001 à 0,02. born, organic halides of antimony, in particular methyl triphenyl phosphine iodide, tetraethyl amine bromide, tetraphenyl antimony bromide. The corresponding carboxylates can also be used. The amount of catalyst used is generally up to 0.10 mole per mole of alkene oxide, and it is preferable to use an amount ranging from 0.001 to 0.02.
Contrairement à ce que l'on pouvait attendre, l'eau peut être présente en quantité importante, même en excès de celle utilisée dans les procédés d'hydratation de l'art antérieur: en effet, la formation de quantités appréciables de glycols, et en particulier de glycols supérieurs, est évitée en maintenant le rapport molaire gaz carbonique/oxyde d'alcène à une valeur supérieure à 1/1, et en ajustant convenablement la pression partielle du gaz carbonique. On obtient dans ces conditions du carbonate d'alcène de manière sélective. Il convient d'ajuster le rapport eau/oxyde d'alcène à une valeur supérieure à environ 0,01/1, de préférence 0,1/1 à 4/1, l'optimum étant situé entre 0,1/1 et 2/1. Toutefois, des quantités plus importantes d'eau ne sont pas à exclure. L'addition de l'eau augmente par ailleurs la vitesse de formation du carbonate. Contrary to what one might expect, water can be present in a large quantity, even in excess of that used in the hydration processes of the prior art: in fact, the formation of appreciable quantities of glycols, and in particular higher glycols, is avoided by maintaining the molar ratio of carbon dioxide / alkene oxide to a value greater than 1/1, and by suitably adjusting the partial pressure of carbon dioxide. Under these conditions, alkene carbonate is obtained selectively. The water / alkene oxide ratio should be adjusted to a value greater than about 0.01 / 1, preferably 0.1 / 1 to 4/1, the optimum being between 0.1 / 1 and 2 / 1. However, larger quantities of water cannot be excluded. The addition of water also increases the rate of carbonate formation.
Jusqu'à présent, ceux connaissant le procédé de préparation des carbonates d'alcènes à partir des oxydes d'alcènes et de gaz carbonique, ont effectué cette réaction à des températures généralement situées dans l'intervalle 100-300° C, et plus particulièrement 150-225° C. Bien que cet aspect n'ait pas été abordé en détail, les descriptions faites antérieurement permettent de conclure que la réaciton était effectuée pratiquement en absence d'eau. Par exemple dans le brevet US N° 4233221, les réactifs étaient séchés par compression et condensation de l'eau, si bien que leur humidité était tout à fait basse, soit environ 0,2% (en moles). Comme il était connu que les carbonates sont hydrolysés à haute température en présence des catalyseurs utilisés pour obtenir directement du glycol à partir d'oxydes d'alcènes par hydrolyse, il est probable que l'on ait cherché à éviter l'eau lorsqu'on voulait produire des carbonates. En présence d'eau, on pouvait s'attendre à des phénomènes d'hydrolyse conduisant à l'apparition de glycol. Until now, those familiar with the process for preparing alkenes carbonates from alkenes and carbon dioxide oxides have carried out this reaction at temperatures generally situated in the range 100-300 ° C., and more particularly 150-225 ° C. Although this aspect has not been discussed in detail, the descriptions made previously allow to conclude that the reaction was carried out practically in the absence of water. For example in US Patent No. 4233221, the reagents were dried by compression and condensation of water, so that their humidity was quite low, about 0.2% (by moles). As it was known that carbonates are hydrolyzed at high temperature in the presence of the catalysts used to obtain glycol directly from alkene oxides by hydrolysis, it is likely that efforts have been made to avoid water when wanted to produce carbonates. In the presence of water, one could expect hydrolysis phenomena leading to the appearance of glycol.
Les auteurs de la présente invention ont découvert que l'on peut obtenir des carbonates d'alcène à partir d'oxydes d'alcène et de gaz carbonique en présence d'eau. Les carbonates d'alcène ainsi obtenus ne contiennent que des quantités minimales de glycol résultant d'une hydrolyse, et en particulier de glycols supérieurs. Un tel procédé peut être mis en œuvre en continu sur un flux contenant du gaz carbonique, de l'oxyde d'éthylène et de l'eau résultant de l'extraction de l'oxyde d'éthylène d'une solution aqueuse diluée au moyen de gaz carbonique. La réaction peut s'effectuer à des températures inférieures à celles qui étaient considérées comme possibles jusqu'à maintenant (i.e. au-dessus de 20° C), et à des températures élevées (i.e. au-dessus de 90° C) sans produire de quantités notables de glycols, en particulier de glycols supérieurs, à condition de maintenir le rapport molaire gaz carbonique/oxyde d'alcène à une valeur supérieure à environ 1/1, et de maintenir la pression partielle de gaz carbonique à une valeur suffisamment élevée. Dans ces conditions, on obtient de manière sélective le carbonate d'alcène. The authors of the present invention have discovered that alkene carbonates can be obtained from alkene oxides and carbon dioxide in the presence of water. The alkene carbonates thus obtained contain only minimal amounts of glycol resulting from hydrolysis, and in particular of higher glycols. Such a process can be carried out continuously on a stream containing carbon dioxide, ethylene oxide and water resulting from the extraction of ethylene oxide from a dilute aqueous solution using carbon dioxide. The reaction can be carried out at temperatures lower than those which have been considered possible up to now (ie above 20 ° C), and at elevated temperatures (ie above 90 ° C) without producing significant amounts of glycols, in particular higher glycols, provided that the carbon dioxide / alkene oxide molar ratio is maintained at a value greater than about 1/1, and that the partial pressure of carbon dioxide is maintained at a sufficiently high value. Under these conditions, alkene carbonate is obtained selectively.
La réaction peut s'effectuer dans un large domaine de températures au-dessus de 20° C, en particulier au-dessus de 90° C, et de préférence entre 90 et 170° C. Il est préférable d'utiliser des températures élevées, parce que la vitesse de formation des carbonates est plus élevée. The reaction can be carried out over a wide range of temperatures above 20 ° C., in particular above 90 ° C., and preferably between 90 and 170 ° C. It is preferable to use high temperatures, because the rate of carbonate formation is higher.
Le pression totale à laquelle doit s'effectuer la réaction n'est pas particulièrement critique. Habituellement, on travaillera à une pression de 10-200 kg/cm2. Cependant, il a été trouvé que la valeur de la pression partielle de gaz carbonique est un facteur très important. The total pressure at which the reaction is to be carried out is not particularly critical. Usually, we will work at a pressure of 10-200 kg / cm2. However, it has been found that the value of the partial pressure of carbon dioxide is a very important factor.
Le rapport molaire gaz carbonique/oxyde d'alcène doit être supérieur à environ 1/1, et peut se situer dans l'intervalle 1/1 à 100/1. Habituellement, on choisira un rapport supérieure à 1/1 situé dans l'intervalle 1/1 à 10/1. Lorsque le procédé de la présente invention est utilisé en association avec une extraction d'oxyde d'alcène par du gaz carbonique, le rapport peut monter jusqu'à 40/1-60/1. The carbon dioxide / alkene oxide molar ratio should be greater than about 1/1, and may be in the range 1/1 to 100/1. Usually, we will choose a ratio greater than 1/1 located in the range 1/1 to 10/1. When the process of the present invention is used in combination with an extraction of alkene oxide with carbon dioxide, the ratio can go up to 40 / 1-60 / 1.
Il est très important que l'eau n'hydrolyse pas les carbonates d'alcène en glycols, particulièrement en glycols supérieurs, dans les conditions définies dans la présente invention. Les auteurs de la présente invention ont trouvé que la formation de glycols peut être 5 limitée, si une quantité suiffsante de gaz carbonique est présente. Ce résultat n'était pas prévisible, parce que l'art antérieur nous indiquait que l'eau — en particulier à haute tempérautre — hydrolyse les oxydes d'alcènes en glycols. On pouvait penser que lorsque du gaz carbonique était présent, il se formait un carbonate d'alcène io comme intermédiaire (voir par exemple les brevets US Nos 4237324 et 4117250, ainsi que le brevet US N° 3629343 accordé à Levin et coll.). Le carbonate d'alcène ne se forme apparemment pas en quantités significatives, puisque les auteurs indiquaient que les rendements en glycol étaient quantitatifs. It is very important that water does not hydrolyze alkene carbonates into glycols, particularly higher glycols, under the conditions defined in the present invention. The authors of the present invention have found that the formation of glycols can be limited, if a sufficient amount of carbon dioxide is present. This result was not foreseeable, because the prior art indicated to us that water - in particular at high temperature - hydrolyzes the oxides of alkenes into glycols. One might think that when carbon dioxide was present, an alkene carbonate was formed as an intermediate (see for example US Pat. Nos. 4237324 and 4117250, as well as US Pat. No. 3,629,343 granted to Levin et al.). The alkene carbonate apparently does not form in significant quantities, since the authors indicated that the glycol yields were quantitative.
15 La quantité d'eau qui peut être tolérée dans la réaction dépend des conditions opératoires et influe sur la sélectivité de la réaction. Aux températures basses, on peut avoir des quantités d'eau supérieures à celles utilisées dans l'hydrolyse directe des oxydes d'alcène en glycols, comme nous le verrons ultérieurement dans les exemples. 20 Aux températures supérieures à 90° C environ, et en particulier comprises entre 90 et 170° C, on préférera des rapports molaires eau/oxyde d'alcène allant jusqu'à environ 4/1, et de préférence compris entre 0,1/1 et 2/1. La présence d'eau a un effet bénéfique sur la vitesse de formation du carbonate, ce qui est contraire à l'attente. 25 Cet effet peut être augmenté par la présence de certains catalyseurs, en particulier ceux où l'atome de l'halogène est lié au reste de la molécule plutôt par une liaison ionique que covalente, comme par exemple les catalyseurs préférés que sont les halogénures de phosphines quaternaires. The amount of water which can be tolerated in the reaction depends on the operating conditions and influences the selectivity of the reaction. At low temperatures, it is possible to have greater amounts of water than those used in the direct hydrolysis of alkene oxides to glycols, as we will see later in the examples. At temperatures above about 90 ° C, and in particular between 90 and 170 ° C, water / alkene oxide molar ratios of up to about 4/1 are preferred, and preferably between 0.1 / 1 and 2/1. The presence of water has a beneficial effect on the rate of carbonate formation, which is contrary to expectation. This effect can be increased by the presence of certain catalysts, in particular those where the halogen atom is linked to the rest of the molecule rather by an ionic than covalent bond, such as for example the preferred catalysts which are the halides of quaternary phosphines.
30 Les catalyseurs qui se sont révélés efficaces dans le procédé de la présente invention comprennent beaucoup de ceux qui sont déjà connus dans le domaine. Les catalyseurs qui peuvent s'avérer efficaces comportent un ou plusieurs composés des classes constituées par les halogénures d'amines et de phosphines quaternaires, les halogé-35 nures de sulfines, et les halogénures des composés organiques de l'antimoine. On peut aussi utiliser les carboxylates correspondants. Comme exemple d'amines quaternaires qui peuvent être utilisées, citons le bromure de tétraéthyl amine et l'iodure de tétraéthyl amine. Parmi les phosphines quaternaires, citons l'iodure de méthyl triphé-40 nyl phosphine et le bromure de méthyl triphényl phosphine. Parmi les sulfines, mentionnons l'iodure de triméthyl solfonium, et le bromure de triméthyl sulfonium. Les dérivés de l'antimoine sont efficaces en absence d'eau, mais leur activité paraît être réduite lorsque celle-ci est présente. Les dérivés typiques de l'antimoine sont le 45 bromure de tétraphényl antimoine, et le dichlorure de triphényl antimoine. Les catalyseur préférés en présence d'eau sont l'iodure de méthyl triphényl phosphine et le bromure de tétraéthyl amine. Parmi les halogénures, on préfère utiliser les bromures et les iodures. The catalysts which have proven effective in the process of the present invention include many of those which are already known in the art. Catalysts which may prove to be effective comprise one or more compounds from the classes consisting of amines and quaternary phosphine halides, sulfin halides, and halides of organic antimony compounds. The corresponding carboxylates can also be used. Examples of quaternary amines which can be used include tetraethyl amine bromide and tetraethyl amine iodide. Examples of quaternary phosphines include methyl triphé-40 nyl phosphine iodide and methyl triphenyl phosphine bromide. Sulfines include trimethyl solfonium iodide, and trimethyl sulfonium bromide. Antimony derivatives are effective in the absence of water, but their activity seems to be reduced when it is present. Typical antimony derivatives are tetraphenyl antimony bromide, and triphenyl antimony dichloride. The preferred catalysts in the presence of water are methyl triphenyl phosphine iodide and tetraethyl amine bromide. Among the halides, it is preferred to use bromides and iodides.
La quantité de catalyseur est similaire à celle utilisée dans les 50 autres procédés, soit jusqu'à environ 0,1 mole de catalyseur par mole d'oxyde d'alcène; l'intervalle de concentration préféré est de 0,001 à 0,02 mole par mole, bien que des quantités plus importantes ou moins importantes puissent aussi être utilisées. The amount of catalyst is similar to that used in the other 50 processes, up to about 0.1 mole of catalyst per mole of alkene oxide; the preferred concentration range is 0.001 to 0.02 moles per mole, although larger or smaller amounts may also be used.
Alors que d'autres auteurs travaillant dans le même domaine ont 55 indiqué que des températures élevées (100° C ou davantage) sont nécessaires pour produire des carbonates d'alcènes en absence d'eau, ou pour produire des glycols par hydrolyse des oxydes d'alcènes, le procédé de la présente invention permet d'utiliser des températures situées au-dessus de 20° C, en particulier au-dessus de 90° C, et de 6o préférence entre 90 et 170° C. While other authors working in the same field have indicated that high temperatures (100 ° C or higher) are necessary to produce alkenes carbonates in the absence of water, or to produce glycols by hydrolysis of the oxides d alkenes, the process of the present invention makes it possible to use temperatures situated above 20 ° C., in particular above 90 ° C., and preferably between 90 and 170 ° C.
La réaction par laquelle s'obtiennent les carbonates peut s'effectuer en présence d.e quantités importantes d'eau. Aux températures élevées normalement utilisées antérieurement, on pouvait s'attendre à la formation de glycols lorsque l'eau était présente; c'est sur cette 65 idée que reposent plusieurs procédés de fabrication, comme nous l'avons vu précédemment. Comme nous le verrons, il est possible de réduire l'hydrolyse au minimum et d'obtenir des carbonates à la place de glycols — même à des températures élevées — en contro- The reaction by which the carbonates are obtained can be carried out in the presence of large quantities of water. At the high temperatures normally used in the past, glycol formation could be expected when water was present; it is on this 65 idea that several manufacturing processes are based, as we have seen above. As we will see, it is possible to minimize hydrolysis and to obtain carbonates in place of glycols - even at high temperatures - in contro-
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lant le rapport molaire gaz carbonique/oxyde d'alcène et la pression partielle du gaz carbonique. the carbon dioxide / alkene oxide molar ratio and the partial pressure of carbon dioxide.
Les cinq premiers exemples illustrent la formation de carbonates d'alcènes aux températures inférieures à 90° C. The first five examples illustrate the formation of alkenes carbonates at temperatures below 90 ° C.
Exemple 1 Example 1
Réactions à des températures inférieures à 900 C et sans eau Reactions at temperatures below 900 C and without water
Un échantillon de catalyseur à tester est introduit dans un réacteur de 130 cm3 fabriqué par Parr Instrument Company. L'oxyde d'éthylène et le C02 sont introduit dans le réacteur refroidi à —78; C par immersion dans un bain glace carbonique/acétone. Le réacteur est ensuite fermé et placé dans un bain à 36: C. L'intérieur 5 du réacteur se trouve ainsi rechauffé à 30: C, et la réaction s'effectue. L'agitation est assurée par un agitateur magnétique. Au bout d'un intervalle de temps approprié, le réacteur est enlevé du bain et son contenu est analysé. Les résultats d'un certain nombre d'essais sont donnés dans le tableau A ci-dessous. A sample of catalyst to be tested is introduced into a 130 cm3 reactor manufactured by Parr Instrument Company. Ethylene oxide and CO 2 are introduced into the reactor cooled to -78; C by immersion in a dry ice / acetone bath. The reactor is then closed and placed in a bath at 36: C. The interior 5 of the reactor is thus heated to 30: C, and the reaction is carried out. Agitation is ensured by a magnetic stirrer. After an appropriate period of time, the reactor is removed from the bath and its contents are analyzed. The results of a number of tests are given in Table A below.
Tableau A Table A
Essai N° Test No
Alimentation millimoles OE* C02 Supply millimoles OE * C02
Catalyseur g*** Catalyst g ***
Bain °C Bath ° C
Temps h Time h
Pression max. kg/cm2 Max pressure kg / cm2
OE* % conv. OE *% conv.
CE** % sél. CE **% select.
1 1
13,6 13.6
681 681
a 0,1456 a 0.1456
36 36
19,5 19.5
28,1 28.1
51,7 51.7
— -
2 2
13,6 13.6
681 681
b 0,4385 b 0.4385
36 36
19,5 19.5
29,5 29.5
55 55
16 16
3 3
18,2 18.2
681 681
c 0,3657 c 0.3657
32 32
19,5 19.5
18,3 18.3
94 94
88,2 88.2
4 4
15,9 15.9
681 681
d 0,3064 d 0.3064
37 37
18,5 18.5
15,5 15.5
37,7 37.7
— -
5 5
18,2 18.2
1022 1022
e 0,3881 e 0.3881
38 38
19,5 19.5
30,6 30.6
51,1 51.1
— -
6 6
22,7 22.7
1022 1022
f 0,2406 f 0.2406
38 38
19,5 19.5
78,1 78.1
77,9 77.9
50,4 50.4
* OE = oxyde d'éthylène ** CE = carbonate d'éthylène *** a = iodure de triméthyl sulfonium b = iodure de méthyl triphényl phosphine * OE = ethylene oxide ** CE = ethylene carbonate *** a = trimethyl sulfonium iodide b = methyl triphenyl phosphine iodide
c = bromure de tétraphényl antimoine d = dichlorure de triphényl antimoine e = bromure de méthyl triphényl phosphine f = bromure de tétraéthyl amine c = tetraphenyl antimony bromide d = triphenyl antimony dichloride e = methyl triphenyl phosphine bromide f = tetraethyl amine bromide
Il a été trouvé que de l'eau peut être présente dans le milieu réac-tionnel sans qu'il apparaisse de quantités notables de glycols, à condition que la température soit suffisamment basse. Il a été constaté avec surprise que l'eau a un effet bénéfique sur la sélectivité de la réaction de formation des carbonates avec certains catalyseurs, alors qu'avec d'autres catalyseurs cette sélectivité paraît diminuer. It has been found that water can be present in the reaction medium without significant quantities of glycols appearing, provided that the temperature is sufficiently low. It has been surprisingly found that water has a beneficial effect on the selectivity of the carbonate formation reaction with certain catalysts, while with other catalysts this selectivity appears to decrease.
30 Exemple 2 30 Example 2
Effet de l'eau sur le catalyseur Effect of water on the catalyst
Ces essais ont été faits dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, sauf que de différentes quantités d'eau ont été introdui-35 tes dans le réacteur de Parr. These tests were carried out under the same conditions as in Example 1, except that different quantities of water were introduced into the Parr reactor.
Tableau B Table B
Essai N° Test No
oe oe
Alimentation millimoles co2 Co2 millimoles supply
h2o h2o
Catalyseur g* Catalyst g *
Bain °C Bath ° C
Temps h Time h
Pression max. kg/cm2 Max pressure kg / cm2
oe % conv. oe% conv.
CE % sél. CE% sel.
7 7
19,3 19.3
1022 1022
— -
c 0,5507 c 0.5507
33 33
19,5 19.5
27,8 27.8
91,1 91.1
88,5 88.5
8 8
18,2 18.2
1022 1022
10 10
c 0,5466 c 0.5466
34 34
19,5 19.5
27,4 27.4
95,6 95.6
47,1 47.1
9 9
20,4 20.4
1022 1022
5 5
b 0,4380 b 0.4380
37 37
21 21
44,3 44.3
86 86
35 35
10 10
20,4 20.4
1022 1022
20 20
b 0,4227 b 0.4227
37 37
21 21
42,5 42.5
92 92
47,4 47.4
11 11
20,4 20.4
1022 1022
40 40
b 0,4319 b 0.4319
37 37
21 21
43,2 43.2
93 93
63 63
12 12
22,7 22.7
1022 1022
80 80
b 0,4365 b 0.4365
37 37
21 21
41,1 41.1
83,8 83.8
76 76
* c = bromure de tétraphényl antimoine b = iodure de méthyl triphényl phosphine * c = tetraphenyl antimony bromide b = methyl triphenyl phosphine iodide
Les résultats du tableau B montrent que l'eau ne semble pas avoir d'effet significatif sur la conversion de l'oxyde d'éthylène. La formation de carbonate d'éthylène est toutefois réduite en présence du catalyseur «c» et augmentée d'une façon surprenante en présence du catalyseur «b». Le catalyseur «c» serait d'utilisation plus appropriée dans un système contenant peu d'eau. A noter que le rapport eau/oxyde d'éthylène est d'environ 0,55/1, comparé au rapport théorique de 1/1 pour la réaction d'hydrolyse. Le catalyseur «b» semble moins efficace lorsque l'eau est absente du système (voir essai 2), par contre son activité est augmentée lorsque de l'eau est présente. A noter que le rapport eau/OE atteint pratiquement 4/1 pour ce catalyseur. The results in Table B show that water does not appear to have a significant effect on the conversion of ethylene oxide. The formation of ethylene carbonate is however reduced in the presence of catalyst “c” and surprisingly increased in the presence of catalyst “b”. Catalyst "c" would be more suitable for use in a system containing little water. Note that the water / ethylene oxide ratio is approximately 0.55 / 1, compared to the theoretical ratio of 1/1 for the hydrolysis reaction. Catalyst "b" seems less effective when water is absent from the system (see test 2), on the other hand its activity is increased when water is present. Note that the water / EO ratio reaches practically 4/1 for this catalyst.
Bien que le procédé de la présente invention soit particulièrement utile pour fabriquer du carbonate d'éthylène, il est aussi utilisable plus largement pour d'autres époxydes comme nous allons le voir 55 dans l'exemple qui suit. Although the process of the present invention is particularly useful for making ethylene carbonate, it can also be used more widely for other epoxides as we will see in the example below.
Exemple 3 Example 3
Production de carbonate de propylène Production of propylene carbonate
Un échantillon du catalyseur à tester et éventuellement une cer-so taine quantité d'eau sont introduits dans le réacteur de Parr de 130 cm3. Des échantillons d'oxyde de propylène et de C02 sont introduits dans le réacteur refroidi à —78° C par immersion dans un bain glace carbonique/acétone. Le réacteur est ensuite fermé et placé dans un bain à 36° C. L'intérieur du réacteur se trouve ainsi ré-65 chauffé à 30° C, et la réaction s'effectue. Au bout d'un intervalle de temps approprié, le réacteur est enlevé du bain et son contenu est analysé. Les résultats d'un certain nombre d'essais sont donnés dans le tableau C ci-dessous. A sample of the catalyst to be tested and possibly a certain amount of water are introduced into the 130 cc Parr reactor. Samples of propylene oxide and CO 2 are introduced into the reactor cooled to -78 ° C by immersion in a dry ice / acetone bath. The reactor is then closed and placed in a bath at 36 ° C. The interior of the reactor is thus re-heated to 30 ° C, and the reaction is carried out. After an appropriate period of time, the reactor is removed from the bath and its contents are analyzed. The results of a number of tests are given in Table C below.
5 5
Tableau C Table C
653 984 653,984
Essai N° Test No
OP* OP *
Alimentation millimoles co2 Co2 millimoles supply
H20 H20
Catalyseur g*i» G * i catalyst »
Bain C Bath C
Temps h Time h
Pression max. kg/cm2 Max pressure kg / cm2
OP % conv. OP% conv.
Qp** Qp **
% sél. % salt.
13 13
20,3 20.3
1022 1022
a 0,5511 a 0.5511
35 35
21 21
42,6 42.6
96,2 96.2
90,3 90.3
14 14
20,6 20.6
1022 1022
— -
b 0,4385 b 0.4385
36 36
21 21
34,2 34.2
60,2 60.2
25,4 25.4
15 15
20,2 20.2
1022 1022
— -
c 0,2401 c 0.2401
36 • 36 •
21 21
56,1 56.1
85,0 85.0
58,3 58.3
16 16
20,4 20.4
1022 1022
5 5
b 0,4382 b 0.4382
36 36
21 21
47,3 47.3
88,2 88.2
34,6 34.6
17 17
20,6 20.6
1022 1022
20 20
b 0,4378 b 0.4378
36 36
21 21
52,8 52.8
89,7 89.7
56,4 56.4
18 18
20,1 20.1
1022 1022
40 40
b 0,4386 b 0.4386
36 36
21 21
54,2 54.2
87,4 87.4
68,3 68.3
19 19
20,4 20.4
1022 1022
80 80
b 0,4391 b 0.4391
36 36
21 21
62,1 62.1
91,4 91.4
82,3 82.3
* OP = ** CP = * OP = ** CP =
b = c = b = c =
oxyde de propylène carbonate de propylène bromure de tétraphényl antimoine iodure diméthyl triphényl phosphine bromure de tétraéthyl amine propylene oxide propylene carbonate tetraphenyl bromide antimony iodide dimethyl triphenyl phosphine tetraethyl amine bromide
Exemple 4 Example 4
l'oxyde de propylène était remplacé par l'époxy-1 butane. Les résul-Production du butène-1 carbonate tats d>un certajn n0mbre d'essais sont donnés dans le tableau D ci- propylene oxide was replaced by 1-epoxy butane. The results-Production of butene-1 carbonate states of a certain number of tests are given in table D below.
Le protocole expérimental de l'exemple 3 a été suivi, sauf que dessous. The experimental protocol of Example 3 was followed, except that below.
Tableau D Table D
Essai N° Test No
EB* EB *
Alimentation millimoles co2 Co2 millimoles supply
h2o h2o
Catalyseur g*** Catalyst g ***
Bain °C Bath ° C
Temps h Time h
Pression max. kg/cm2 Max pressure kg / cm2
EB % conv. EB% conv.
BC** % sél. BC **% select.
20 20
20,4 20.4
1022 1022
— -
a 0,5513 a 0.5513
36 36
21 21
44,8 44.8
92,1 92.1
87,6 87.6
21 21
20,7 20.7
1022 1022
— -
b 0,4378 b 0.4378
36 36
21 21
47,2 47.2
58,3 58.3
22,6 22.6
22 22
20,1 20.1
1022 1022
— -
d 0,2436 d 0.2436
36 36
21 21
42,6 42.6
82,0 82.0
53,2 53.2
23 23
20,1 20.1
1022 1022
5 5
b 0,4386 . b 0.4386.
36 36
21 21
51,8 51.8
89,2 89.2
40,5 40.5
24 24
20,8 20.8
1022 1022
20 20
b 0,4392 b 0.4392
36 36
21 21
43,8 43.8
91,4 91.4
59,8 59.8
25 25
20,2 20.2
1022 1022
40 40
b 0,4369 b 0.4369
36 36
21 21
56,2 56.2
93,4 93.4
72,8 72.8
26 26
20,6 20.6
1022 1022
80 80
b 0,4381 b 0.4381
36 36
21 21
53,6 53.6
90,8 90.8
84,3 84.3
* EB = ** BC = * EB = ** BC =
b = c = b = c =
époxy-1 butane butène-1 carbonate bromure de tétraphényl antimoine iodure de méthyl triphényl phosphine bromure de tétraéthyl amine 1-epoxy butane-1-butene carbonate tetraphenyl antimony bromide methyl iodide triphenyl phosphine tetraethyl amine bromide
Exemple 5 Example 5
Un échantillon de catalyseur à tester, une certaine quantité d'eau, et éventuellement de solvant sont introduits dans un autoclave de 300 cm3 en acier inoxydable muni d'un chaulfage électrique et d'un agitateur à hélice provenant de Autoclave Engineers Inc. Des échantillons d'oxyde d'éthylène et de C02 sont introduits dans le réacteur refroidi à — 78° C par immersion dans un bain glace carbonique/acétone. L'autoclave est ensuite fermé et porté à la tempéra-50 ture désirée. Au bout d'un intervalle de temps approprié, l'autoclave est refroidi et son contenu analysé. Les résultats d'un certain nombre d'essais sont donnés dans le tableau E ci-dessous. A sample of catalyst to be tested, a certain amount of water, and optionally of solvent are introduced into a 300 cm3 stainless steel autoclave equipped with electric chaulfation and a propeller agitator from Autoclave Engineers Inc. Samples of ethylene oxide and of CO 2 are introduced into the reactor cooled to -78 ° C. by immersion in a dry ice / acetone bath. The autoclave is then closed and brought to the desired temperature. After an appropriate period of time, the autoclave is cooled and its contents analyzed. The results of a number of tests are given in Table E below.
Tableau E Table E
Essai N° Test No
OE* OE *
Alimentation millimoles*** co2 H20 Supply millimoles *** co2 H20
Yjjp** Yjjp **
Bain °C Bath ° C
Temps h Time h
Pression max. kg/cm2 Max pressure kg / cm2
OE % conv. OE% conv.
% sél. % salt.
27 27
347 347
1590 1590
346 346
1262 1262
60 60
4 4
52,0 52.0
95,6 95.6
97,0 97.0
28 28
695 695
2794 2794
695 695
— -
60 60
6 6
104,8 104.8
95,8 95.8
90,5 90.5
29 29
1157 1157
2113 2113
583 583
— -
50 50
6 6
57,7 57.7
98,2 98.2
95,5 95.5
30 30
349 349
1590 1590
350 350
1263 1263
70 70
2 2
57,3 57.3
99,5 99.5
96,0 96.0
* OE = oxyde d'éthylène ** THF = tétrahydrofuranne * OE = ethylene oxide ** THF = tetrahydrofuran
*** Dans chaque essai, on a utilisé 20 grammes d'iodure de méthyl triphényl phosphine **** 0g _ carbonate d'éthylène *** In each test, 20 grams of methyl triphenyl phosphine iodide were used **** 0g _ ethylene carbonate
653 984 653,984
6 6
Les exemples suivants démontrent que — contrairement à ce qui a été admis antérieurement — il est possible d'obtenir de hauts rendements de carbonates d'alcènes à une température supérieure à environ 90: C en présence de quantités importantes d'eau, tout en évitant que des glycols supérieurs se forment. The following examples demonstrate that - contrary to what has been previously admitted - it is possible to obtain high yields of alkenes carbonates at a temperature above about 90: C in the presence of large quantities of water, while avoiding that higher glycols are formed.
Exemple 6 Example 6
Production au-dessus de 90" C et en présence d'eau Production above 90 "C and in the presence of water
Une série d'essais a été effectuée à des températures supérieures à A series of tests was carried out at temperatures above
Le tableau ci-dessus montre qu'à des températures aussi élevées que 170° C, de hauts rendements de carbonate d'éthylène peuvent être obtenus. La quantité d'eau présente semble avoir plus d'effet à 170° C qu'à 130° C. En fait, les résultats des essais 40 et 41 suggèrent que l'on peut trouver des conditions où le glycol devient le produit prédominant. Le rapport molaire C02/0E était supéreiur à 1/1 dans tous les cas. The table above shows that at temperatures as high as 170 ° C, high yields of ethylene carbonate can be obtained. The amount of water present seems to have more effect at 170 ° C than at 130 ° C. In fact, the results of tests 40 and 41 suggest that one can find conditions where glycol becomes the predominant product. The C02 / 0E molar ratio was greater than 1/1 in all cases.
Lorsque le rapport molaire C02/0E devient inférieur à 1/1, des résultats tout à fait différents sont obtenus, comme on le verra ci-dessous. When the CO 2 / 0E molar ratio becomes less than 1/1, quite different results are obtained, as will be seen below.
Exemple 7 Example 7
Effet du rapport CO^OE Effect of CO ^ OE ratio
Les mêmes conditions expérimentales ont été utilisées que dans l'essai 33 de l'exemple 6, sauf que la pression était de 25 kg/cm2, et que le rapport molaire C02/0E avait différentes valeurs comprises entre 2,0 et 0,5. La sélectivité de la conversion en carbonate d'éthylène (CE) était de 63,2% et la sélectivité de la conversion en éthylène glycol (MEG) était de 36% lorsque le rapport C02/0E était de 2; The same experimental conditions were used as in test 33 of Example 6, except that the pressure was 25 kg / cm2, and that the CO 2/0 E molar ratio had different values between 2.0 and 0.5 . The selectivity of the conversion to ethylene carbonate (EC) was 63.2% and the selectivity of the conversion to ethylene glycol (MEG) was 36% when the CO 2 / 0E ratio was 2;
90 C en présence de différentes quantités d'eau. De l'oxyde d'éthylène, du C02. de l'eau et de l'iodure de méthyl triphényl phosphine dissous dans du carbonate d'éthylène étaient introduits en continu dans un autoclave de 1 L à pression, muni d'un chauffage et d'un s agitateur; le produit liquide obtenu et les vapeurs n'ayant pas réagi étaient évacués en continu et séparés dans un séparateur vapeur — liquide externe. La composition de la phase liquide et celle de la phase vapeur étaient déterminées par Chromatographie en phase gazeuse, et le taux de conversion ainsi que la sélectivité de la réac-îo tion calculés. Les résultats sont donnés dans le tableau F. 90 C in the presence of different amounts of water. Ethylene oxide, CO2. water and methyl triphenyl phosphine iodide dissolved in ethylene carbonate were continuously introduced into a 1 L pressure autoclave equipped with a heater and a stirrer; the liquid product obtained and the unreacted vapors were continuously discharged and separated in an external vapor-liquid separator. The composition of the liquid phase and that of the vapor phase were determined by gas chromatography, and the conversion rate as well as the selectivity of the reaction calculated. The results are given in Table F.
par contre, une sélectivité de conversion en MEG de 58 % et une sé-35 lectivité en CE de 41 % étaient obtenues lorsque le rapport C02/0E était de 0,5. En outre, il y avait une formation significative de diéthy-lène glycol (DEG), soit 1,4% lorsque le rapport C02/0E était de 0,5. Il n'y avait que 0,8 % de DEG produit lorsque le rapport C02/0E était de 2. Il en a été conclu que le rapport molaire 40 C02/0E est un facteur important lorsque l'on souhaite produire des carbonats d'alcène par réaction d'un oxyde d'alcène avec du gaz carbonique en présence d'eau et non les glycols correspondants. Pour y parvenir, il faut que le rapport molaire C02/0E soit supérieur à environ 1. Le rapport C02/0E le plus approprié sera choisi en fonc-45 tion de la quantité d'eau présente et des conditions de température. on the other hand, a selectivity for conversion to MEG of 58% and a selectivity for CE of 41% were obtained when the CO 2 / 0E ratio was 0.5. In addition, there was a significant formation of diethylene glycol (DEG), i.e. 1.4% when the CO 2 / 0E ratio was 0.5. There was only 0.8% DEG produced when the CO 2 / 0E ratio was 2. It was concluded that the molar ratio 40 CO 2 / 0E is an important factor when it is desired to produce carbonates of alkene by reaction of an alkene oxide with carbon dioxide in the presence of water and not the corresponding glycols. To achieve this, the CO 2 / 0E molar ratio must be greater than approximately 1. The most suitable CO 2 / 0E ratio will be chosen according to the amount of water present and the temperature conditions.
Exemple 8 Example 8
Effet de la pression partielle de C02 Effect of partial pressure of C02
L'importance que revêt la pression partielle de C02 sera mise en évidence à l'aide d'essais effectués selon le protocole expérimental de l'exemple 6 en faisant varier la pression absolue et la pression partielle de C02. The importance of the partial pressure of CO 2 will be demonstrated by means of tests carried out according to the experimental protocol of Example 6 by varying the absolute pressure and the partial pressure of CO 2.
Essai n° Test No.
Temp. °c Temp. ° c
Rapp. mol. Rapp. mol.
h2o/oe h2o / oe
Rapp. mol. Rapp. mol.
co2/oe co2 / oe
Pression* totale/ Total pressure *
pco2 pco2
Catalyseur mol. par oe Mol catalyst. by oe
Alim. oe mol/h/1 Food. oe mol / h / 1
% conv. oe % conv. oe
% sél. ce % salt. this
% sél. MEG % salt. MEG
% sél. DEG % salt. DEG
44 44
130 130
1,0 1.0
2,0 2.0
66/65 66/65
0,013 0.013
6,0 6.0
99 99
87,5 87.5
12,5 12.5
nul no
45 45
130 130
1,0 1.0
2,0 2.0
35/34 35/34
0,010 0.010
6,2 6.2
95 95
71,9 71.9
27,7 27.7
0,4 0.4
46 46
130 130
1,0 1.0
2,0 2.0
25/24,4 25 / 24.4
0,011 0.011
6,2 6.2
92 92
63,2 63.2
36,0 36.0
0,8 0.8
47 47
130 130
1,0 1.0
2,0 2.0
11/10,5 11 / 10.5
0,007 0.007
6,1 6.1
82 82
26,8 26.8
71,5 71.5
1,6 1.6
48 48
130 130
1,0 1.0
1,1 1.1
3,5/1,0 3.5 / 1.0
0,008 0.008
6,2 6.2
66 66
9,8 9.8
88,4 88.4
1,8 1.8
* Pression totale en kg/cm2; PC02 = pression partielle de C02 en kg/cm2. * Total pressure in kg / cm2; PC02 = partial pressure of C02 in kg / cm2.
Tableau F Table F
Essai N° Test No
Temp. CC Temp. CC
Rapp. mol. HzO/OE Rapp. mol. HzO / OE
Rapp. mol. C02/0E Rapp. mol. C02 / 0E
Pression kg/cm2 Pressure kg / cm2
Catalyseur mol. par OE Mol catalyst. by OE
Alim. OE mol/h/1 Food. OE mol / h / 1
% conv. OE % conv. OE
% sél. CE % salt. THIS
% sél. MEG % salt. MEG
% sél. DEG % salt. DEG
31 31
130 130
0,27 0.27
2 2
66 66
0,01 0.01
6,1 6.1
95,5 95.5
99,3 99.3
0,7 0.7
nul* no*
32 32
130 130
0,5 0.5
1,3 1.3
66 66
0,012 0.012
6,5 6.5
99 99
96,5 96.5
3,5 3.5
nul no
33 33
130 130
1,0 1.0
2,0 2.0
66 66
0,013 0.013
6,0 6.0
99 99
87,5 87.5
12,5 12.5
nul no
34 34
130 130
1,0 1.0
1,3 1.3
66 66
0,014 0.014
6,8 6.8
99,5 99.5
93,3 93.3
6,7 6.7
nul no
35 35
130 130
1,9 1.9
2,0 2.0
66 66
0,010 0.010
4,0 4.0
99 99
74,3 74.3
23,9 23.9
1,7 1.7
36 36
130 130
2,0 2.0
2,0 2.0
66 66
0,002 0.002
6,1 6.1
91 91
66,1 66.1
30,8 30.8
3,1 3.1
37 37
170 170
0,25 0.25
2,0 2.0
66 66
0,0013 0.0013
6,1 6.1
97 97
94,7 94.7
5,3 5.3
nul no
38 38
170 170
0,5 0.5
1,3 1.3
66 66
0,0022 0.0022
6,4 6.4
99 99
72,1 72.1
26,1 26.1
1,8 1.8
39 39
170 170
0,9 0.9
1,3 1.3
66 66
0,002 0.002
6,8 6.8
99 99
48,8 48.8
46,8 46.8
4,3 4.3
40 40
170 170
1,9 1.9
2,0 2.0
66 66
0,0014 0.0014
4,1 4.1
98 98
14,5 14.5
72,1 72.1
13,3 13.3
41 41
170 170
2,0 2.0
2,0 2.0
66 66
0,0074 0.0074
4,0 4.0
98 98
— -
92,9 92.9
7,1 7.1
42 42
90 90
0,25 0.25
4,0 4.0
66 66
0,013 0.013
2,0 2.0
90 90
94,0 94.0
5,0 5.0
0,9 0.9
43 43
50 50
0,11 0.11
4,0 4.0
66 66
0,005 0.005
2,0 2.0
65 65
94,0 94.0
4,6 4.6
1,3 1.3
* moins de 0,25% * less than 0.25%
Tableau G Table G
7 7
653 984 653,984
On voit que, si la pression partielle de gaz carbonique n'est pas suffisamment élevée, des quantités importantes de glycols sont produites, ce qui est contraire au but recherché. En conséquence, la température, le rapport H20/0E et la pression partielle de C02 seront ajustés pour obtenir de manière sélective du carbonate. Par exemple, lorsque le rapport molaire H20/0E dans l'alimentation est de 1/1 et que la température de réaction est 130° C, il faut que la pression partielle de gaz carbonique soit de 65 kg/cm2 ou plus pour obtenir un rendement optimum en carbonate d'éthylène. It can be seen that if the partial pressure of carbon dioxide is not high enough, large quantities of glycols are produced, which is contrary to the aim sought. Consequently, the temperature, the H20 / 0E ratio and the partial pressure of C02 will be adjusted to selectively obtain carbonate. For example, when the H20 / 0E molar ratio in the feed is 1/1 and the reaction temperature is 130 ° C, the partial pressure of carbon dioxide must be 65 kg / cm2 or more to obtain a optimum yield of ethylene carbonate.
Exemple 9 Example 9
5 Effet du rapport H20/0E 5 Effect of the H20 / 0E ratio
Dans d'autres essais elîectués selon le protocole de l'exemple 6, mais en changeant la quantité d'eau, on a obtenu les résultats suivants: In other tests carried out according to the protocol of Example 6, but by changing the amount of water, the following results were obtained:
Tableau H Table H
Essai N° Test No
Temp. °c Temp. ° c
Rapp. mol. Rapp. mol.
h2o/oe h2o / oe
Rapp. mol. Rapp. mol.
co2/oe co2 / oe
Pression kg/cm2 Pressure kg / cm2
Catalyseur mol.'par oe Molecular catalyst by oe
Alim. mol/h/1 oe Food. mol / h / 1 oe
% conv. oe % conv. oe
% sél. ce % salt. this
% sél. meg % salt. meg
% sél. deg % salt. deg
49 49
50 50
130 130 130 130
0,06 0,25 0.06 0.25
2/1 2/1 2/1 2/1
66 66 66 66
0,010 0,011 0.010 0.011
3,6 4,2 3.6 4.2
92,0 97,5 92.0 97.5
99,8 89,0 99.8 89.0
0,2 11,0 0.2 11.0
0,2 0.2
Le calcul des constantes de vitesse de réaction montre qu'une augmentation de la conversion de l'oxyde d'éthylène de 92 à 97,5 % correspond à une augmentation de la vitesse de réaction par un facteur de quatre environ. Ainsi, et de façon tout à fait inattendue, The calculation of the reaction rate constants shows that an increase in the conversion of ethylene oxide from 92 to 97.5% corresponds to an increase in the reaction rate by a factor of approximately four. So, and quite unexpectedly,
l'addition d'eau aux réactifs anhydres augmente de façon considérable la vitesse de réaction, tout en produisant de façon prédominante du carbonate d'éthylène. the addition of water to the anhydrous reagents considerably increases the reaction rate, while producing predominantly ethylene carbonate.
R R
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