CN107406362B - 灵活的化学生产平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了将环氧化物转化成β内酯和多种C3产物和/或C4产物的集成系统和方法。

Description

灵活的化学生产平台
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62/116,234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。
技术领域
本发明大体上涉及化学品的生产，且更具体来说涉及将环氧化物转化成多种C3产物和/或C4产物，例如丙烯酸和酸酐。
背景技术
大部分化学品的工业规模生产通常依赖于不易适应或集成其它化学品的生产的所用合成前体、化学转变和生产设备。例如，含3个碳的C3化学品(例如丙烯酸(AA)和其酯)的生产和含4个碳的C4化学品(例如琥珀酸酐(SA))的生产通常通过需要专用设备和方法的不相关转变自不同前体进行。
丙烯酸(C3)主要是通过气相氧化C3丙烯来生产，其涉及两个利用单独催化剂的连续反应器。在这个布置中，第一反应器将丙烯转化成C3丙烯醛且第二反应器将丙烯醛转化成AA。酸酐(包括C4琥珀酸酐)的生产通常通过不同的合成转变(例如相应C4酸脱水或C4马来酸酐氢化)来进行。
业内需要研发出自常用合成前体生产不同产物系列的灵活方法和集中式系统。如果所述方法和系统可视需要调节不同产物系列的相对生产，那么其将尤具价值。
发明内容
本文提供将多个产物系列合并至单一设施中的方法和系统，此将允许生产者对每一产物的市场需求的变化作出快速反应且降低其对某些生产中间体运输的现有依赖性，所述中间体中的一些(如丙烯酸)具有高反应性和危险。
在一个方面中提供适于实现环氧化物转化成多种C3产物和/或C4产物的集成系统。在某些实施例中提供用于生产化学品的系统，其包含：
中心反应器，其包含由环氧化物源和一氧化碳(CO)源进料的入口、将至少一些环氧化物转化成β内酯的中心反应区和提供包含β内酯的出口流的出口，
以下中的两者或更多者：
(i)第一C3反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第一C3产物的第一C3反应区和提供包含第一C3产物的出口流的出口，
(ii)第二C3反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第二C3产物的第二C3反应区和提供包含第二C3产物的出口流的出口，和
(iii)第一C4反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第一C4产物的第一C4反应区和提供包含第一C4产物的出口流的出口，和
控制器，其用于独立地调节β内酯和每一产物的产生，
条件是第一C3产物不同于第二C3产物。
在一些变化形式中提供用于生产C3和C4产物的系统，其包含：
环氧化物源；
一氧化碳(CO)源；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自环氧化物源的环氧化物和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些环氧化物转化成β内酯，和
出口，其经配置以提供包含β内酯的出口流，
(i)-(iii)中的两者或更多者：
(i)第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第一C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第一C3产物的出口流，
(ii)第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第二C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第二C3产物的出口流，和
(iii)第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第一C4反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第一C4产物，和
出口，其经配置以提供包含第一C4产物的出口流，和
控制器，其用于独立地调节β内酯和每一产物的产生，
条件是第一C3产物不同于第二C3产物。
在另一变化形式中提供系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自第一C3反应器的PPL流的PPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些PPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA和丙烯酸酯的产生。
在另一变化形式中提供系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA和丙烯酸酯的产生。
在另一变化形式中提供系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自第一C3反应器的PPL流的PPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些PPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自CO源的一氧化碳，
第一C4反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成琥珀酸酐(SA)，和
出口，其经配置以提供包含琥珀酸酐的琥珀酸酐流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA和SA的产生。
在另一变化形式中提供系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流，
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO的至少一部分，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的BPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；
第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自CO源的CO的至少一部分，
第一C4反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成琥珀酸酐(SA)，和
出口，其经配置以提供包含琥珀酸酐的SA流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA、丙烯酸酯和SA的产生。
在另一方面中，揭示将环氧化物转化成多种C3产物和/或C4产物的相关方法。在一种变化形式中提供在集成系统内将环氧化物转化成以下中的两者或更多者的方法：第一C3产物、第二C3产物和第一C4产物，所述方法包含：
将包含环氧化物和一氧化碳(CO)的入口流提供至集成系统的中心反应器；
使入口流与羰基化催化剂在中心反应区中接触；
将环氧化物的至少一部分转化成β内酯以产生包含β内酯的出口流；
(i)将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至第一C3反应器，并在第一C3反应器中将至少一些β内酯转化成第一C3产物以产生包含第一C3产物的出口流，或
(ii)将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至第二C3反应器，并在第二C3反应器中将至少一些β内酯转化成第二C3产物以产生包含第二C3产物的出口流，或
(iii)将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至第一C4反应器，并在第一C4反应器中将至少一些β内酯转化成第一C4产物以产生包含第一C4产物的出口流，
条件是选择(i)-(iii)中的至少两者；和
获得第一C3产物、第二C3产物和第一C4产物中的两者或更多者。
在另一变化形式中提供方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将PPL流引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将PPL的至少一部分转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使BPL流与醇在第三C3反应器中接触；和
在第三C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流。
在另一变化形式中提供方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使BPL流与醇在第三C3反应器中接触；和
在第三C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流。
在另一变化形式中提供方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将PPL流引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将至少一些PPL转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C4反应器；和
在第一C4反应器中将至少一些BPL转化成琥珀酸酐(SA)，以产生来自第一C4反应器的包含琥珀酸酐的琥珀酸酐流。
在另一变化形式中提供方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流的至少一部分与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使BPL流与醇在第三C3反应器中接触；
在C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C4反应器；
使BPL流和CO流的至少一部分在第一C4反应器中接触；和
在第一C4反应器中将BPL的至少一部分转化成琥珀酸酐(SA)，以产生包含SA的SA流。
所揭示系统和方法更详细描述于下文中。
附图说明
可通过结合附图参考以下描述最好地理解本申请案，其中类似部件可通过类似数字来提到。
图1在一个实施例中显示所揭示系统的代表性工艺示意图。
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(Handbook of Chemistry and Physics)，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(Organic Chemistry)，托马斯佐雷尔(ThomasSorrell)，大学科学书籍(University Science Books)，索萨利托，1999；史密斯(Smith)和马奇(March)，马奇的高级有机化学(March’s Advanced Organic Chemistry)，第5版，约翰威利父子公司(John Wiley&Sons,Inc.)，纽约，2001；拉罗克(Larock)，综合有机转变(Comprehensive Organic Transformations)，VCH出版公司(VCH Publishers,Inc.)，纽约，1989；卡拉瑟斯(Carruthers)，一些现代有机合成方法(Some Modern Methods ofOrganic Synthesis)，第3版，剑桥大学出版社(Cambridge University Press)，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。在某些实施例中，脂肪族基团含有1-12个碳原子。在某些实施例中，脂肪族基团含有1-8个碳原子。在某些实施例中，脂肪族基团含有1-6个碳原子。在某些实施例中脂肪族基团含有1-5个碳原子，在某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。在某些实施例中，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“不饱和”意指部分具有一或多个双键或三键。
单独或作为较大部分的一部分使用的术语“环脂肪族”、“碳环”或“碳环状”是指具有3至12个成员的饱和或部分不饱和环状脂肪族单环、二环或多环系统，如本文所述，其中脂肪族环系统任选地如上文所定义和本文所述经取代。环脂肪族基团包括例如环丙基、环丁基、环戊基、环戊烯基、环己基、环己烯基、环庚基、环庚烯基、环辛基、环辛烯基和环辛二烯基。在某些实施例中，环烷基具有3-6个碳。术语“环脂肪族”、“碳环”或“碳环状”还包括稠合至一或多个芳香族或非芳香族环(例如十氢萘基或四氢萘基)的脂肪族环，其中附接基团或点在脂肪族环上。在某些实施例中，碳环基团为二环。在某些实施例中，碳环基团为三环。在某些实施例中，碳环基团为多环。
如本文所用术语“烷基”是指饱和烃基。在一些变化形式中，烷基是通过移除单一氢原子衍生自含有1至6个碳原子的脂肪族部分的饱和直链或具支链烃基。除非另外指明，否则在一些变化形式中，烷基含有1-12个碳原子。在某些实施例中，烷基含有1-8个碳原子。在某些实施例中，烷基含有1-6个碳原子。在某些实施例中烷基含有1-5个碳原子，在某些实施例中烷基含有1-4个碳原子，在其它实施例中烷基含有1-3个碳原子，且在其它实施例中烷基含有1-2个碳原子。烷基可包括例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、仲戊基、异戊基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基、仲己基、正庚基、正辛基、正癸基、正十一烷基和十二烷基。
如本文所用术语“烯基”表示具有至少一个碳-碳双键的单价基团。在一些变化形式中，烯基是通过移除单一氢原子衍生自具有至少一个碳-碳双键的直链或具支链脂肪族部分的单价基团。除非另外指明，否则在一些变化形式中，烯基含有2-12个碳原子。在某些实施例中，烯基含有2-8个碳原子。在某些实施例中，烯基含有2-6个碳原子。在某些实施例中烯基含有2-5个碳原子，在某些实施例中烯基含有2-4个碳原子，在其它实施例中烯基含有2-3个碳原子，且在其它实施例中烯基含有2个碳原子。烯基包括例如乙烯基、丙烯基、丁烯基和1-甲基-2-丁烯-1-基。
如本文所用术语“炔基”是指具有至少一个碳-碳三键的单价基团。在一些变化形式中，炔基是通过移除单一氢原子衍生自具有至少一个碳-碳三键的直链或具支链脂肪族部分的单价基团。除非另外指明，否则在一些变化形式中，炔基含有2-12个碳原子。在某些实施例中，炔基含有2-8个碳原子。在某些实施例中，炔基含有2-6个碳原子。在某些实施例中炔基含有2-5个碳原子，在某些实施例中炔基含有2-4个碳原子，在其它实施例中炔基含有2-3个碳原子，且在其它实施例中炔基含有2个碳原子。代表性炔基包括例如乙炔基、2-丙炔基(炔丙基)和1-丙炔基。
如本文所用术语“碳环”和“碳环状环”是指其中环仅含碳原子的单环和多环部分。除非另外指明，否则碳环可为饱和、部分不饱和或芳香族，且含有3至20个碳原子。代表性碳环包括例如环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷、二环[2,2,1]庚烷、降冰片烯、苯基、环己烯、萘和螺[4.5]癸烷。
单独或作为较大部分的一部分使用的术语“芳基”(如在“芳烷基”、“芳烷氧基”或“芳氧基烷基”中)是指具有总共5至20个环成员的单环和多环系统，其中所述系统中的至少一个环是芳香族且其中所述系统中的每一环含有3至12个环成员。术语“芳基”可与术语“芳基环”互换使用。在某些实施例中，“芳基”是指可带有一或多个取代基的芳香族环系统，其包括例如苯基、萘基和蒽基。如本文所用，其中芳香族环稠合至一或多个其它环的基团(例如苯并呋喃基、二氢茚基、邻苯二甲酰亚胺基、萘二甲酰亚胺基、菲啶基和四氢萘基)也包括在术语“芳基”的范围内。
单独或作为较大部分(例如，“杂芳烷基”或“杂芳烷氧基”)的一部分使用的术语“杂芳基”和“杂芳-”是指具有5至14个环原子、优选地5个、6个、9个或10个环原子；具有6个、10个或14个以环状阵列共享的派(π)电子；且除碳原子外具有1至5个杂原子的基团。术语“杂原子”是指氮、氧或硫，且包括氮或硫的任何氧化形式以及碱性氮的任何季铵化形式。杂芳基包括例如噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、三唑基、四唑基、噁唑基、异噁唑基、噁二唑基、噻唑基、异噻唑基、噻二唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吲嗪基、嘌呤基、萘啶基、苯并呋喃基和蝶啶基。如本文所用术语“杂芳基”和“杂芳-”还包括其中杂芳香族环稠合至一或多个芳基、环脂肪族或杂环基环的基团，其中附接基团或点在杂芳香族环上。实例包括吲哚基、异吲哚基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、吲唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、酞嗪基、喹唑啉基、喹喔啉基、4H-喹嗪基、咔唑基、吖啶基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、四氢喹啉基、四氢异喹啉基和吡啶并[2,3-b]-1,4-噁嗪-3(4H)-酮。杂芳基可为单环或二环。术语“杂芳基”可与术语“杂芳基环”、“杂芳基”或“杂芳香族”互换使用，所述术语中的任一者包括任选地经取代的环。术语“杂芳烷基”是指经杂芳基取代的烷基，其中烷基和杂芳基部分独立地任选地经取代。
如本文所用术语“杂环”、“杂环基”、“杂环状基团”和“杂环状环”可互换使用且可为饱和或部分不饱和的，且除碳原子外具有一或多个、优选地1至4个杂原子，如上文所定义。在一些变化形式中，杂环基团是稳定的5至7元单环或7至14元二环杂环部分，其为饱和或部分不饱和的，且除碳原子外具有一或多个、优选地1至4个杂原子，如上文所定义。在关于杂环的环原子使用时，术语“氮”包括经取代的氮。作为实例，在具有0-3个选自氧、硫或氮的杂原子的饱和或部分不饱和环中，氮可为N(如在3,4-二氢-2H-吡咯基中)、NH(如在吡咯烷基中)或+NR(如在N-取代吡咯烷基中)。
杂环可在产生稳定结构的任一杂原子或碳原子处附接至其侧基，且任一环原子可任选地经取代。所述饱和或部分不饱和杂环基的实例包括例如四氢呋喃基、四氢噻吩基、吡咯烷基、吡咯烷酮基、哌啶基、吡咯啉基、四氢喹啉基、四氢异喹啉基、十氢喹啉基、噁唑烷基、哌嗪基、二噁烷基、二氧戊环基、二氮呯基、氧氮呯基、硫氮呯基、吗啉基和奎宁环基。术语“杂环”、“杂环基”、“杂环基环”、“杂环基团(heterocyclic group)”、“杂环部分”和“杂环基团(heterocyclic radical)”在本文中可互换使用，且还包括其中杂环基环稠合至一或多个芳基、杂芳基或环脂肪族环的基团，例如吲哚啉基、3H-吲哚基、色满基、菲啶基或四氢喹啉基，其中附接基团或点在杂环基环上。杂环基可为单环或二环。术语“杂环基烷基”是指经杂环基取代的烷基，其中烷基和杂环基部分独立地任选地经取代。
如本文所用术语“部分不饱和”是指包括至少一个双键或三键的环部分。术语“部分不饱和”打算涵盖具有多个不饱和位点的环，但不打算包括如本文所定义的芳基或杂芳基部分。
如本文所述，本文所述的化合物可含有“任选地经取代”部分。一般来说，无论术语“任选”是否在前面，术语“经取代”均意指指定部分的一或多个氢经适当取代基替代。除非另有指示，否则“任选地经取代”基团可在所述基团的每一可取代位置具有适当取代基，且在任一给定结构中的一个以上位置可经一个以上选自指定基团的取代基取代时，在每一位置的取代基可相同或不同。本发明设想的取代基的组合优选地是可形成稳定或化学上可行化合物的那些。如本文所用术语“稳定”是指如下化合物：在出于本文所揭示的一或多个目的而经受各种条件以允许其制造、检测和在某些实施例中其回收、纯化和使用时，其基本上不发生变化。
在本文的一些化学结构中，显示取代基附接至与所绘示分子的环中的键交叉的键。此意味着，一或多个取代基可在任一可用位置(通常代替母体结构的氢原子)附接至环。在经如此取代的环的原子具有两个可取代位置的情形下，两个基团可存在于同一环原子上。当存在一个以上取代基时，其各自彼此独立地定义，且各自可具有不同结构。在显示与环的键交叉的取代基为-R的情形下，此具有如前一段落中所述与称环为“任选地经取代”相同的含义。
“任选地经取代”基团的可取代碳原子上的适宜单价取代基独立地为卤素；-(CH2)0-4R°；-(CH2)0-4OR°；-O-(CH2)0-4C(O)OR°；-(CH2)0-4CH(OR°)2；-(CH2)0-4SR°；-(CH2)0- 4Ph，其可经R°取代；-(CH2)0-4O(CH2)0-1Ph，其可经R°取代；-CH＝CHPh，其可经R°取代；-NO2；-CN；-N3；-(CH2)0-4N(R°)2；-(CH2)0-4N(R°)C(O)R°；-N(R°)C(S)R°；-(CH2)0-4N(R°)C(O)NR°2；-N(R°)C(S)NR°2；-(CH2)0-4N(R°)C(O)OR°；-N(R°)N(R°)C(O)R°；-N(R°)N(R°)C(O)NR°2；-N(R°)N(R°)C(O)OR°；-(CH2)0-4C(O)R°；-C(S)R°；-(CH2)0-4C(O)OR°；-(CH2)0-4C(O)N(R°)2；-(CH2)0- 4C(O)SR°；-(CH2)0-4C(O)OSiR°3；-(CH2)0-4OC(O)R°；-OC(O)(CH2)0-4SR°；-SC(S)SR°；-(CH2)0- 4SC(O)R°；-(CH2)0-4C(O)NR°2；-C(S)NR°2；-C(S)SR°；-SC(S)SR°；-(CH2)0-4OC(O)NR°2；-C(O)N(OR°)R°；-C(O)C(O)R°；-C(O)CH2C(O)R°；-C(NOR°)R°；-(CH2)0-4SSR°；-(CH2)0-4S(O)2R°；-(CH2)0-4S(O)2OR°；-(CH2)0-4OS(O)2R°；-S(O)2NR°2；-(CH2)0-4S(O)R°；-N(R°)S(O)2NR°2；-N(R°)S(O)2R°；-N(OR°)R°；-C(NH)NR°2；-P(O)2R°；-P(O)R°2；-OP(O)R°2；-OP(O)(OR°)2；SiR°3；-(C1-4直链或具支链亚烷基)O-N(R°)2；或-(C1-4直链或具支链亚烷基)C(O)O-N(R°)2，其中每一R°可如下文所定义经取代且独立地为氢、C1-8脂肪族基团、-CH2Ph、-O(CH2)0-1Ph或具有0-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的5-6元饱和、部分不饱和或芳基环，或尽管上文定义，但两次独立出现的R°与其中间原子一起形成具有0-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的3-12元饱和、部分不饱和或芳基单环或多环，其可如下文所定义经取代。
R°(或由两次独立出现的R°与其中间原子一起形成的环)上的适宜单价取代基独立地为卤素、-(CH2)0-2R●、-(卤基R●)、-(CH2)0-2OH、-(CH2)0-2OR●、-(CH2)0-2CH(OR●)2；-O(卤基R●)、-CN、-N3、-(CH2)0-2C(O)R●、-(CH2)0-2C(O)OH、-(CH2)0-2C(O)OR●、-(CH2)0-4C(O)N(R°)2；-(CH2)0-2SR●、-(CH2)0-2SH、-(CH2)0-2NH2、-(CH2)0-2NHR●、-(CH2)0-2NR● 2、-NO2、-SiR● 3、-OSiR● 3、-C(O)SR●、-(C1-4直链或具支链亚烷基)C(O)OR●或-SSR●，其中每一R●未经取代或在前面有“卤基”时仅经一或多个卤素取代，且独立地选自C1-4脂肪族基团、-CH2Ph、-O(CH2)0-1Ph或具有0-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的5-6元饱和、部分不饱和或芳基环。R°的饱和碳原子上的适宜二价取代基包括＝O和＝S。
“任选地经取代”基团的饱和碳原子上的适宜二价取代基包括以下各项：＝O、＝S、＝NNR* 2、＝NNHC(O)R*、＝NNHC(O)OR*、＝NNHS(O)2R*、＝NR*、＝NOR*、-O(C(R* 2))2-3O-或-S(C(R* 2))2-3S-，其中每一独立出现的R*选自氢、可如下文所定义经取代的C1-6脂肪族基团或具有0-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的未经取代的5-6元饱和、部分不饱和或芳基环。结合至“任选地经取代”基团的邻近可取代碳的适宜二价取代基包括：-O(CR* 2)2-3O-，其中每一独立出现的R*选自氢、可如下文所定义经取代的C1-6脂肪族基团或具有0-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的未经取代的5-6元饱和、部分不饱和或芳基环。
R*的脂肪族基团上的适宜取代基包括卤素、-R●、-(卤基R●)、-OH、-OR●、-O(卤基R●)、-CN、-C(O)OH、-C(O)OR●、-NH2、-NHR●、-NR● 2或-NO2，其中每一R●未经取代或在前面有“卤基”时仅经一或多个卤素取代，且独立地为C1-4脂肪族基团、-CH2Ph、-O(CH2)0-1Ph或具有0-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的5-6元饱和、部分不饱和或芳基环。
“任选地经取代”基团的可取代氮上的适宜取代基包括
Figure BDA0001421995720000141
Figure BDA0001421995720000142
或
Figure BDA0001421995720000143
其中每一
Figure BDA0001421995720000144
独立地为氢、可如下文所定义经取代的C1-6脂肪族基团、未经取代的-OPh或具有0-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的未经取代的5-6元饱和、部分不饱和或芳基环，或尽管上文定义，但两次独立出现的
Figure BDA0001421995720000145
与其中间杂原子一起形成具有0-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的未经取代的3-12元饱和、部分不饱和或芳基单环或二环。
Figure BDA0001421995720000146
的脂肪族基团上的适宜取代基独立地为卤素、-R●、-(卤基R●)、-OH、-OR●、-O(卤基R●)、-CN、-C(O)OH、-C(O)OR●、-NH2、-NHR●、-NR● 2或-NO2，其中每一R●未经取代或在前面有“卤基”时仅经一或多个卤素取代，且独立地为C1-4脂肪族基团、-CH2Ph、-O(CH2)0-1Ph或具有0-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的5-6元饱和、部分不饱和或芳基环。
如本文所用术语“反应区”是指进行特定反应的反应器或其部分。给定反应可在多个反应区中进行，且不同反应区可包含单独反应器或相同反应器的部分。“反应器”通常包含一或多个具有一或多个与其它反应器或系统组件的连通的容器。
如本文所用术语“反应流”和“入口流”是指进入反应区的包含反应物的固体、液体或气体介质。如本文所用术语“产物流”和“出口流”是指离开反应区的包含产物的固体、液体或气体介质。每一反应和产物(即，入口或出口)流可关于反应物和产物为纯净的，或其可包括共反应物、共产物、催化剂、溶剂、载体气体和/或杂质。
如本文所用术语“聚合物”是指包含多个重复单元的分子。在一些变化形式中，聚合物是具有高相对分子质量的分子，其结构包含实际上或概念上衍生自具有低相对分子质量的分子的单元的多个重复。在某些实施例中，聚合物仅由一种单体种类组成(例如，聚环氧乙烷)。在某些实施例中，聚合物可为一或多种环氧化物的共聚物、三元共聚物、杂聚物、嵌段共聚物或锥形杂聚物。在一种变化形式中，聚合物可为两种或更多种单体的共聚物、三元共聚物、杂聚物、嵌段共聚物或锥形杂聚物。
在一些变化形式中，如本文所用术语“环氧化物”是指经取代或未经取代的氧化乙烷。用于本文所述羰基化反应中的环氧化物的身份不受特定限制。在某些实施例中，环氧化物选自由以下组成的群组：环氧乙烷、环氧丙烷、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷、环氧氯丙烷、环氧环己烷、环氧环戊烷、3,3,3-三氟-1,2-环氧丙烷、环氧苯乙烷、缩水甘油醚和缩水甘油酯。在某些实施例中，环氧化物为环氧丙烷。在某些实施例中，环氧化物为EO。在某些实施例中，环氧化物是自诸如乙烯或丙烯等烯烃制备。
在一些变化形式中，如本文所用术语“缩水甘油基”是指经羟基甲基取代的氧化乙烷或其衍生物。在其它变化形式中，如本文所用术语缩水甘油基打算包括在氧化乙烷环的一或多个碳原子上或在羟甲基部分的亚甲基上具有额外取代的部分，所述取代的实例可包括例如烷基、卤素原子和芳基。术语缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯和缩水甘油醚表示上文提到的羟甲基的氧原子处的取代。例如，氧原子分别键结至酰基、丙烯酸酯基或烷基。
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”(GAA)分别描述具有相对较低和较高纯度的AA。粗制AA(还称为工业级AA)具有94重量％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。GAA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(PAA)或其盐，用于一次性尿布、训练裤、成人失禁用内裤和卫生巾中的超强吸收剂聚合物(SAP)。PAA或其盐还以组合用于纸和水处理以及清洁剂助效剂(detergent co-builder)应用中。在一些变化形式中，丙烯酸具有以下纯度：至少98％、至少98.5％、至少99％、至少99.1％、至少99.2％、至少99.3％、至少99.4％、至少99.5％、至少99.6％、至少99.7％、至少99.8％或至少99.9％；或介于99％与99.95％之间、介于99.5％与99.95％之间、介于99.6％与99.95％之间、介于99.7％与99.95％之间或介于99.8％与99.95％之间。
PAA的适宜盐包括金属盐，例如任何碱金属(例如，Na+、K+)阳离子、碱土金属阳离子的那些。在某些实施例中，PAA盐为Na+盐，即PAA钠。在某些实施例中，盐为K+盐，即PAA钾。
GAA中的杂质减少至可促进高度聚合成PAA且避免来自终端应用中的副产物的不利作用的程度。例如，AA中的醛类杂质阻碍聚合且可使PAA变色。马来酸酐杂质形成可对聚合物性质有害的不需要共聚物。羧酸(例如，不参与聚合的饱和羧酸)可影响含PAA或SAP的产物的最终气味和/或减损其用途。例如，含有乙酸或丙酸的SAP可散发出恶臭气味且含有甲酸的SAP可产生皮肤刺激。
无论是生产基于丙烯的粗制AA还是基于丙烯的冰晶级AA，自基于丙烯的AA减少或移除杂质是成本昂贵的。通常采用所述成本昂贵的多级蒸馏和/或萃取和/或结晶步骤(例如，如美国专利第5,705,688号和第6,541,665号中所述)。自所揭示组合物减少和/或消除的来自基于丙烯的AA的显著杂质包括例如醛类杂质和丙烯氧化的产物或副产物。
如本文所用术语“丙烯氧化的产物或副产物”或“衍生自丙烯氧化的化合物”可互换使用且是指丙烯氧化的产物和副产物，包括例如C1化合物，例如甲醛和甲酸；C2化合物，例如乙醛、乙酸；C3化合物，例如丙烯、烯丙醇、丙烯醛(acrolein)(即，丙烯醛(propenal))、丙醇、异丙醇、丙酮、丙酸；C4化合物，例如马来酸酐；和C5化合物，例如糠醛等。
如本文所用术语“醛类杂质”包括前一段落中的任一醛。
如本文所用术语“基本上不含”意指小于5wt％、1wt％、0.1wt％、0.01wt％或包括这些值中的任两者的范围或小于10,000ppm、1,000ppm、500ppm、100ppm、50ppm、10ppm或包括这些值中的任两者的范围。在一种变化形式中，基本上不含化合物A的组合物具有小于5重量％、小于4重量％、小于3重量％、小于2重量％、小于1重量％、小于0.9重量％、小于0.8重量％、小于0.7重量％、小于0.6重量％、小于0.5重量％、小于0.4重量％、小于0.3重量％、小于0.2重量％、小于0.1重量％、小于0.05重量％、小于0.01重量％或小于0.001重量％或包括上文提到的值的任两者的范围的化合物A。
稳定剂通常用于保持AA。如本文所用术语“稳定剂”包括任一自由基聚合抑制剂或消泡剂。AA易发生不想要的自身迈克尔加成(Michael addition)和不想要的自身自由基聚合，此可通过将聚合抑制剂添加至AA来解除。适宜聚合抑制剂包括例如氢醌单甲醚MEHQ、烷基酚(例如邻甲酚、间甲酚或对甲酚(甲基苯酚)、2-叔丁基-4-甲基苯酚、6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚、2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、2-叔丁基苯酚、4-叔丁基苯酚、2,4-二-叔丁基苯酚和2-甲基-4-叔丁基苯酚)和羟基苯酚(例如氢醌、儿茶酚、间苯二酚、2-甲基氢醌和2,5-二-叔丁基氢醌)。消泡剂的实例包括硅酮(例如，聚二甲基硅氧烷)、醇、硬脂酸酯和二醇。
如本文所用在一或多个数值前面的术语“约”意指所述数值±5％。应理解，本文提到的“约”值或参数包括(且描述)针对那个值或参数本身的实施例。例如，关于“约x”的描述包括对“x”本身的描述。
具体实施方式
生产单一产品的现有化学设备的操作者不可避免地会遇到对此产品的需求减少。通常，其必须减少或暂停生产以满足需求。本文揭示利用乙烯源环氧化物来集成生产在现场生产的多种C3和/或C4产物的化学设备和生产方法。所揭示设备是灵活的，这是因为其可视需要将环氧化物引导至各种C3和/或C4产物中的任一者。一种产品因需求降低所致的生产减少可通过增加需求强烈的另一产品来补偿。所揭示化学设备和生产方法提供相对于现有化学设备和方法增加的效率，此部分归因于其多样性。
方法
在一个方面中提供将环氧化物转化成β内酯且然后转化成多种C3产物和/或C4产物的集成方法。
参考图1，绘示生产C3和/或C4产物的实例性工艺示意图。所绘示工艺涉及步骤100中的乙烯氧化、产生BPL的羰基化步骤200和步骤300中的产生多种C3和/或C4产物。在步骤100中，将乙烯进料至氧化反应器中以通过乙烯氧化产生环氧乙烷。将离开氧化反应区的包含EO的EO出口流110进料至中心反应器中以将EO和CO转化成BPL。在步骤200中，来自氧化反应区的包含EO的EO出口流110作为入口流进入中心反应器，其中所述入口流与CO组合。包含BPL的BPL出口流210和/或220离开中心反应器。将BPL出口流210和/或220进料至第一、第二、第三和第n个C3和/或C4反应器中。在步骤300中，来自中心反应器的包含BPL的BPL出口流210和/或220作为入口流进入第一、第二、第三和第n个C3和/或C4反应器中的每一者，其中各自转化成第一、第二、第三和第n种C3和/或C4产物。在步骤300中，包含第一、第二、第三和第n种C3和/或C4产物的第一、第二、第三和第n个出口流离开第一、第二、第三和第n个C3和/或C4反应器。在步骤400中，将离开的第一、第二、第三和第n个出口流纯化和/或分离以产生第一、第二、第三和第n种C3和/或C4产物(在图1中分别绘示为“P1”、“P2”、“P3”和“Pn”)。
通常应理解，在图1中所述工艺的其它变化形式中，可添加或省略一或多个步骤。例如，在一种变化形式中，可省略步骤100，且可在步骤200中将自任一市售源获得的环氧乙烷进料至中心反应器中。
因此，在一些方面中提供在集成系统内将环氧化物转化成以下中的两者或更多者的方法：第一C3产物、第二C3产物和第一C4产物，所述方法包含：
i)将包含环氧化物和一氧化碳(CO)的入口流提供至集成系统的中心反应器；
ii)使入口流与羰基化催化剂在中心反应区中接触以实现所提供环氧化物的至少一部分转化成β内酯；
iii)将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至以下中的两者或更多者：
(a)第一C3反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第一C3产物的第一C3反应区和可获得包含第一C3产物的出口流的出口，
(b)第二C3反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第二C3产物的第二C3反应区和可获得包含第二C3产物的出口流的出口，和
(c)第一C4反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第一C4产物的第一C4反应区和可获得包含第一C4产物的出口流的出口，和
iv)获得第一C3产物、第二C3产物和第一C4产物中的两者或更多者。
在某些实施例中，所述方法进一步包含：
将包含乙烯的入口流提供至其中将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)的氧化反应器的入口，和
将来自氧化反应器的包含EO的出口流提供至其中将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)的中心反应器的入口。
在一些变化形式中，所述方法进一步包含：
将包含乙烯的入口流提供至氧化反应器的入口；
将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)以产生包含EO的出口流；
将来自氧化反应器的包含EO的出口流引导至中心反应器的入口；和
将至少一些EO转化成BPL。
在某些实施例中，所述方法进一步包含将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至第一C3反应器和第二C3反应器。
在某些实施例中，所述方法进一步包含将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至第一C3反应器和第一C4反应器。
在某些实施例中，环氧化物是环氧乙烷(EO)且β内酯是β丙内酯(BPL)。
在某些实施例中，第一C3产物和第二C3产物独立地选自α,β-不饱和酸、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、聚合物和1,3-丙二醇(PDO)。
在某些实施例中，第一C3产物是聚丙内酯(PPL)。
在某些实施例中，第一C3产物是丙烯酸。
在某些实施例中，第一C3产物是聚丙烯酸。
在某些实施例中，第一C3产物是丙烯酸酯。在某些实施例中，丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己基酯。
在某些实施例中，第一C3产物是PDO。
在某些实施例中，所述方法进一步包含：
将来自第一C3反应器的包含PPL的出口流引导至第三C3反应器，所述第三C3反应器包含由第一C3反应器的包含PPL的出口流进料的入口、将至少一些PPL转化成第三C3产物的第三C3反应区和可获得包含第三C3产物的出口流的出口。
在一些变化形式中，所述方法进一步包含：
将来自第一C3反应器的包含PPL的出口流引导至第三C3反应器；和
在第三C3反应器中将至少一些PPL转化成第三C3产物以产生包含第三C3产物的出口流。
在某些实施例中，第一C3产物是聚丙内酯(PPL)。
在某些实施例中，第三C3产物是丙烯酸。
在某些实施例中，第三C3产物是聚丙烯酸。
在某些实施例中，第一C4产物是琥珀酸酐。
在某些实施例中，第一C4产物是琥珀酸酐，且所述方法进一步包含第二C4反应器，其包含由第一C4反应器的包含琥珀酸酐的出口流进料的入口、将至少一些琥珀酸酐转化成第二C4产物的第二C4反应区和可获得包含第二C4产物的出口流的出口。
在第一C4产物是琥珀酸酐的一些变化形式中，所述方法进一步包含：
将来自第一C4反应器的包含琥珀酸酐的出口流引导至第二C4反应器；和
在第二C4反应器中将至少一些琥珀酸酐转化成第二C4产物以产生包含第二C4产物的出口流。
在某些实施例中，第二C4产物是琥珀酸、1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)。
在一个实施例中提供自环氧化物生产PPL、AA和丙烯酸酯的集成方法。因此，在一种变化形式中提供方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将PPL流引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将PPL的至少一部分转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使BPL流与醇在第三C3反应器中接触；和
在第三C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流。
在一些变化形式中，PPL流、AA流和丙烯酸酯流是同时产生。在某些变化形式中，所述方法进一步包含调节在PPL流、AA流和丙烯酸酯流中产生的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。在其它变化形式中，所述方法进一步包含调节由第二C3反应器接收的PPL流的部分。
在另一实施例中提供自环氧化物生产PPL、AA和丙烯酸酯的集成方法。因此，在另一变化形式中提供方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使BPL流与醇在第三C3反应器中接触；和
在第三C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流。
在一些变化形式中，PPL流、AA流和丙烯酸酯流是同时产生。在某些变化形式中，所述方法进一步包含调节在PPL流、AA流和丙烯酸酯流中产生的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。在其它变化形式中，所述方法进一步包含调节第一C3反应器的BPL流的部分，且其中控制器调节由第二C3反应器接收的BPL流的部分。
在另一实施例中提供生产PPL、AA和SA的集成方法。因此，在另一变化形式中提供方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将PPL流引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将至少一些PPL转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C4反应器；和
在第一C4反应器中将至少一些BPL转化成琥珀酸酐(SA)，以产生来自第一C4反应器的包含琥珀酸酐的琥珀酸酐流。
在一些变化形式中，PPL流、AA流和SA流是同时产生。在某些变化形式中，所述方法进一步包含调节来自PPL流、AA流和SA流的PPL:AA:SA的比率。在某些变化形式中，所述方法进一步包含调节由第二C3反应器接收的PPL流的部分。在其它变化形式中，所述方法进一步包含将SA流引导至第二C4反应器；使SA流与氢气在第二C4反应器中接触；和将SA的至少一部分转化成1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)或其任何组合。在另一变化形式中，所述方法进一步包含调节在第二C4反应器中产生的BDO:THF:GBL的比率。
在另一实施例中提供生产PPL、AA和丙烯酸酯的集成方法。因此，在另一变化形式中提供方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流的至少一部分与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使BPL流与醇在第三C3反应器中接触；
在C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C4反应器；
使BPL流和CO流的至少一部分在第一C4反应器中接触；和
在第一C4反应器中将BPL的至少一部分转化成琥珀酸酐(SA)，以产生包含SA的SA流。
在一些变化形式中，PPL流、AA流和丙烯酸酯流是同时产生。在一些变化形式中，PPL流、AA流、丙烯酸酯流和SA流是同时产生。在某些变化形式中，所述方法进一步包含调节来自PPL流、AA流和丙烯酸酯流的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。在其它变化形式中，所述方法进一步包含调节来自PPL流、AA流、丙烯酸酯流和SA流的PPL:AA:丙烯酸酯输出:SA的比率。在一种变化形式中，所述方法进一步包含调节由第二C3反应器接收的BPL流的部分。
在可与本文所述方法的前述变化形式组合的一些变化形式中，所述方法进一步包括：将SA流引导至第二C4反应器；使SA流与氢气在第二C4反应器中接触；和将SA的至少一部分转化成1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)或其任何组合。在一种变化形式中，所述方法进一步包含调节在第二C4反应器中产生的BDO:THF:GBL的比率。
在可与本文所述方法的前述变化形式组合的其它变化形式中，所述方法进一步包含将乙烯流提供至氧化反应器，其中乙烯流包含乙烯；和将乙烯的至少一部分转化成环氧乙烷(EO)，以产生EO流。
在可与生产PPL的本文所述方法的前述变化形式组合的其它变化形式中，所述方法进一步包含自PPL流分离PPL；和包装分离的PPL以供分配。
系统
在一个方面中提供适于实现将环氧化物转化成多种C3产物和/或C4产物的集成系统。在某些实施例中提供用于生产化学品的系统，其包含：
中心反应器，其包含由环氧化物源和一氧化碳(CO)源进料的入口、将至少一些环氧化物转化成β内酯的中心反应区和提供包含β内酯的出口流的出口，
以下中的两者或更多者：
(i)第一C3反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第一C3产物的第一C3反应区和提供包含第一C3产物的出口流的出口，
(ii)第二C3反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第二C3产物的第二C3反应区和提供包含第二C3产物的出口流的出口，和
(iii)第一C4反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第一C4产物的第一C4反应区和提供包含第一C4产物的出口流的出口，和
控制器，其用于独立地调节β内酯和每一产物的产生，
条件是第一C3产物不同于第二C3产物。
在一些变化形式中提供用于生产C3和C4产物的系统，其包含：
环氧化物源；
一氧化碳(CO)源；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自环氧化物源的环氧化物和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些环氧化物转化成β内酯，和
出口，其经配置以提供包含β内酯的出口流，
(i)-(iii)中的两者或更多者：
(i)第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第一C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第一C3产物的出口流，
(ii)第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第二C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第二C3产物的出口流，和
(iii)第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第一C4反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第一C4产物，和
出口，其经配置以提供包含第一C4产物的出口流，和
控制器，其用于独立地调节β内酯和每一产物的产生，
条件是第一C3产物不同于第二C3产物。
在某些实施例中，(i)-(iii)中的两者或更多者是(i)第一C3反应器和(ii)第二C3反应器。因此，在某些变化形式中提供用于生产C3产物的系统，其包含
环氧化物源；
一氧化碳(CO)源；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自环氧化物源的环氧化物和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些环氧化物转化成β内酯，和
出口，其经配置以提供包含β内酯的出口流，
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第一C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第一C3产物的出口流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第二C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第二C3产物的出口流；和
控制器，其用于独立地调节β内酯和每一产物的产生，
条件是第一C3产物不同于第二C3产物。
在某些实施例中，(i)-(iii)中的两者或更多者是(i)第一C3反应器和(iii)第一C4反应器。因此，在某些变化形式中提供用于生产C3和C4产物的系统，其包含：
环氧化物源；
一氧化碳(CO)源；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自环氧化物源的环氧化物和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些环氧化物转化成β内酯，和
出口，其经配置以提供包含β内酯的出口流，
C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成C3产物，和
出口，其经配置以提供包含C3产物的出口流；
C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
C4反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成C4产物，和
出口，其经配置以提供包含C4产物的出口流；和
控制器，其用于独立地调节β内酯和每一产物的产生。
在某些实施例中，(i)-(iii)中的两者或更多者是(ii)第二C3反应器和(iii)第一C4反应器。因此，在某些变化形式中提供用于生产C3和C4产物的系统，其包含：
环氧化物源；
一氧化碳(CO)源；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自环氧化物源的环氧化物和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些环氧化物转化成β内酯，和
出口，其经配置以提供包含β内酯的出口流，
C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成C3产物，和
出口，其经配置以提供包含C3产物的出口流；
C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
C4反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成C4产物，和
出口，其经配置以提供包含C4产物的出口流；和
控制器，其用于独立地调节β内酯和每一产物的产生。
在其它实施例中，(i)-(iii)中的两者或更多者是(i)第一C3反应器、(ii)第二C3反应器和(iii)第一C4反应器。因此，在其它变化形式中提供用于生产C3和C4产物的系统，其包含：
环氧化物源；
一氧化碳(CO)源；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自环氧化物源的环氧化物和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些环氧化物转化成β内酯，和
出口，其经配置以提供包含β内酯的出口流，
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第一C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第一C3产物的出口流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第二C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第二C3产物的出口流；
第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第一C4反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第一C4产物，和
出口，其经配置以提供包含第一C4产物的出口流；和
控制器，其用于独立地调节β内酯和每一产物的产生，
条件是第一C3产物不同于第二C3产物。
通常应理解，在其它变化形式中，可添加或省略上文所述系统的一或多个组件。例如，在一种变化形式中，所述系统进一步包含：
乙烯源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成EO，和
出口，其经配置以提供包含EO的出口流，且将包含EO的出口流进料至中心反应器的入口。
在第一C3产物是PPL的一种变化形式中，所述系统进一步包含：
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收第一C3反应器的包含PPL的出口流，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些PPL转化成第三C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第三C3产物的出口流。
在第一C4产物是琥珀酸酐的另一变化形式中，所述系统进一步包含：
第二C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收第一C4反应器的包含琥珀酸酐的出口流，
第二C4反应区，其经配置以将至少一些琥珀酸酐转化成第二C4产物，和
出口，其经配置以提供包含第二C4产物的出口流。
在前述方法的一种变化形式中，环氧化物是环氧乙烷(EO)且β内酯是β丙内酯(BPL)。
在一个实施例中提供自环氧化物生产PPL、AA和丙烯酸酯的集成系统。因此，在一种变化形式中提供系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自第一C3反应器的PPL流的PPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些PPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA和丙烯酸酯的产生。
在一些变化形式中，所述系统经配置以同时产生PPL流、AA流和丙烯酸酯流。在某些变化形式中，控制器调节来自PPL流、AA流和丙烯酸酯流的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。在第二C3反应器的入口经配置以接收来自第一C3反应器的PPL流的一部分的PPL的一种变化形式中，控制器调节由第二C3反应器的入口接收的PPL输出流的部分。
在另一实施例中，提供由环氧化物生产PPL、AA和丙烯酸酯的集成系统。因此，在另一变化形式中，提供一种系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA和丙烯酸酯的产生。
在一种变化形式中，所述系统经配置以同时产生PPL流、AA流和丙烯酸酯流。在某些变化形式中，控制器调节来自PPL流、AA流和丙烯酸酯流的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。
在另一实施例中提供生产PPL、AA和SA的集成系统。因此，在另一变化形式中提供系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自第一C3反应器的PPL流的PPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些PPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自CO源的一氧化碳，
第一C4反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成琥珀酸酐(SA)，和
出口，其经配置以提供包含琥珀酸酐的琥珀酸酐流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA和SA的产生。
在一些变化形式中，所述系统经配置以同时产生PPL流、AA流和SA流。在某些变化形式中，控制器调节来自PPL流、AA流和SA流的PPL:AA:SA的比率。在第二C3反应器的入口经配置以接收来自第一C3反应器的PPL流的一部分的PPL的某些变化形式中，控制器调节由第二C3反应器的入口接收的PPL流的部分。
在前述系统的一些变化形式中，所述系统进一步包含：
氢气源；和
第二C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自第一C4反应器的SA流的SA，
供氢气源进料的氢气入口，
第二C4反应区，其经配置以氢化SA的至少一部分以提供包含1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)或其任何组合的C4产物流。
在前文的一些变化形式中，控制器经配置以进一步调节BDO、THF和GBL的产生。
在另一实施例中提供生产PPL、AA和丙烯酸酯的集成系统。因此，在另一变化形式中提供系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流，
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO的至少一部分，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的BPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；
第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自CO源的CO的至少一部分，
第一C4反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成琥珀酸酐(SA)，和
出口，其经配置以提供包含琥珀酸酐的SA流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA、丙烯酸酯和SA的产生。
在一些变化形式中，所述系统经配置以同时产生PPL流、AA流和丙烯酸酯流。在一些变化形式中，所述系统经配置以同时产生PPL流、AA流、丙烯酸酯流和SA流。在某些变化形式中，控制器调节来自PPL流、AA流和丙烯酸酯流的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。在某些变化形式中，控制器调节来自PPL流、AA流、丙烯酸酯流和SA流的PPL:AA:丙烯酸酯:SA的比率。
在前述系统的一些变化形式中，所述系统进一步包含：
氢气源；
第二C4反应器，其包含：
至少一个入口，其经配置以接收来自第一C4反应器的SA流的SA和来自氢气源的氢气，
第二C4反应区，其经配置以氢化SA的至少一部分以提供包含1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)或其任何组合的C4产物流。
在某些变化形式中，控制器经配置以进一步调节BDO、THF和GBL的产生。
在其中生产PPL的本文所述系统的一些变化形式中，所述系统进一步包含：
PPL分离单元，其包含：
PPL加工单元，
PPL包装单元，和
PPL出口，其经配置以提供包装的PPL以供分配。
通常应理解，提到“第一反应区”和“第二反应区”等或“第一反应器”和“第二反应器”等或“第一流”和“第二流”等或“第一产物”和“第二产物”等不必暗示反应区、反应器、流或产物的顺序。在一些变化形式中，使用所述参考表示所存在反应区、反应器、流或产物的数量。在其它变化形式中，可通过其中反应区、反应器、流或产物经配置、使用或存在的上下文来暗示顺序。
下文部分更全面地描述集成系统和方法的元件以及实现将环氧化物转化成多种C3和/或C4产物的一些反应和条件。
控制器
控制器可为任何集成构件(例如，基于计算机的网络)，其用于监测、控制和/或调节(例如，增加、减少或维持)与所揭示系统相关的所有工艺和组件，包括所有反应区(通过传感器、开关、阀、真空、泵等)。控制器可通过例如独立地控制每一反应区中的温度和压力以及入口和出口流的流速独立地调节中心反应器的β内酯的产生、氧化反应器(若存在)中环氧化物的产生和其相应反应器中每一产物的产生。
在一些实施例中，控制器用于增加、减少或维持氧化反应器的环氧化物的产生，并独立地增加、减少或维持中心反应器的β内酯的产生，并独立地增加、减少或维持第一C3反应器的第一C3产物的产生，并独立地增加、减少或维持第二C3反应器的第二C3产物的产生，并独立地增加、减少或维持第一C4反应器的第一C4产物的产生等。在一些实施例中，控制器用于维持环氧化物和β内酯的产生，并独立地增加和或减少第一C3产物、第二C3产物和第一C4产物的产生等。
烯烃至环氧化物
在某些实施例中，环氧乙烷(EO)为环氧化物。所揭示系统在其上游端任选地进一步包括在现场生产EO且将EO提供至中心反应器的氧化反应器。在某些实施例中，EO是直接自气相氧化乙烯获得。此实施例有利之处在于，其避免对分离、储存和运输具毒性和爆炸性二者的环氧乙烷的需要。在某些实施例中，将环氧乙烷以产生原样维持于气相中且进料至中心反应器而不将其冷凝成液体。
在现场生产EO的另一益处包括设备的容量显著增加以生产更大量的C3和/或C4产物。在某些实施例中，所述系统可以下列速率生产C3和/或C4产物的任一组合：约200千吨/年(kta)、250千吨/年(kta)、300千吨/年(kta)、350千吨/年(kta)、400千吨/年(kta)、450千吨/年(kta)、500千吨/年(kta)、550千吨/年(kta)、600千吨/年(kta)、650千吨/年(kta)、700千吨/年(kta)、750千吨/年(kta)、800千吨/年(kta)、850千吨/年(kta)、900千吨/年(kta)、950千吨/年(kta)、1,000千吨/年(kta)或在包括这些值中的任两者的范围内。
因此，在某些实施例中，所述系统进一步包含氧化反应器，其包含由乙烯进料的入口、将至少一些乙烯转化成EO的氧化反应区和提供包含EO的出口流的出口，所述包含EO的出口流进料至中心反应器的入口。
或者，在其它实施例中，EO并非在所揭示系统内生产。相反，在所述实施例中，不存在上游氧化反应器且向中心反应器进料非现场生产的EO。
环氧化物至内酯
在某些实施例中，所揭示系统包括中心反应器，其通过“羰基化反应”将环氧化物羰基化成β内酯。中心反应器接收含有环氧化物(例如，来自环氧化物源)和CO(例如，来自CO源)的气态混合物以及羰基化催化剂和溶剂等且在中心反应区中实施环氧化物的羰基化反应。在某些实施例中，环氧化物是EO且β内酯是BPL。在某些实施例中，羰基化反应是连续的。所述连续羰基化反应可在连续搅拌罐反应器或塞流反应器中实施，使得BPL溶液是以与其形成基本上相同的速率抽取。
在某些实施例中，羰基化反应是如下文所显示来进行，其中环氧化物是EO且羰基化产物是BPL：
Figure BDA0001421995720000331
在某些实施例中，羰基化反应是如下文所显示来进行，其中环氧化物是环氧丙烷且羰基化产物是β丁内酯：
Figure BDA0001421995720000341
在某些实施例中，羰基化反应是如下文所显示来进行：
Figure BDA0001421995720000342
其中R1选自由-H和C1-6脂肪族基团组成的群组。
羰基化反应条件
制备BPL的方法为业内已知且包括WO2013/063191和WO2014/004858中所述的那些。适于实现上述反应的催化剂和反应条件描述于本文中且还揭示于公开的PCT申请案：WO2003/050154、WO2004/089923、WO2012/158573、WO2010/118128、WO2013/063191和WO2014/008232；美国专利第5,359,081号和第5,310,948号以及公开案“β-内酯的合成(Synthesis of beta-Lactones)”，美国化学学会杂志(J.AM.CHEM.SOC.)，第124卷，2002，第1174-1175页中。
在某些实施例中，包含入口的中心反应器是由包含环氧化物和一氧化碳(CO)的“反应流”进料。在某些实施例中，进料至羰基化反应中的反应流包含含有环氧化物和CO的气态混合物。在某些实施例中，反应流中CO对环氧化物的摩尔比介于约1:1至约10,000:1范围内。在某些实施例中，反应流中CO对环氧化物的摩尔比为约5000:1，为约2500:1，为约2000:1，为约1500:1，为约1000:1，为约500:1，为约1:500，为约200:1，为约100:1，为约50:1，为约20:1，为约10:1，为约5:1或为约1:1或在包括这些比率中的任两者的范围内。
在某些实施例中，反应流进一步包含一或多种其它组分。在某些实施例中，其它组分包含不直接参与环氧化物或其衍生物的化学反应的稀释剂。在某些实施例中，所述稀释剂可包括一或多种惰性气体(例如，氮、氩、氦等)或挥发性有机分子(例如烃、醚等)。在某些实施例中，反应流可包含氢气、痕量二氧化碳、甲烷和通常在工业CO流中发现的其它化合物。在某些实施例中，进料流可进一步包含可在将环氧化物转化成多种终产物所涉及的一或多个工艺中具有直接或间接化学功能的材料。其它反应物还可包括CO和另一气体的混合物。例如，如上文所述，在某些实施例中，CO是以与氢气的混合物(例如，合成气)提供。
在某些实施例中，反应流的特征在于其基本上不含氧。在某些实施例中，反应流的特征在于其基本上不含水。在某些实施例中，反应流的特征在于其基本上不含氧和水。
羰基化溶剂
在某些实施例中，本文所述的羰基化反应是在溶剂中进行。在某些实施例中，溶剂以单独流进料至中心反应区。在其它实施例中，溶剂可与催化剂、环氧化物或进入中心反应区中的羰基化反应的另一进料流一起进料至中心反应区。在某些实施例中，溶剂是与以催化剂于溶剂中的溶液形式提供的羰基化催化剂一起进入中心反应区。在某些实施例中，溶剂是以两个或更多个单独进料流进入中心反应区。在溶剂存在于中心反应区中的实施例中，其还可存在于羰基化出口流中。
溶剂可选自任一溶剂和溶剂的混合物。另外，β内酯可用作共溶剂。最适于所述方法的溶剂包括醚、烃和非质子极性溶剂。适宜溶剂的实例包括例如四氢呋喃(“THF”)、环丁砜、N-甲基吡咯烷酮、1,3二甲基-2-咪唑啉酮、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、二乙二醇二丁醚、异山梨醇醚、甲基叔丁醚、二乙醚(diethylether)、二苯醚、1,4-二噁烷、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、二元酯、二乙醚(diethyl ether)、乙腈、乙酸乙酯、二甲氧基乙烷、丙酮和甲基乙基酮。
在某些实施例中，羰基化反应进一步包括中心反应区中羰基化反应的路易斯碱(Lewis base)添加剂。在一些实施例中，所述路易斯碱添加剂可稳定或减少催化剂的失活。在某些实施例中，路易斯碱添加剂选自由膦、胺、胍、脒和含氮杂环组成的群组。在某些实施例中，路易斯碱添加剂是位阻胺碱。在某些实施例中，路易斯碱添加剂是2,6-二甲基吡啶；咪唑、1-甲基咪唑、4-二甲基氨基吡啶、三己胺或三苯基膦。
羰基化催化剂
业内已知的多种羰基化催化剂适用于(或可适应)本文所述的方法。例如，在一些实施例中，羰基化方法利用金属羰基化合物-路易斯酸催化剂，例如美国专利第6,852,865号中所述的那些。在其它实施例中，羰基化是用美国专利申请案第10/820,958号和第10/586,826号中所揭示的一或多种羰基化催化剂来进行。在其它实施例中，羰基化是用美国专利第5,310,948号、第7,420,064号和第5,359,081号中所揭示的一或多种催化剂来进行。用于羰基化环氧化物的其它催化剂论述于化学通讯(Chem.Commun.),2007,657-674中的综述中。
在一些实施例中，羰基化催化剂包括金属羰基化合物。通常，提供单一金属羰基化合物，但在一些实施例中提供两种或更多种金属羰基化合物的混合物。因此，当所提供金属羰基化合物“包含”例如中性金属羰基化合物时，应理解所提供金属羰基化合物可为单一中性金属羰基化合物或中性金属羰基化合物与一或多种金属羰基化合物的组合。优选地，所提供金属羰基化合物能够将环氧化物开环且帮助CO插入所得金属碳键中。具有这种反应性的金属羰基化合物为业内所熟知且用于实验室实验以及诸如加氢甲酰基化等工业工艺中。
在一些实施例中，所提供金属羰基化合物包含阴离子金属羰基化合物部分。在其它实施例中，所提供金属羰基化合物包含中性金属羰基化合物。在一些实施例中，所提供金属羰基化合物包含金属羰基氢化物或氢化金属羰基化合物。在一些实施例中，所提供金属羰基化合物用作前催化剂，其与一或多种反应组分原位反应以提供不同于最初提供的化合物的活性物质。因为认识到给定反应中的活性物质无法确定得知，所以明确涵盖所述前催化剂；因此鉴别所述原位反应性物质本身并不背离本文的精神或教示。
在某些实施例中，氢化金属羰基化合物(呈提供原样或原位生成)包含以下中的一或多者：HCo(CO)4、HCoQ(CO)3、HMn(CO)5、HMn(CO)4Q、HW(CO)3Q、HRe(CO)5、HMo(CO)3Q、HOs(CO)2Q、HMo(CO)2Q2、HFe(CO2)Q、HW(CO)2Q2、HRuCOQ2、H2Fe(CO)4或H2Ru(CO)4，其中每一Q独立地如上文以及本文类别和子类中所定义。在某些实施例中，金属羰基氢化物(呈提供原样或原位生成)包含HCo(CO)4。在某些实施例中，金属羰基氢化物(呈提供原样或原位生成)包含HCo(CO)3PR3，其中每一R独立地为任选地经取代芳基、任选地经取代的C1-20脂肪族基团、任选地经取代的C1-10烷氧基或任选地经取代苯氧基。在某些实施例中，金属羰基氢化物(呈提供原样或原位生成)包含HCo(CO)3cp，其中cp表示任选地经取代的戊二烯基配体。在某些实施例中，金属羰基氢化物(呈提供原样或原位生成)包含HMn(CO)5。在某些实施例中，金属羰基氢化物(呈提供原样或原位生成)包含H2Fe(CO)4。
在一些实施例中，金属羰基化合物包含阴离子金属羰基化合物物质。在一些实施例中，所述阴离子金属羰基化合物物质具有通式[QdM'e(CO)w]y-，其中Q为任一配体且不一定存在，M'为金属原子，d为介于0与8之间的整数且包括0和8，e为介于1与6之间的整数且包括1和6，w为提供稳定的阴离子金属羰基络合物的数值，且y为阴离子金属羰基化合物物质的电荷。在一些实施例中，阴离子金属羰基化合物具有通式[QM'(CO)w]y-，其中Q为任一配体且不一定存在，M’为金属原子，w为提供稳定的阴离子金属羰基化合物的数值，且y为阴离子金属羰基化合物的电荷。
在一些实施例中，阴离子金属羰基化合物物质包括周期表5族、7族或9族金属的单阴离子羰基络合物或周期表4族或8族金属的二阴离子羰基络合物。在一些实施例中，阴离子金属羰基化合物含有钴或锰。在一些实施例中，阴离子金属羰基化合物含有铑。适宜阴离子金属羰基化合物包括例如[Co(CO)4]-、[Ti(CO)6]2-、[V(CO)6]-、[Rh(CO)4]-、[Fe(CO)4]2-、[Ru(CO)4]2-、[Os(CO)4]2-、[Cr2(CO)10]2-、[Fe2(CO)8]2-、[Tc(CO)5]-、[Re(CO)5]-和[Mn(CO)5]-。在一些实施例中，阴离子金属羰基化合物包含[Co(CO)4]-。在一些实施例中，在用于所述方法中的羰基化催化剂中可存在两种或更多种阴离子金属羰基络合物的混合物。
关于[QdM’e(CO)w]y-的术语“以提供稳定的阴离子金属羰基化合物”在本文中用于意指，[QdM’e(CO)w]y-是可通过分析方法(例如，NMR、IR、X射线结晶学、拉曼光谱(Ramanspectroscopy)和/或电子自旋共振(EPR))表征且可在适宜阳离子存在下以催化剂形式分离的物质或原位形成的物质。应理解，可形成稳定金属羰基络合物的金属具有已知形成多核络合物的配位能力和倾向，其连同可存在的可选配体Q的数量和特性以及络合物上的电荷将确定可用于CO配位的位点的数量且因此确定w值。通常，所述化合物符合“18电子规则”。所述知识为金属羰基化合物的合成和表征领域内的普通技术人员所明了。
在所提供金属羰基化合物是阴离子物质的实施例中，必须也存在一或多个阳离子。本发明对所述阳离子的身份无特定限制。在一些实施例中，与阴离子金属羰基化合物缔合的阳离子包含本文所述另一类别的反应组分。例如，在一些实施例中，金属羰基化合物阴离子与阳离子路易斯酸缔合。在其它实施例中，与所提供阴离子金属羰基化合物缔合的阳离子是简单金属阳离子，例如来自周期表1族或2族的那些(例如，Na+、Li+、K+和Mg2+)。在其它实施例中，与所提供阴离子金属羰基化合物缔合的阳离子是庞大的非亲电子阳离子，例如‘鎓盐’(例如，Bu4N+、PPN+、Ph4P+和Ph4As+)。在其它实施例中，金属羰基化合物阴离子与质子化氮化合物缔合(例如，阳离子可包含诸如MeTBD-H+、DMAP-H+、DABCO-H+和DBU-H+等化合物)。在一些实施例中，包含所述质子化氮化合物的化合物是以酸性氢化金属羰基化合物与碱性含氮化合物之间的反应产物形式(例如，DBU和HCo(CO)4的混合物)提供。
在一些实施例中，用于本文所述方法中的催化剂包含中性金属羰基化合物。在一些实施例中，所述中性金属羰基化合物具有通式QdM'e(CO)w’，其中Q为任一配体且不一定存在，M'为金属原子，d为介于0与8之间的整数且包括0和8，e为介于1与6之间的整数且包括1和6，且w’为提供稳定的中性金属羰基络合物的数值。在一些实施例中，中性金属羰基化合物具有通式QM'(CO)w’。在一些实施例中，中性金属羰基化合物具有通式M'(CO)w’。在一些实施例中，中性金属羰基化合物具有通式QM'2(CO)w’。在一些实施例中，中性金属羰基化合物具有通式M'2(CO)w’。适宜中性金属羰基化合物包括例如Ti(CO)7、V2(CO)12、Cr(CO)6、Mo(CO)6、W(CO)6、Mn2(CO)10、Tc2(CO)10、Re2(CO)10、Fe(CO)5、Ru(CO)5、Os(CO)5、Ru3(CO)12、Os3(CO)12Fe3(CO)12、Fe2(CO)9、Co4(CO)12、Rh4(CO)12、Rh6(CO)16、Ir4(CO)12、Co2(CO)8，和Ni(CO)4。
关于QdM'e(CO)w’的术语“以提供稳定中性金属羰基化合物”在本文中用于意指，QdM'e(CO)w’是可通过分析方法(例如，NMR、IR、X射线结晶学、拉曼光谱和/或电子自旋共振(EPR))表征且可以纯净形式分离的物质或原位形成的物质。应理解，可形成稳定金属羰基络合物的金属具有已知形成多核络合物的配位能力和倾向，其连同可存在的可选配体Q的数量和特性将确定可用于CO配位的位点的数量且因此确定w’值。通常，所述化合物符合“18电子规则”的化学计量学。所述知识为金属羰基化合物的合成和表征领域内的普通技术人员所明了。
在一些实施例中，在金属羰基化合物上不存在配体Q。在其它实施例中，在金属羰基化合物上存在一或多个配体Q。在一些实施例中，如果Q存在，那么每次出现的Q选自由以下组成的群组：膦配体、胺配体、环戊二烯基配体、杂环配体、腈、酚和这些中的两者或更多者的组合。在一些实施例中，上文所述任一金属羰基化合物的一或多个CO配体经配体Q替代。在一些实施例中，Q为膦配体。在一些实施例中，Q为三芳基膦。在一些实施例中，Q为三烷基膦。在一些实施例中，Q为亚磷酸盐配体。在一些实施例中，Q为任选地经取代的环戊二烯基配体。在一些实施例中，Q为cp。在一些实施例中，Q为cp*。在一些实施例中，Q为胺或杂环。
在一些实施例中，用于上文所述方法中的羰基化催化剂进一步包括路易斯酸性组分。在一些实施例中，羰基化催化剂包括阴离子金属羰基络合物和阳离子路易斯酸性组分。在一些实施例中，金属羰基络合物包括羰基钴酸盐且路易斯酸性助催化剂包括金属为中心的阳离子路易斯酸。在一些实施例中，所包括路易斯酸包含硼化合物。
在某些实施例中，对于上文所述的任一金属羰基化合物，M'包含过渡金属。在某些实施例中，对于上文所述的任一金属羰基化合物，M'选自周期表的5族(Ti)至10族(Ni)。在某些实施例中，M'为9族金属。在某些实施例中，M'为Co。在某些实施例中，M'为Rh。在某些实施例中，M'为Ir。在某些实施例中，M'为Fe。在某些实施例中，M'为Mn。
在一些实施例中，如果所包括路易斯酸包含硼化合物，那么硼化合物包含三烷基硼化合物或三芳基硼化合物。在一些实施例中，所包括硼化合物包含一或多个硼-卤素键。在一些实施例中，如果所包括硼化合物包含一或多个硼-卤素键，那么所述化合物是二烷基卤基硼化合物(例如，R2BX)、二卤基单烷基化合物(例如，RBX2)、芳基卤基硼化合物(例如，Ar2BX或ArBX2)、或三卤基硼化合物(例如，BCl3或BBr3)，其中每一R为烷基；每一X为卤素；且每一Ar为芳香族基团。
在一些实施例中，如果所包括路易斯酸包含金属为中心的阳离子路易斯酸，那么路易斯酸是阳离子金属络合物。在一些实施例中，阳离子金属络合物部分或完全通过一或多个阴离子金属羰基化合物部分抵消。适宜阴离子金属羰基化合物包括上文所述的那些。在一些实施例中，存在1至17个抵消金属络合物的电荷的所述阴离子金属羰基化合物。在一些实施例中，存在1至9个抵消金属络合物的电荷的所述阴离子金属羰基化合物。在一些实施例中，存在1至5个抵消金属络合物的电荷的所述阴离子金属羰基化合物。在一些实施例中，存在1至3个抵消金属络合物的电荷的所述阴离子金属羰基化合物。
在一些实施例中，如果用于本文所述方法中的羰基化催化剂包括阳离子金属络合物，那么金属络合物具有式[(Lc)vMb]z+，其中：
Lc为配体，其中当存在两个或更多个Lc时，其各自可相同或不同；
M为金属原子，其中当存在两个M时，其各自可相同或不同；
v为1至4的整数且包括1和4。
b为1至2的整数且包括1和2；且
z为大于0的整数，其代表金属络合物上的阳离子电荷。
在一些实施例中，所提供路易斯酸符合结构I：
Figure BDA0001421995720000391
其中：
Figure BDA0001421995720000392
为多齿配体；
M为与多齿配体配位的金属原子；且
a为金属原子的电荷且介于0至2范围内。
在一些实施例中，所提供金属络合物符合结构II：
Figure BDA0001421995720000393
其中a如上文所定义(每一a可相同或不同)，且
M1为第一金属原子；
M2为第二金属原子；
Figure BDA0001421995720000401
包含能够配位两个金属原子的多齿配体系统。
为清晰起见且避免络合物I和II和本文其它结构中的金属原子的净电荷与总电荷之间混淆，上述络合物I和II中的金属原子上所显示的电荷(a+)表示金属原子的使多齿配体的任何阴离子位点饱和后的净电荷。例如，如果式I络合物中的金属原子是Cr(III)，且配体为卟啉(电荷为-2的四齿配体)，那么铬原子将具有+1的净电荷，且a将为1。
适宜多齿配体包括例如卟啉衍生物1、萨林(salen)配体2、二苯并四甲基四氮杂[14]轮烯(tmtaa)配体3、酞菁化物配体4、特罗斯特(Trost)配体5、四苯基卟啉配体6和咔咯配体7。在一些实施例中，多齿配体为萨林配体。在其它实施例中，多齿配体为卟啉配体。在其它实施例中，多齿配体为四苯基卟啉配体。在其它实施例中，多齿配体为咔咯配体。前述配体中的任一者可未经取代或可经取代。这些配体的多种经不同取代的类似物为业内已知且将为所属领域技术人员所明了。
Figure BDA0001421995720000402
其中Rc、Rd、R1a、R2a、R3a、R4a、R1a'、R2a'、R3a'和M中的每一者如本文类别和子类中所定义和描述。
在一些实施例中，用于本文所述方法中的羰基化催化剂提供的路易斯酸包含金属-卟吩络合物。在一些实施例中，部分
Figure BDA0001421995720000403
具有以下结构：
Figure BDA0001421995720000411
其中：
M和a中的每一者如上文所定义且如本文类别和子类中所描述，且
Rd在每次出现时独立地为氢、卤素、-OR4、-NRy 2、-SRy、-CN、-NO2、-SO2Ry、-SORy、-SO2NRy 2；-CNO、-NRySO2Ry、-NCO、-N3、-SiRy 3；或选自由以下组成的群组的任选地经取代基团：C1-20脂肪族；具有1-4个独立地选自由氮、氧和硫的组成的群组的杂原子的C1-20杂脂肪族；6至10元芳基；具有1-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的5至10元杂芳基；和具有1-2个独立地选自由氮、氧和硫组成的群组的杂原子的4至7元杂环，其中两个或更多个Rd基团可一起形成一或多个任选地经取代环；
每一Ry独立地为氢、选自由以下组成的群组的任选地经取代基团：酰基；氨甲酰基、芳基烷基；6至10元芳基；C1-12脂肪族；具有1-2个独立地选自由氮、氧和硫组成的群组的杂原子的C1-12杂脂肪族；具有1-4个独立地选自由氮、氧和硫的组成的群组的杂原子的5至10元杂芳基；具有1-2个独立地选自由氮、氧和硫组成的群组的杂原子的4至7元杂环；氧保护基团；和氮保护基团；同一氮原子上的两个Ry与所述氮原子一起形成任选地经取代的具有0-2个独立地选自由氮、氧和硫组成的群组的其它杂原子的4至7元杂环；且
每一R4独立地为羟基保护基团或Ry。
在一些实施例中，部分
Figure BDA0001421995720000412
具有以下结构：
Figure BDA0001421995720000413
其中M、a和Rd如上文以及本文类别和子类中所定义。
在一些实施例中，部分
Figure BDA0001421995720000414
具有以下结构：
Figure BDA0001421995720000421
其中M、a和Rd如上文以及本文类别和子类中所定义。
在一些实施例中，包括在用于本文所述方法中的羰基化催化剂中的路易斯酸包含金属硒酸盐络合物。在一些实施例中，部分
Figure BDA0001421995720000422
具有以下结构：
Figure BDA0001421995720000423
其中：
M和a如上文以及本文类别和子类中所定义。
R1a、R1a'、R2a、R2a'、R3a和R3a'独立地为氢、卤素、-OR4、-NRy 2、-SRy、-CN、-NO2、-SO2Ry、-SORy、-SO2NRy 2；-CNO、-NRySO2Ry、-NCO、-N3、-SiRy 3；或选自由以下组成的群组的任选地经取代基团：C1-20脂肪族；具有1-4个独立地选自由氮、氧和硫的组成的群组的杂原子的C1-20杂脂肪族；6至10元芳基；具有1-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的5至10元杂芳基；和具有1-2个独立地选自由氮、氧和硫组成的群组的杂原子的4至7元杂环；其中每一R4和Ry独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述，
其中(R2a'和R3a’)、(R2a和R3a)、(R1a和R2a)和(R1a'和R2a')中的任一者可任选地与其所附接的碳原子一起形成一或多个环，所述环可进而经一或多个Ry基团取代；且
R4a选自由以下组成的群组：
Figure BDA0001421995720000435
Figure BDA0001421995720000431
Figure BDA0001421995720000432
Figure BDA0001421995720000433
其中
Rc在每次出现时独立地为氢、卤素、-OR4、-NRy 2、-SRy、-CN、-NO2、-SO2Ry、-SORy、-SO2NRy 2；-CNO、-NRySO2Ry、-NCO、-N3、-SiRy 3；或选自由以下组成的群组的任选地经取代基团：C1-20脂肪族；具有1-4个独立地选自由氮、氧和硫的组成的群组的杂原子的C1-20杂脂肪族；6至10元芳基；具有1-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的5至10元杂芳基；和具有1-2个独立地选自由氮、氧和硫组成的群组的杂原子的4至7元杂环；
其中：
两个或更多个Rc基团可与其所附接的碳原子和任何中间原子一起形成一或多个环；
当两个Rc基团附接至同一碳原子时，其可与其所附接的碳原子一起形成选自由以下组成的群组的部分：3至8元螺环、羰基、肟、腙、亚胺；和任选地经取代烯烃；
其中R4和Ry如上文以及本文类别和子类中所定义；
Y为二价连接体，其选自由以下组成的群组：-NRy-、-N(Ry)C(O)-、-C(O)NRy-、-O-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-S-、-SO-、-SO2-、-C(＝S)-、-C(＝NRy)-、-N＝N-；聚醚；C3至C8经取代或未经取代的碳环；和C1至C8经取代或未经取代的杂环；
m'为0或1至4的整数且包括1和4；
q为0或1至4的整数且包括1和4；且
x为0、1或2。
在一些实施例中，所提供路易斯酸包含金属萨林化合物，如式Ia中所显示：
Figure BDA0001421995720000434
其中M、Rd和a中的每一者如上文以及本文类别和子类中所定义，
Figure BDA0001421995720000441
表示连接萨林配体的二胺部分的两个氮原子的任选地经取代部分，其中
Figure BDA0001421995720000442
选自由C3-C14碳环、C6-C10芳基、C3-C14杂环和C5-C10杂芳基组成的群组；或任选地经取代的C2-20脂肪族基团，其中一或多个亚甲基单元任选地且独立地经以下基团替代：-NRy-、-N(Ry)C(O)-、-C(O)N(Ry)-、-OC(O)N(Ry)-、-N(Ry)C(O)O-、-OC(O)O-、-O-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-S-、-SO-、-SO2-、-C(＝S)-、-C(＝NRy)-、-C(＝NORy)-或-N＝N-。
在具有上式Ia的金属络合物的一些实施例中，至少一个构成金属络合物的水杨醛源部分的苯基环独立地选自由以下组成的群组：
Figure BDA0001421995720000443
在一些实施例中，所提供路易斯酸包含金属萨林化合物，其符合式Va或Vb中的一者：
Figure BDA0001421995720000451
其中M、a、Rd、R1a、R3a、R1a'、R3a'和
Figure BDA0001421995720000452
如上文以及本文类别和子类中所定义。
在具有式Va或Vb的金属络合物的一些实施例中，每一R1a和R3a独立地为任选地经取代的C1-C20脂肪族基团。
在一些实施例中，部分
Figure BDA0001421995720000453
包含任选地经取代的1,2-苯基部分。
在一些实施例中，包括在用于本文所述方法中的羰基化催化剂中的路易斯酸包含金属-tmtaa络合物。在一些实施例中，部分
Figure BDA0001421995720000454
具有以下结构：
Figure BDA0001421995720000455
其中M、a和Rd如上文以及本文类别和子类中所定义，且
Re在每次出现时独立地为氢、卤素、-OR、-NRy 2、-SRy、-CN、-NO2、-SO2Ry、-SORy、-SO2NRy 2；-CNO、-NRySO2Ry、-NCO、-N3、-SiRy 3；或选自由以下组成的群组的任选地经取代基团：C1-20脂肪族；具有1-4个独立地选自由氮、氧和硫的组成的群组的杂原子的C1-20杂脂肪族；6至10元芳基；具有1-4个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的5至10元杂芳基；和具有1-2个独立地选自由氮、氧和硫组成的群组的杂原子的4至7元杂环。
在一些实施例中，部分
Figure BDA0001421995720000456
具有以下结构：
Figure BDA0001421995720000457
其中M、a、Rc和Rd中的每一者如上文以及本文类别和子类中所定义。
在一些实施例中，如果用于本文所述方法中的羰基化催化剂包括路易斯酸性金属络合物，那么金属原子选自周期表2-13族且包括2族和13族。在一些实施例中，M为选自周期表4族、6族、11族、12族和13族的过渡金属。在一些实施例中，M为铝、铬、钛、铟、镓、锌、钴或铜。在一些实施例中，M为铝。在其它实施例中，M为铬。
在一些实施例中，M具有+2的氧化态。在一些实施例中，M为Zn(II)、Cu(II)、Mn(II)、Co(II)、Ru(II)、Fe(II)、Co(II)、Rh(II)、Ni(II)、Pd(II)或Mg(II)。在一些实施例中，M为Zn(II)。在一些实施例中，M为Cu(II)。
在一些实施例中，M具有+3的氧化态。在一些实施例中，M为Al(III)、Cr(III)、Fe(III)、Co(III)、Ti(III)、In(III)、Ga(III)或Mn(III)。在一些实施例中，M为Al(III)。在一些实施例中，M为Cr(III)。
在一些实施例中，M具有+4的氧化态。在一些实施例中，M为Ti(IV)或Cr(IV)。
在一些实施例中，M1和M2各自独立地为选自周期表2-13族且包括2族和13族的金属原子。在一些实施例中，M为选自周期表4族、6族、11族、12族和13族的过渡金属。在一些实施例中，M为铝、铬、钛、铟、镓、锌、钴或铜。在一些实施例中，M为铝。在其它实施例中，M为铬。在一些实施例中，M1和M2相同。在一些实施例中，M1和M2为相同金属，但具有不同的氧化态。在一些实施例中，M1和M2为不同金属。
在一些实施例中，M1和M2中的一或多者具有+2的氧化态。在一些实施例中，M1为Zn(II)、Cu(II)、Mn(II)、Co(II)、Ru(II)、Fe(II)、Co(II)、Rh(II)、Ni(II)、Pd(II)或Mg(II)。在一些实施例中，M1为Zn(II)。在一些实施例中，M1为Cu(II)。在一些实施例中，M2为Zn(II)、Cu(II)、Mn(II)、Co(II)、Ru(II)、Fe(II)、Co(II)、Rh(II)、Ni(II)、Pd(II)或Mg(II)。在一些实施例中，M2为Zn(II)。在一些实施例中，M2为Cu(II)。
在一些实施例中，M1和M2中的一或多者具有+3的氧化态。在一些实施例中，M1为Al(III)、Cr(III)、Fe(III)、Co(III)、Ti(III)、In(III)、Ga(III)或Mn(III)。在一些实施例中，M1为Al(III)。在一些实施例中，M1为Cr(III)。在一些实施例中，M2为Al(III)、Cr(III)、Fe(III)、Co(III)、Ti(III)、In(III)、Ga(III)或Mn(III)。在一些实施例中，M2为Al(III)。在一些实施例中，M2为Cr(III)。
在一些实施例中，M1和M2中的一或多者具有+4的氧化态。在一些实施例中，M1为Ti(IV)或Cr(IV)。在一些实施例中，M2为Ti(IV)或Cr(IV)。
在一些实施例中，羰基化催化剂的金属为中心的路易斯-酸性组分包括二阴离子四齿配体。在一些实施例中，二阴离子四齿配体选自由以下组成的群组：卟啉配体；萨林配体；二苯并四甲基四氮杂[14]轮烯(tmtaa)配体；酞菁化物配体；和特罗斯特配体。
在一些实施例中，羰基化催化剂包括羰基钴酸盐与铝卟啉化合物的组合。在一些实施例中，羰基化催化剂为[(TPP)Al(THF)2][Co(CO)4]，其中TPP代表四苯基卟啉且THF代表四氢呋喃。
在一些实施例中，羰基化催化剂包括羰基钴酸盐与铬卟啉化合物的组合。
在一些实施例中，羰基化催化剂包括羰基钴酸盐与铬萨林化合物的组合。在一些实施例中，羰基化催化剂包括羰基钴酸盐与铬萨罗酚(salophen)化合物的组合。
在一些实施例中，羰基化催化剂包括羰基钴酸盐与铝萨林化合物的组合。在一些实施例中，羰基化催化剂包括羰基钴酸盐与铝萨罗酚化合物的组合。
在一些实施例中，一或多个中性2电子供体与M M1或M2配位且填充金属原子的配位化合价。在一些实施例中，中性2电子供体为溶剂分子。在一些实施例中，中性2电子供体为醚。在一些实施例中，中性2电子供体为四氢呋喃、二乙醚、乙腈、二硫化碳或吡啶。在一些实施例中，中性2电子供体为四氢呋喃。在一些实施例中，中性2电子供体为环氧化物。在一些实施例中，中性2电子供体为酯或内酯。
C3和/或C4产物
在中心反应器内产生β内酯(例如BPL)后，其可被分配，例如进料至第一C3反应器、第二C3反应器和第一C4反应器等中的两者或更多者中，其中β内酯经受将其转化成第一C3产物、第二C3产物和第一C4产物中的两者或更多者的条件。此反应阶段在本文中另外称为β内酯转化阶段。
如本文所用术语“C3反应器”是指将β内酯(例如BPL)转化成“C3产物”的化学反应器和相关组件，所述C3产物意指包括三碳链的化合物或聚合物。C3产物的代表性实例包括聚丙内酯(PPL)、聚丙烯酸、α,β-不饱和酸(例如丙烯酸)、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺或1,3-丙二醇(PDO)。
如本文所用术语“C4反应器”是指将β内酯(例如，BPL)转化成“C4产物”的化学反应器和其相关组件，所述C4产物意指包括四碳链的化合物或聚合物。C4产物的代表性实例包括琥珀酸酐、琥珀酸、1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)。
所揭示系统可产生C3和/或C4产物。在某些实施例中，所述系统包含用于产生至少一种C3产物和至少一种C4产物的第一C3反应器和第一C4反应器。在一些实施例中，所揭示系统产生至少第一C3产物和至少第一C4产物，其各自是从β内酯(例如，BPL)形成。
在一些实施例中，所揭示系统产生选自由α,β-不饱和酸(例如AA)、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、PPL、聚丙烯酸和PDO组成的群组的至少第一C3产物和至少第一C4产物琥珀酸酐，其各自是从BPL形成。
内酯至C3产物
在某些实施例中，所述系统包含用于产生至少两种或更多种彼此不同的C3产物的第一C3反应器和第二C3反应器。因此，至少两种不同的C3产物是自β内酯(例如，BPL)形成。例如，第一C3产物可为PPL，而第二C3产物可为AA。或者，第一C3产物可为AA，而第二C3产物可为PAA或其盐。在先前实施例中，AA和PAA是平行地自BPL产生：第一C3反应器将BPL转化成AA(第一C3产物)，且第二C3反应器将BPL转化成AA中间体和PAA(第二C3产物)。在某些实施例中，认为各种α,β-不饱和酯(例如丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯)以及各种α,β-不饱和酰胺彼此不同。因此，第一C3产物可为丙烯酸甲酯，且第二C3产物可为丙烯酸乙酯，其中认为这些产物彼此不同。
在其它实施例中，认为各种α,β-不饱和酯(例如丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯)并非彼此不同。因此，第一C3产物可为丙烯酸甲酯，且第二C3产物可为丙烯酸乙酯，其中认为这些产物并非彼此不同。所述实施例必要地包括另一者，例如用于制备至少一种除α,β-不饱和酯外的产物的第三C3反应区和/或第一C4反应区。
在某些实施例中，所揭示系统包括一或多个产生相应的(第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十等)C3产物的其它(第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十等)C3反应区。
在某些实施例中，第一C3产物和第二C3产物独立地选自α,β-不饱和酸、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、C3聚合物和1,3-丙二醇(PDO)。
在某些实施例中，第一C3产物是聚丙内酯(PPL)。在某些实施例中，第一C3产物是丙烯酸。
在某些实施例中，第一C3产物是PPL，且所述系统进一步包含第三C3反应器，其包含由第一C3反应器的包含PPL的出口流进料的入口、将至少一些PPL转化成第三C3产物的第三C3反应区和提供包含第三C3产物的出口流的出口。
在某些实施例中，第三C3产物是丙烯酸。
在某些实施例中，第一C3反应区将BPL转化成PPL。在某些实施例中，第二C3反应区将BPL转化成PPL。在某些实施例中，第三C3反应区将BPL转化成PPL。在某些实施例中，第四C3反应区将BPL转化成PPL。在某些实施例中，第五C3反应区将BPL转化成PPL。在某些实施例中，第六、第七、第八、第九和/或第十C3反应区将BPL转化成PPL。
在某些实施例中，第一C3反应区将BPL转化成AA。在某些实施例中，第二C3反应区将BPL转化成AA。在某些实施例中，第三C3反应区将BPL转化成AA。在某些实施例中，第四C3反应区将BPL转化成AA。在某些实施例中，第五C3反应区将BPL转化成AA。在某些实施例中，第六、第七、第八、第九和/或第十C3反应区将BPL转化成AA。
在某些实施例中，第一C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酯。在某些实施例中，第二C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酯。在某些实施例中，第三C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酯。在某些实施例中，第四C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酯。在某些实施例中，第五C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酯。在某些实施例中，第六、第七、第八、第九和/或第十C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酯。
在某些实施例中，第一C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酰胺。在某些实施例中，第二C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酰胺。在某些实施例中，第三C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酰胺。在某些实施例中，第四C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酰胺。在某些实施例中，第五C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酰胺。在某些实施例中，第六、第七、第八、第九和/或第十C3反应区将BPL转化成α,β-不饱和酰胺。
AA和α,β-不饱和酯
在某些实施例中，β内酯转化阶段的产物是α,β-不饱和羧酸或酯。存在多个可分别通过热分解或醇解成羧酸(例如，AA)或酯(例如，丙烯酸酯)转化β内酯的选择。在一个实施例中，BPL直接进料至含有经加热磷酸、任选地包括铜金属、铜盐或其它催化剂的反应器，以产生AA蒸气，其将连续移除以避免形成不想要的副产物。AA的形成可在大气压、超大气压或低大气压下、在高至300℃的温度下运行。然后通过所属领域技术人员已知的任一方法将所产生的AA浓缩和纯化。可用于将β内酯转化成羧酸的其它化合物包括例如硫酸、氯化锌、硫酸氢钠、硼酸、硼酸酐、五氧化二磷以及金属性催化(例如氧化铝、铁氧化物、钛氧化物等)。另外，可使用碱性催化，包括氢氧化钙、氧化镁、硼砂、磷酸二钠等。
在某些实施例中，可将水添加至此工艺中以用作催化剂。不受限于理论或限制本发明的范围，认为水可通过使β内酯开环形成β羟酸中间体帮助此转化，所述β羟酸中间体随后脱水以提供所需α,β-不饱和酸且再生水。可在进入第二反应区之前将水添加至β内酯流中，或其可存在于(或独立地添加至)第二反应区中。在某些实施例中，使用诸如美国专利第3,176,042号、第2,485,510号、第2,623,067号、第2,361,036号中所揭示的那些方法将BPL转化成AA。在其它实施例中，丙烯酸酯产生可为碱催化的，参见例如有机化学杂志(Journalof Organic Chemistry),57(1),389-91(1992)。
许多业内已知的催化剂可用于或适用于此步骤。在某些实施例中，条件包括与脱水剂(例如硫酸、磷酸或其酯)反应，如美国专利第2,352,641号；第2,376,704号；第2,449,995号；第2,510,423号；第2,623,067号；第3,176,042号和英国专利第994,091号中所述。
在其它实施例中，内酯可与卤素化合物反应以产生β卤基酸、β卤基酯或β卤基酰卤，其随后可经历脱卤化氢和/或溶剂解以提供相应的AA或α,β-不饱和酯。在某些实施例中，在此工艺中使用美国专利第2,422,728号中所揭示的条件。
类似地，可采用若干方法将β内酯转化成α,β-不饱和酯。例如，大多数方法在β内酯转化阶段使用醇(或在其进料至此阶段之前添加至β内酯流中)以促进β内酯开环成β羟酯或β烷氧基酸，其二者皆可转化成α,β-不饱和酯。在某些实施例中，内酯转化是在醇存在下进行。在某些实施例中，内酯转化是在C1-20醇存在下进行。在某些实施例中，内酯转化是在C1-8醇存在下进行。在某些实施例中，内酯转化是在选自由以下组成的群组的醇存在下进行：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、己醇和2-乙基-己醇，以制备相应的丙烯酸酯。在某些实施例中，所用醇为庚基醇、辛基醇、壬基醇、正癸基醇、正十一烷基醇、鲸蜡基醇、正十二烷基醇、正十四烷基醇和其它伯醇。另外，可将其它醇用于BPL转化中，例如尤其仲丁醇、叔丁醇、烯丙醇、β-乙氧基-乙醇、二乙二醇单乙醚、环己醇、糠醇、苄醇和乙二醇，如上文所述。
β内酯转化通常是在催化剂存在下进行。例如，在某些实施例中，使β内酯与醇在脱水催化剂存在下反应。实例性脱水催化剂尤其包括例如金属氧化物(例如，铝氧化物、钛氧化物)、沸石、硅石和铝硅酸盐。通常，所述转化是在液相中进行，且产物酯是通过蒸馏来分离。
在某些实施例中，β内酯转化可使用活性碳作为催化剂来进行以产生α,β-不饱和酯。在某些实施例中，使β内酯与醇在气相中且在活性碳催化剂上反应以产生酯。活性碳可以例如粉末、颗粒、挤出、珠粒、与其它元素(例如，碘、银、金属性阳离子等)浸渍形式来供应。
在某些实施例中，反应可包括聚合抑制剂以防止形成聚合物。实例性聚合抑制剂包括铜、铜盐、氢醌、锰、锰盐、铬和铬盐。
如上文所述，当α,β-不饱和羧酸或酯为所需产物时，β内酯转化可在多个温度和压力范围内操作。在某些实施例中，温度可介于约0℃至约300℃范围内。在某些实施例中，温度介于约0℃至50℃范围内。在某些实施例中，温度介于约0℃至100℃范围内。在某些实施例中，温度介于约0℃至150℃范围内。在某些实施例中，温度介于约0℃至200℃范围内。在某些实施例中，温度介于约50℃至100℃范围内。在某些实施例中，温度介于约50℃至150℃范围内。在某些实施例中，温度介于约50℃至200℃范围内。在某些实施例中，温度介于约100℃至150℃范围内。在某些实施例中，温度介于约100℃至200℃范围内。在某些实施例中，温度介于约100℃至250℃范围内。在某些实施例中，温度介于约150℃至250℃范围内。在某些实施例中，温度介于约150℃至300℃范围内。在某些实施例中，温度介于约200℃至300℃范围内。
在某些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约500大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约10大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约10大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约10大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约10大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约50大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约50大气压至约200大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约100大气压至约200大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约100大气压至约250大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约200大气压至约300大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约200大气压至约500大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约250大气压至约500大气压(绝对)范围内。
在一些实施例中，用于将β内酯转化成αβ不饱和酸或酯的所提供方法和系统中的压力小于约5大气压(绝对)。在一些实施例中，用于所提供方法和系统中的压力小于约1大气压(绝对)。在一些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.1大气压至约0.8大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.1大气压至约0.5大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约0.1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.4大气压至约1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.05大气压至约0.1大气压(绝对)范围内。
自β内酯产生α,β-不饱和酯的方法描述于美国专利第2,466,501号、第2,376,704号中。
通过塞拉尼斯(Celanese)工艺的AA
在某些实施例中，AA和其酯是根据由塞拉尼斯公司研发的工艺热分解自甲醛与乙烯酮反应的产物形成的BPL以产生AA和其酯制备。在所述实施例中，中心反应器接收转化成BPL的甲醛和乙烯酮。在某些实施例中，热分解BPL是用磷酸使用铜粉催化剂在140-180℃和25-250巴下进行以定量形成AA。在一些实施例中，此反应可通过添加水来催化。如果相同反应是在醇存在下运行，那么直接形成相应的丙烯酸酯。
α,β-不饱和酰胺
或者，氨或有机胺可存在于此阶段中以促进β内酯开环成β羟基酰胺，其可转化成α,β-不饱和酰胺。在某些实施例中，内酯转化是在氨存在下进行以产生丙烯基酰胺。在某些实施例中，内酯转化是在C1-20胺存在下进行以产生N-取代的丙烯基酰胺衍生物(例如，α,β-不饱和酰胺)。实例性胺包括例如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺和二烷胺。在某些实施例中，胺和β内酯皆可溶于水中。
如上文所述，当α,β-不饱和酰胺为所需产物时，β内酯转化可在多个温度和压力范围内操作。一些反应为放热的且因此可使用较低温度，以及足够热量转移以控制反应温度。如上文所述，当α,β-不饱和酰胺为所需产物时，β内酯转化可在多个温度和压力范围内操作。在某些实施例中，温度可介于约0℃至约300℃范围内。在某些实施例中，温度介于约0℃至50℃范围内。在某些实施例中，温度介于约0℃至100℃范围内。在某些实施例中，温度介于约0℃至150℃范围内。在某些实施例中，温度介于约0℃至200℃范围内。在某些实施例中，温度介于约50℃至100℃范围内。在某些实施例中，温度介于约50℃至150℃范围内。在某些实施例中，温度介于约50℃至200℃范围内。在某些实施例中，温度介于约100℃至150℃范围内。在某些实施例中，温度介于约100℃至200℃范围内。在某些实施例中，温度介于约100℃至250℃范围内。在某些实施例中，温度介于约150℃至250℃范围内。在某些实施例中，温度介于约150℃至300℃范围内。在某些实施例中，温度介于约200℃至300℃范围内。
在某些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约500大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约10大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约10大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约10大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约10大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约50大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约50大气压至约200大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约100大气压至约200大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约100大气压至约250大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约200大气压至约300大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约200大气压至约500大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约250大气压至约500大气压(绝对)范围内。
在一些实施例中，用于将β内酯转化成αβ不饱和酰胺的所提供方法和系统中的压力小于约5大气压(绝对)。在一些实施例中，用于所提供方法和系统中的压力小于约1大气压(绝对)。在一些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.1大气压至约0.8大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.1大气压至约0.5大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约0.1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.4大气压至约1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.05大气压至约0.1大气压(绝对)范围内。
自β内酯产生α,β-不饱和酰胺的方法描述于美国专利第2,548,155号中。
内酯至聚合物
在某些实施例中，将来自羰基化的β内酯进料至下文更详细描述的包含聚合催化剂的后续阶段。此提供产生生物可降解聚酯(例如聚(3-羟基丁酸酯)(P-3HB)和聚丙内酯(PPL))的机会而无需处置和运输β内酯。
在β内酯转化包含聚合β内酯的某些实施例中，所述步骤包括使β内酯与聚合催化剂、任选地在一或多种溶剂存在下接触。适宜溶剂可包括例如烃、醚、酯、酮、腈、酰胺、砜、卤化烃等。在某些实施例中，溶剂经选择使得所形成聚合物可溶于反应介质中。
在β内酯转化包含聚合β内酯以形成聚酯的某些实施例中，所述步骤包含连续聚合。所述连续聚合可在连续搅拌罐反应器或塞流反应器中实施，使得聚合物或聚合物溶液是以与其形成基本上相同的速率抽取。将内酯聚合成聚酯可用多种聚合引发剂来进行，所述聚合引发剂尤其包括例如醇、胺、多元醇、聚胺和二醇。另外，可将多种催化剂用于聚合反应中，包括(但不限于)金属(例如，锂、钠、钾、镁、钙、锌、铝、钛、钴等)、金属氧化物、碱金属和碱土金属的碳酸盐、各种金属的硼酸盐、硅酸盐。在一些变化形式中，可用于聚合反应中的催化剂包括例如金属(例如，锂、钠、钾、镁、钙、锌、铝、钛、钴等)、金属氧化物、碱金属和碱土金属的盐(例如碳酸盐、硼酸盐、氢氧化物、醇盐和羧酸盐)和其它金属的硼酸盐、硅酸盐或盐。
美国专利第3,169,945号和第3,678,069号描述自β内酯产生聚酯的方法。
聚合催化剂
已知许多催化剂用于内酯(例如己内酯和β内酯)的开环聚合。可采用任一所述催化剂。
适于本文所揭示方法的开环聚合的催化剂揭示于例如：美国化学学会杂志(Journal of the American Chemical Society)(2002),124(51),15239-15248大分子(Macromolecules)，第24卷，第20期，第5732-5733页，聚合物科学杂志(Journal ofPolymer Science)，第A-1篇，第9卷，第10期，第2775-2787页；井上明久(Inoue),S.、Y.友井(Tomoi)、T.鹤田(Tsuruta)和J.古河(Furukawa)；大分子，第26卷，第20期，第5533-5534页；大分子，第23卷，第13期，第3206-3212页；聚合物预印本(Polymer Preprints)(1999),40(1),508-509；大分子，第21卷，第9期，第2657-2668页；和有机金属化学杂志(Journal ofOrganometallic Chemistry)，第341卷，第1-3期，第83-9页；和美国专利第3,678,069号、第3,169,945号、第6,133,402号；第5,648,452号；第6,316,590号；第6,538,101号；和第6,608,170号。
在某些实施例中，适宜催化剂包括金属离子或有机阳离子的羧酸盐。在某些实施例中，羧酸盐并非碳酸盐。
在某些实施例中，聚合催化剂是以高达约1:100,000聚合催化剂:BPL的摩尔比与BPL组合。在某些实施例中，比率为约1:100,000至约25:100聚合催化剂:BPL。在某些实施例中，聚合催化剂是以约1:50,000聚合催化剂:BPL至约1:25,000聚合催化剂:BPL的摩尔比与BPL组合。在某些实施例中，聚合催化剂是以约1:25,000聚合催化剂:BPL至约1:10,000聚合催化剂:BPL的摩尔比与BPL组合。在某些实施例中，聚合催化剂是以约1:20,000聚合催化剂:BPL至约1:10,000聚合催化剂:BPL的摩尔比与BPL组合。在某些实施例中，聚合催化剂是以约1:15,000聚合催化剂:BPL至约1:5,000聚合催化剂:BPL的摩尔比与BPL组合。在某些实施例中，聚合催化剂是以约1:5,000聚合催化剂:BPL至约1:1,000聚合催化剂:BPL的摩尔比与BPL组合。在某些实施例中，聚合催化剂是以约1:2,000聚合催化剂:BPL至约1:500聚合催化剂:BPL的摩尔比与BPL组合。在某些实施例中，聚合催化剂是以约1:1,000聚合催化剂:BPL至约1:200聚合催化剂:BPL的摩尔比与BPL组合。在某些实施例中，聚合催化剂是以约1:500聚合催化剂:BPL至约1:100聚合催化剂:BPL的摩尔比与BPL组合。在某些实施例中，聚合催化剂:BPL的摩尔比为约1:50,000、1:25,000、1:15,000、1:10,000、1:5,000、1:1,000、1:500、1:250或包括这些值中的任两者的范围。在某些实施例中，聚合催化剂是以约1:100聚合催化剂:BPL至约25:100聚合催化剂:BPL的摩尔比与BPL组合。在某些实施例中，聚合催化剂:BPL的摩尔比为约1:100、5:100、10:100、15:100、20:100、25:100或包括这些值中的任两者的范围。
在某些实施例中，如果聚合催化剂包含羧酸盐，那么所述羧酸盐具有一定结构使得在引发BPL的聚合后产生的聚合物链具有丙烯酸盐链末端。在某些实施例中，聚合催化剂上的羧酸根离子呈用于聚合工艺中的链转移剂(CTA)的阴离子形式。
在某些实施例中，聚合催化剂的羧酸盐为化合物的丙烯酸盐(即，阴离子形式)
Figure BDA0001421995720000551
或这些盐中的任两者或更多者的混合物，其中p为0至9。在某些实施例中，p为0至5。在某些实施例中，聚合催化剂的羧酸盐为丙烯酸盐(即，其中p＝0的上文化合物的丙烯酸盐)。
在某些实施例中，聚合催化剂的羧酸盐为丙烯酸二聚体
Figure BDA0001421995720000552
的盐。在某些实施例中，聚合催化剂的羧酸盐为丙烯酸三聚体
Figure BDA0001421995720000553
的盐。
在某些实施例中，如果聚合催化剂包含羧酸盐，那么所述羧酸盐呈C1-40羧酸的阴离子形式。在某些实施例中，羧酸盐可为聚羧酸(例如具有两个或更多个羧酸基团的化合物)的盐。在某些实施例中，羧酸盐包含C1-20羧酸的阴离子。在某些实施例中，羧酸盐包含C1-12羧酸的阴离子。在某些实施例中，羧酸盐包含C1-8羧酸的阴离子。在某些实施例中，羧酸盐包含C1-4羧酸的阴离子。在某些实施例中，羧酸盐包含任选地经取代苯甲酸的阴离子。在某些实施例中，羧酸盐选自由以下组成的群组：甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐、戊酸盐、丁酸盐、C5-10脂肪族羧酸盐和C10-20脂肪族羧酸盐。
如所述，在某些实施例中，聚合催化剂包含有机阳离子的羧酸盐。在某些实施例中，聚合催化剂包含阳离子的羧酸盐，其中正电荷至少部分位于氮、硫或磷原子上。在某些实施例中，聚合催化剂包含氮阳离子的羧酸盐。在某些实施例中，聚合催化剂包含选自由以下组成的群组的阳离子的羧酸盐：铵、脒、鈲、氮杂环的阳离子形式和这些阳离子中两者或更多者的任何组合。在某些实施例中，聚合催化剂包含磷阳离子的羧酸盐。在某些实施例中，聚合催化剂包含选自由以下组成的群组的阳离子的羧酸盐：鏻和膦腈鎓。在某些实施例中，聚合催化剂包含含硫阳离子的羧酸盐。在某些实施例中，聚合催化剂包含锍盐。
在某些实施例中，聚合催化剂包含金属的羧酸盐。在某些实施例中，聚合催化剂包含碱金属或碱土金属的羧酸盐。在某些实施例中，聚合催化剂包含碱金属的羧酸盐。在某些实施例中，聚合催化剂包含钠或钾的羧酸盐。在某些实施例中，聚合催化剂包含钠的羧酸盐。
在某些实施例中，聚合催化剂包含质子化胺：
Figure BDA0001421995720000561
的羧酸盐，其中：
每一R1和R2独立地为氢或选自由以下组成的群组的任选地经取代基团：C1-20脂肪族；C1-20杂脂肪族；3至8元饱和或部分不饱和单环碳环；7至14元饱和或部分不饱和多环碳环；具有1-4个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的5至6元单环杂芳基环；具有1-5个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的8至14元多环杂芳基环；具有1-3个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的3至8元饱和或部分不饱和单环杂环；具有1-5个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的6至14元饱和或部分不饱和多环杂环；苯基；或8至14元多环芳基环；其中R1和R2可与中间原子一起形成一或多个任选地经取代的任选地含有一或多个其它杂原子的环；
每一R3独立地为氢或选自由以下组成的群组的任选地经取代基团：C1-20脂肪族；C1-20杂脂肪族；3至8元饱和或部分不饱和单环碳环；7至14元饱和或部分不饱和多环碳环；具有1-4个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的5至6元单环杂芳基环；具有1-5个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的8至14元多环杂芳基环；具有1-3个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的3至8元饱和或部分不饱和单环杂环；具有1-5个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的6至14元饱和或部分不饱和多环杂环；苯基；或8至14元多环芳基环；其中R3基团可与R1或R2基团一起形成一或多个任选地经取代环。
在聚合催化剂包含质子化胺的羧酸盐的某些实施例中，所述质子化胺选自由以下组成的群组：
Figure BDA0001421995720000571
在某些实施例中，聚合催化剂包含季铵盐：
Figure BDA0001421995720000572
的羧酸盐，其中：
每一R1、R2和R3如上文所述；且
每一R4独立地为氢或选自由以下组成的群组的任选地经取代基团：C1-20脂肪族；C1-20杂脂肪族；3至8元饱和或部分不饱和单环碳环；7至14元饱和或部分不饱和多环碳环；具有1-4个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的5至6元单环杂芳基环；具有1-5个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的8至14元多环杂芳基环；具有1-3个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的3至8元饱和或部分不饱和单环杂环；具有1-5个独立地选自氮、氧或硫的杂原子的6至14元饱和或部分不饱和多环杂环；苯基；或8至14元多环芳基环；其中R4基团可与R1、R2或R3基团一起形成一或多个任选地经取代的环。
在某些实施例中，聚合催化剂包含鈲基的羧酸盐：
Figure BDA0001421995720000573
其中每一R1和R2独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。在某些实施例中，每一R1和R2独立地为氢或C1-20脂肪族基团。在某些实施例中，每一R1和R2独立地为氢或C1-12脂肪族基团。在某些实施例中，每一R1和R2独立地为氢或C1-20杂脂肪族基团。在某些实施例中，每一R1和R2独立地为氢或苯基。在某些实施例中，每一R1和R2独立地为氢或8至10元芳基。在某些实施例中，每一R1和R2独立地为氢或5至10元杂芳基。在某些实施例中，每一R1和R2独立地为氢或3至7元杂环。在某些实施例中，R1和R2中的一或多个为任选地经取代的C1-12脂肪族基团。
在某些实施例中，任两个或更多个R1或R2基团与中间原子一起形成一或多个任选地经取代的碳环、杂环、芳基或杂芳基环。在某些实施例中，R1和R2基团一起形成任选地经取代的5元或6元环。在某些实施例中，三个或更多个R1和/或R2基团一起形成任选地经取代的稠合环系统。
在某些实施例中，R1和R2基团与中间原子一起形成选自以下的化合物：
Figure BDA0001421995720000581
或
Figure BDA0001421995720000582
其中每一R1和R2独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述，且环G为任选地经取代的5至7元饱和或部分不饱和杂环。
应了解，当鈲阳离子绘示为
Figure BDA0001421995720000583
时，本发明预期且涵盖所有所述共振形式。例如，所述基团还可绘示为
Figure BDA0001421995720000584
在具体实施例中，鈲阳离子选自由以下组成的群组：
Figure BDA0001421995720000591
在某些实施例中，聚合催化剂包含锍基或鉮基(例如
Figure BDA0001421995720000592
)的羧酸盐，其中R1、R2和R3中的每一者如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。
在具体实施例中，鉮阳离子选自由以下组成的群组：
Figure BDA0001421995720000593
在某些实施例中，聚合催化剂包含任选地经取代含氮杂环的羧酸盐。在某些实施例中，含氮杂环是芳香族杂环。在某些实施例中，任选地经取代的含氮杂环选自由以下组成的群组：吡啶、咪唑、吡咯烷、吡唑、喹啉、噻唑、二噻唑、噁唑、三唑、吡唑(pyrazolem)、异噁唑、异噻唑、四唑、吡嗪、噻嗪和三嗪。
在某些实施例中，含氮杂环包括季铵化氮原子。在某些实施例中，含氮杂环包括亚铵部分，例如
Figure BDA0001421995720000594
在某些实施例中，任选地经取代的含氮杂环选自由以下组成的群组：吡啶鎓、咪唑鎓、吡咯烷鎓、吡唑鎓、喹啉鎓、噻唑鎓、二噻唑鎓、噁唑鎓、三唑鎓、异噁唑鎓、异噻唑鎓、四唑鎓、吡嗪鎓、噻嗪鎓和三嗪鎓。
在某些实施例中，含氮杂环通过环氮原子连接至金属络合物。在某些实施例中，所附接的环氮由此季铵化，且在某些实施例中，与金属络合物的连接代替N-H键且氮原子由此保持中性。在某些实施例中，任选地经取代的N-连接含氮杂环是吡啶鎓衍生物。在某些实施例中，任选地经取代的N-连接含氮杂环是咪唑鎓衍生物。在某些实施例中，任选地经取代的N-连接含氮杂环是噻唑鎓衍生物。在某些实施例中，任选地经取代的N-连接含氮杂环是吡啶鎓衍生物。
在某些实施例中，聚合催化剂包含
Figure BDA0001421995720000601
的羧酸盐。在某些实施例中，环A为任选地经取代的5至10元杂芳基。在某些实施例中，环A为任选地经取代的6元杂芳基。在某些实施例中，环A为稠合杂环的环。在某些实施例中，环A为任选地经取代的吡啶基。
在具体实施例中，含氮杂环阳离子选自由以下组成的群组：
Figure BDA0001421995720000602
在某些实施例中，聚合催化剂包含
Figure BDA0001421995720000603
的羧酸盐，其中每一R1、R2和R3独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。
在某些实施例中，聚合催化剂包含
Figure BDA0001421995720000611
的羧酸盐，其中每一R1和R2独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。
在某些实施例中，聚合催化剂包含
Figure BDA0001421995720000612
的羧酸盐，其中每一R1、R2和R3独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。
在某些实施例中，聚合催化剂包含
Figure BDA0001421995720000613
的羧酸盐，其中R1、R2、R6和R7中的每一者如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。
在某些实施例中，R6和R7各自独立地为选自由以下组成的群组的任选地经取代基团：C1-20脂肪族；C1-20杂脂肪族；苯基和8-10元芳基。在某些实施例中，R6和R7各自独立地为任选地经取代的C1-20脂肪族基团。在某些实施例中，R6和R7各自独立地为任选地经取代的具有的C1-20杂脂肪族。在某些实施例中，R6和R7各自独立地为任选地经取代的苯基或8-10元芳基。在某些实施例中，R6和R7各自独立地为任选地经取代的5至10元杂芳基。在某些实施例中，R6和R7可与中间原子一起形成一或多个选自由以下组成的群组的环：任选地经取代的C3-C14碳环、任选地经取代的C3-C14杂环、任选地经取代的C6-C10芳基和任选地经取代的5至10元杂芳基。在某些实施例中，R6和R7各自独立地为任选地经取代的C1-6脂肪族基团。在某些实施例中，每次出现的R6和R7独立地为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基或苄基。在某些实施例中，每次出现的R6和R7独立地为全氟基。在某些实施例中，每次出现的R6和R7独立地为-CF2CF3。
在某些实施例中，聚合催化剂包含
Figure BDA0001421995720000614
的羧酸盐，其中每一R1和R2独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。
在某些实施例中，聚合催化剂包含
Figure BDA0001421995720000615
的羧酸盐，其中每一R1、R2和R3独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。
在某些实施例中，阳离子是
Figure BDA0001421995720000621
Figure BDA0001421995720000622
其中每一R1和R2独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。
在某些实施例中，聚合催化剂包含
Figure BDA0001421995720000623
的羧酸盐，其中每一R1和R2独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。
在某些实施例中，聚合催化剂包含
Figure BDA0001421995720000624
的羧酸盐，其中每一R1、R2和R3独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。
在某些实施例中，聚合催化剂包含
Figure BDA0001421995720000625
的羧酸盐，其中每一R1和R2独立地如上文所定义且如本文类别和子类中所描述。在某些实施例中，适宜催化剂包括过渡金属化合物。在某些实施例中，适宜催化剂包括酸催化剂。在某些实施例中，催化剂为多相催化剂。
在某些实施例中，将任一前述阳离子官能基附接至固体载体。适宜固体载体的实例包括聚合固体(例如聚合物珠粒、膜、纤维、织物、粒子等)以及无机固体(例如粘土、硅石、矾土、硅藻土、陶瓷、金属氧化物、矿物纤维珠粒或粒子等)。所述支撑的阳离子官能基的具体实例包括经铵基官能化的聚苯乙烯树脂珠粒、经鏻基官能化的聚苯乙烯树脂珠粒和经鈲基官能化的聚苯乙烯树脂珠粒。所述支撑的阳离子官能基的具体实例包括经铵基官能化的硅石粒子、经鏻基官能化的矾土粒子和经鈲基官能化的陶瓷珠粒。在某些实施例中，聚合催化剂包含任一前述支撑的固体阳离子官能基的羧酸盐。在某些实施例中，聚合催化剂包含任一前述固体支撑的阳离子官能基的丙烯酸盐。
在某些实施例中，聚合催化剂包含阳离子固体，其中阳离子包含金属原子。在某些实施例中，聚合催化剂包含任一前述支撑的固体阳离子金属原子的羧酸盐。在某些实施例中，聚合催化剂包含任一前述支撑的固体阳离子金属原子的丙烯酸盐。
在某些实施例中，聚合催化剂为以下化合物的羧酸盐：
Figure BDA0001421995720000631
其中p为0至9且Ra为非挥发性部分。如本文所用术语“非挥发性部分”是指羧酸盐可附接且使羧酸盐(例如，当p＝0时)对热解条件为非挥发性的部分或材料。在某些实施例中，非挥发性部分选自由以下组成的群组：玻璃表面、硅石表面、塑料表面、包括沸石的金属表面、含有金属性或化学涂层的表面、膜(例如，尼龙、聚砜、硅石)、微珠(例如，胶乳、聚苯乙烯或其它聚合物)和多孔聚合物基质(例如，聚丙烯酰胺、多糖、聚甲基丙烯酸酯)。在某些实施例中，非挥发性部分的分子量高于100g/mol、200g/mol、500g/mol或1000g/mol。在某些实施例中，非挥发性部分是固定床或填充床系统的一部分。在某些实施例中，非挥发性部分是包含团粒(例如，沸石)的固定床或填充床系统的一部分。
在某些实施例中，p为0至5。在某些实施例中，聚合催化剂的羧酸盐为丙烯酸盐(即，其中p＝0的上文化合物的丙烯酸盐)。
在某些实施例中，适宜羧酸盐催化剂是多相催化剂。在某些实施例中，在移除所有其它产物、中间体、起始材料、副产物和其它反应组分后，适宜羧酸盐催化剂将作为盐或熔体保留在反应区中。在某些实施例中，在移除所有AA产物流后，适宜羧酸盐催化剂(即上文化合物，其中p为0至9)将作为盐或熔体保留在反应区中。
在某些实施例中，将催化剂再循环以进一步用于反应区中。在某些实施例中，将盐或熔体催化剂再循环至反应区。在某些实施例中，所提供方法进一步包含将均相催化剂的再循环流抽取至反应区。在某些实施例中，所述再循环流包含高沸点溶剂，其中所述溶剂的沸点高于PPL的热解温度，并且催化剂在热解期间保留在高沸点溶剂中，而所抽取产物流为气态。
BPL至AA
在一些实施例中，在不分离中间体PPL的情况下将BPL转化成AA(包括例如GAA)，其中通过BPL的聚合形成的PPL在相同反应区中通过热解同时转化成AA(包括例如GAA)(例如，“一锅(one-pot)”法)。在某些实施例中，将含有BPL至PPL的反应的反应区维持在等于或高于PPL的热解温度的温度下，使得PPL的热分解产生AA。不希望受限于任何特定理论，人们认为，在所述实施例中，在BPL与AA反应开始聚合物链时，热分解将使聚合物降解至AA。
将BPL一锅式转化成AA可在多个温度和压力范围内操作。在某些实施例中，温度可介于约150℃至约300℃范围内。在某些实施例中，温度介于约150℃至约200℃范围内。在某些实施例中，温度介于约150℃至约250℃范围内。在某些实施例中，温度介于约175℃至约300℃范围内。在一些实施例中，温度介于约200℃至约250℃范围内。在某些实施例中，温度介于约225℃至约275℃范围内。在某些实施例中，温度介于约250℃至约300℃范围内。在某些实施例中，温度介于约200℃至约300℃范围内。
在某些实施例中，用于所提供方法和系统中的压力可介于约0.01大气压至约500大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约10大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约10大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约10大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约10大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约50大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约50大气压至约200大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约100大气压至约200大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约100大气压至约250大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约200大气压至约300大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约200大气压至约500大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约250大气压至约500大气压(绝对)范围内。
在一些实施例中，用于将BPL转化成AA的所提供方法和系统中的压力小于约5大气压(绝对)。在一些实施例中，用于所提供方法和系统中的压力小于约1大气压(绝对)。在一些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.1大气压至约0.8大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.1大气压至约0.5大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约0.1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.4大气压至约1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.05大气压至约0.1大气压(绝对)范围内。
PPL至AA
在至少一个C3反应器产生PPL的一些实施例中，将所得PPL流的至少一部分进料至将其转化成AA(包括例如GAA)的另一C3反应器。在某些实施例中，将PPL转化成AA的反应区维持在等于或高于PPL的热解温度的温度下，使得PPL的热分解产生AA。
将PPL转化成AA可在多个温度和压力范围内操作。在某些实施例中，温度可介于约150℃至约300℃范围内。在某些实施例中，温度介于约150℃至约200℃范围内。在某些实施例中，温度介于约150℃至约250℃范围内。在某些实施例中，温度介于约175℃至约300℃范围内。在一些实施例中，温度介于约200℃至约250℃范围内。在某些实施例中，温度介于约225℃至约275℃范围内。在某些实施例中，温度介于约250℃至约300℃范围内。在某些实施例中，温度介于约200℃至约300℃范围内。
在某些实施例中，用于将PPL转化成AA的所提供方法和系统中的压力可介于约0.01大气压至约500大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约10大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约10大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约1大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约10大气压至约50大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约10大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约50大气压至约100大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约50大气压至约200大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约100大气压至约200大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约100大气压至约250大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约200大气压至约300大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约200大气压至约500大气压(绝对)范围内。在某些实施例中，压力可介于约250大气压至约500大气压(绝对)范围内。
在一些实施例中，用于将PPL转化成AA的所提供方法和系统中的压力小于约5大气压(绝对)。在一些实施例中，用于所提供方法和系统中的压力小于约1大气压(绝对)。在一些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.1大气压至约0.8大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.1大气压至约0.5大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.01大气压至约0.1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.4大气压至约1大气压(绝对)范围内。在一些实施例中，压力可介于约0.05大气压至约0.1大气压(绝对)范围内。
内酯至C4产物
在某些实施例中，所揭示系统包含第一C4反应器，其包含由来自中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口。第一C4反应器将β内酯(例如BPL)转化成第一C4产物。在某些实施例中，第一C4产物是琥珀酸酐(SA)。
在某些实施例中，第一C4产物是SA，且所述系统进一步包含第二C4反应器，其包含由第一C4反应器的包含SA的出口流进料的入口、将至少一些SA转化成第二C4产物的第二C4反应区和提供包含第二C4产物的出口流的出口。
在某些实施例中，第二C4产物是琥珀酸、1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)。
在某些实施例中，第一C4产物是如下文所显示第二羰基化反应的结果，其中环氧化物是EO且两步羰基化C4产物是SA：
Figure BDA0001421995720000661
此为逐步序列，通过所述序列将2当量的CO添加至EO中以首先产生C3BPL，随后第二次插入CO以产生C4SA。在某些实施例中，两步序列是在不同反应器中逐步实施，其中中心反应器接收包含EO和CO的反应流并将其转化成BPL，且第一C4反应器是不同于中心反应器的反应容器；其接收包含BPL和额外CO的反应流并将其转化成第一C4产物SA。
在其它实施例中，两步序列是在单一反应容器中以一锅式序列实施，其中中心反应器接收包含EO和CO的入口流并将其转化成BPL。在此情况下，当中心反应器接收额外CO且将BPL转化成第一C4产物SA时变成第一C4反应区。
在某些实施例中，两步羰基化反应产生以下总反应：
Figure BDA0001421995720000671
其中R1选自由-H和C1-6脂肪族基团组成的群组。
在某些实施例中，两步羰基化反应产生以下总反应，其中环氧化物是环氧丙烷且羰基化产物是甲基琥珀酸酐：
Figure BDA0001421995720000672
适于实现上述反应的催化剂和反应条件描述于本文中且揭示于公开的PCT申请案WO2012/030619和WO2013/122905以及美国专利第8,481,756号中。
琥珀酸酐至THF、GBL和BDO
同样，在某些实施例中，所述系统可包括将BPL转化成SA的第一C4反应器，其中所述系统进一步包含接收来自第一C4反应区的包含琥珀酸酐的入口流并将其转化成第二C4产物(例如1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL))的第二C4反应区。
在所述系统的一些实施例中，产生初始C3和/或C4产物的C3和/或C4反应区可与后续下游C3和/或C4反应区平行配置以将初始C3和/或C4产物转化成后续C3和/或C4产物。例如，在某些实施例中，所述系统可包括将BPL转化成PPL的第一C3反应区，其中所述系统进一步包含接收来自第一C3反应区的包含PPL的反应流并将其转化成第三C3产物(例如AA)的第三C3反应区。
大规模AA生产
在另一方面中提供生产AA的系统，例如AA生产设备，其中所述系统是以约200千吨/年(kta)至约1,000千吨/年(kta)的速率生产AA。目前，化学设备自基于丙烯的原料生成约160kta AA。不受限于理论，所揭示系统能够自基于乙烯的原料生产较大AA输出。在某些实施例中，所述系统自乙烯生产AA。在某些实施例中，AA为粗制AA。在某些实施例中，AA为冰晶级AA。在一些实施例中，AA基本上不含丙烯氧化的产物或副产物。在一些实施例中，AA基本上不含醛杂质。在一些实施例中，AA基本上不含稳定剂。在一些实施例中，AA基本上不含自由基聚合抑制剂。在一些实施例中，AA基本上不含消泡剂。
具体来说，所揭示系统包括将乙烯氧化成EO的反应器、用CO羰基化EO以产生BPL的反应器和任选地通过PPL将BPL转化成AA的反应器。
在某些实施例中，所述系统是以下列速率生产AA：约200kta、250kta、300kta、350kta、400kta、450kta、500kta、550kta、600kta、650kta、700kta、750kta、800kta、850kta、900kta、950kta、1,000kta或在包括这些值中的任两者的范围内。
在某些实施例中，所述系统包含
氧化反应器，其包含由乙烯进料的入口、将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)的氧化反应区和提供包含EO的出口流的出口，所述包含EO的出口流进料至中心反应器的入口，
中心反应器，其包含由来自氧化反应器的包含EO的出口流和一氧化碳(CO)源进料的入口、将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)的中心反应区和提供包含BPL的出口流的出口，
以下中的一或多者：
(i)第一C3反应器，其包含由中心反应器的包含BPL的出口流进料的入口、将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)的第一C3反应区和提供包含PPL的出口流的出口；和第二C3反应器，其包含由第一C3反应器的包含PPL的出口流进料的入口、将至少一些PPL转化成AA的第二C3反应区和提供包含AA的出口流的出口，和
(ii)第三C3反应器，其包含由中心反应器的包含BPL的出口流进料的入口、将至少一些BPL转化成除PPL或AA外的第二C3产物的第三C3反应区和提供包含第二C3产物的出口流的出口，和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、AA和任选地PPL和任何其它C3产物的产生。
在一些变化形式中提供自乙烯生产AA的系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的出口流，且将包含EO的出口流进料至中心反应器的入口；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的出口流的EO和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的出口流；
(i)或(ii)中的一者或两者：
(i)第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含BPL的出口流，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的出口流，和
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收第一C3反应器的包含PPL的出口流，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些PPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的出口流，和
(ii)第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含BPL的出口流，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的出口流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、AA和任选地PPL和任何产物的产生。
在一个实施例中，(i)或(ii)中的一者或两者是(i)。因此，在一种变化形式中提供自乙烯生产AA的系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的出口流，且将包含EO的出口流进料至中心反应器的入口；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的包含EO的出口流和CO源，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的出口流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含BPL的出口流，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的出口流，和
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收第一C3反应器的包含PPL的出口流，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些PPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的出口流，和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL和AA的产生。
在一个实施例中，(i)或(ii)中的一者或两者是(ii)。因此，在一种变化形式中提供自乙烯生产AA的系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的出口流，且将包含EO的出口流进料至中心反应器的入口；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的包含EO的出口流和CO源，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的出口流；
C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含BPL的出口流，
C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的出口流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL和AA的产生。
在某些实施例中，所述系统进一步包含以下中的一或多者：
(iv)第四C3反应器，其包含由中心反应器的包含BPL的出口流进料的入口、将至少一些BPL转化成除丙烯酸外的C3产物的第四C3反应区和提供包含除丙烯酸外的C3产物的出口流的出口，和
(v)第一C4反应器，其包含由中心反应器的包含BPL的出口流进料的入口、将至少一些BPL转化成第一C4产物的第一C4反应区和提供包含第一C4产物的出口流的出口。
在一些实施例中，所述系统进一步包含(iv)或(v)中的一者或两者：
(iv)第四C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含BPL的出口流，
第四C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成除丙烯酸外的C3产物，和
出口，其经配置以提供包含除丙烯酸外的C3产物的出口流，和
(v)第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含BPL的出口流，
第一C4反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成第一C4产物，和
出口，其经配置以提供包含第一C4产物的出口流。
在某些实施例中，(iv)或(v)中的一者或两者是(iv)。因此，在某些变化形式中，所述系统进一步包含：
另一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含BPL的出口流，
另一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成除丙烯酸外的C3产物，和
出口，其经配置以提供包含除丙烯酸外的C3产物的出口流。
在某些实施例中，(iv)或(v)中的一者或两者是(v)。因此，在某些变化形式中，所述系统进一步包含：
C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含BPL的出口流，
C4反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成第一C4产物，和
出口，其经配置以提供包含第一C4产物的出口流。
在另一方面中提供在单一集成系统自乙烯生产丙烯酸(AA)的方法，所述方法包含：
将乙烯提供至氧化反应器以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，
将EO提供至中心反应器以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，
和以下提供步骤中的至少一者：
将BPL提供至第一反应器以将至少一些BPL转化成AA，和
将BPL提供至反应器以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
以约200千吨/年(kta)至约800千吨/年(kta)的速率分离丙烯酸。
在一些变化形式中提供在单一集成系统中自乙烯生产丙烯酸(AA)的方法，所述方法包含：
将乙烯提供至氧化反应器以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)；
将EO提供至中心反应器以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)；
和(i)和(ii)中的至少一者或两者：
(i)将BPL提供至第一反应器以将至少一些BPL转化成AA，和
(ii)将BPL提供至反应器以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)。
在前述方法的某些变化形式中，将BPL提供至第一反应器以转化至少一些BPL，且所述方法进一步包含以约200千吨/年(kta)至约800千吨/年(kta)的速率分离丙烯酸。
在一个实施例中，(i)和(ii)中的至少一者或两者是(i)。因此，在一种变化形式中提供在单一集成系统中自乙烯生产丙烯酸(AA)的方法，所述方法包含：
将乙烯提供至氧化反应器以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)；
将EO提供至中心反应器以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)；和
将BPL提供至第一反应器以将至少一些BPL转化成AA；和
任选地以约200千吨/年(kta)至约800千吨/年(kta)的速率分离丙烯酸。
在另一实施例中，(i)和(ii)中的至少一者或两者是(ii)。因此，在一种变化形式中提供在单一集成系统中自乙烯生产丙烯酸(AA)的方法，所述方法包含：
将乙烯提供至氧化反应器以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)；
将EO提供至中心反应器以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)；和
将BPL提供至反应器以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)。
在另一实施例中，(i)和(ii)中的至少一者或两者是(i)和(ii)二者。因此，在另一变化形式中提供在单一集成系统中自乙烯生产丙烯酸(AA)的方法，所述方法包含：
将乙烯提供至氧化反应器以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)；
将EO提供至中心反应器以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)；
将BPL提供至第一反应器以将至少一些BPL转化成AA；和
将BPL提供至反应器以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)；和
任选地以约200千吨/年(kta)至约800千吨/年(kta)的速率分离丙烯酸。
如本文所用术语“集成系统”意指局限于单一地理位置且包含一系列邻近反应器或系统组件的单一系统，例如化学设备。集成系统可自单一前体(例如环氧化物或内酯)生产多种产物。
所列举实施例
以下所列举实施例代表本发明的一些方面。
1.一种用于生产化学品的系统，其包含：
中心反应器，其包含由环氧化物源和一氧化碳(CO)源进料的入口、将至少一些环氧化物转化成β内酯的中心反应区和提供包含β内酯的出口流的出口，
以下中的两者或更多者：
(i)第一C3反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第一C3产物的第一C3反应区和提供包含第一C3产物的出口流的出口，
(ii)第二C3反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第二C3产物的第二C3反应区和提供包含第二C3产物的出口流的出口，和
(iii)第一C4反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第一C4产物的第一C4反应区和提供包含第一C4产物的出口流的出口，和
控制器，其用于独立地调节β内酯和每一产物的产生，
条件是第一C3产物不同于第二C3产物。
2.根据实施例1所述的系统，其包含第一C3反应器和第二C3反应器。
3.根据实施例1所述的系统，其包含第一C3反应器和第一C4反应器。
4.根据实施例1所述的系统，其中环氧化物是环氧乙烷(EO)且β内酯是β丙内酯(BPL)。
5.根据实施例4所述的系统，其进一步包含氧化反应器，其包含由乙烯进料的入口、将至少一些乙烯转化成EO的氧化反应区和提供包含EO的出口流的出口，所述包含EO的出口流进料至中心反应器的入口。
6.根据实施例1所述的系统，其中第一C3产物和第二C3产物独立地选自α,β-不饱和酸、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、聚合物和1,3-丙二醇(PDO)。
7.根据实施例6所述的系统，其中第一C3产物是聚丙内酯(PPL)。
8.根据实施例6所述的系统，其中第一C3产物是丙烯酸。
9.根据实施例1所述的系统，其中第一C3产物是PPL，且所述系统进一步包含第三C3反应器，其包含由第一C3反应器的包含PPL的出口流进料的入口、将至少一些PPL转化成第三C3产物的第三C3反应区和提供包含第三C3产物的出口流的出口。
10.根据实施例1所述的系统，其中第三C3产物是丙烯酸。
11.根据实施例1所述的系统，其中第一C4产物是琥珀酸酐。
12.根据实施例1所述的系统，其中第一C4产物是琥珀酸酐，且所述系统进一步包含第二C4反应器，其包含由第一C4反应器的包含琥珀酸酐的出口流进料的入口、将至少一些琥珀酸酐转化成第二C4产物的第二C4反应区和提供包含第二C4产物的出口流的出口。
13.根据实施例12所述的系统，其中第二C4产物是琥珀酸、1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)。
14.一种用于生产丙烯酸(AA)的系统，其中所述系统是以约200千吨/年(kta)至约800千吨/年(kta)生产AA。
15.根据实施例14所述的系统，其中所述系统自乙烯生产AA。
16.根据实施例15所述的系统，其包含：
氧化反应器，其包含由乙烯进料的入口、将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)的氧化反应区和提供包含EO的出口流的出口，所述包含EO的出口流进料至中心反应器的入口，
中心反应器，其包含由来自氧化反应器的包含EO的出口流和一氧化碳(CO)源进料的入口、将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)的中心反应区和提供包含BPL的出口流的出口，
以下中的一或多者：
(i)第一C3反应器，其包含由中心反应器的包含BPL的出口流进料的入口、将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)的第一C3反应区和提供包含PPL的出口流的出口；和第三C3反应器，其包含由第一C3反应器的包含PPL的出口流进料的入口、将至少一些PPL转化成AA的第三C3反应区和提供包含AA出口流的出口，和
(iii)第二C3反应器，其包含由中心反应器的包含BPL的出口流进料的入口、将至少一些BPL转化成AA的第二C3反应区和提供包含AA的出口流的出口，和控制器，其用于独立地调节EO、BPL、AA和任选地PPL和任何产物的产生。
17.根据实施例16所述的系统，其进一步包含以下中的一或多者：
(iv)第四C3反应器，其包含由中心反应器的包含BPL的出口流进料的入口、将至少一些BPL转化成除丙烯酸外的C3产物的第四C3反应区和提供包含除丙烯酸外的C3产物的出口流的出口，和
(v)第一C4反应器，其包含由中心反应器的包含BPL的出口流进料的入口、将至少一些BPL转化成第一C4产物的第一C4反应区和提供包含第一C4产物的出口流的出口。
18.一种方法，其中所述方法用于在集成系统内将环氧化物转化成以下中的两者或更多者：第一C3产物、第二C3产物和第一C4产物，所述方法包含：
将包含环氧化物和一氧化碳(CO)的入口流提供至集成系统的中心反应器；
使入口流与羰基化催化剂在中心反应区中接触以实现所提供环氧化物的至少一部分转化成β内酯；
将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至以下中的两者或更多者：
(i)第一C3反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第一C3产物的第一C3反应区和可获得包含第一C3产物的出口流的出口，
(ii)第二C3反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第二C3产物的第二C3反应区和可获得包含第二C3产物的出口流的出口，和
(iii)第一C4反应器，其包含由中心反应器的包含β内酯的出口流进料的入口、将至少一些β内酯转化成第一C4产物的第一C4反应区和可获得包含第一C4产物的出口流的出口，和
获得第一C3产物、第二C3产物和第一C4产物中的两者或更多者。
19.根据实施例18所述的方法，其进一步包含：
将包含乙烯的入口流提供至氧化反应器的入口，其中将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
将来自氧化反应器的包含EO的出口流提供至中心反应器的入口，其中将至少一些EO转化成BPL。
20.根据实施例18所述的方法，其包含将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至第一C3反应器和第二C3反应器。
21.根据实施例18所述的方法，其包含将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至第一C3反应器和第一C4反应器。
22.根据实施例18所述的方法，其中环氧化物是环氧乙烷(EO)且β内酯是β丙内酯(BPL)。
23.根据实施例18所述的方法，其中第一C3产物和第二C3产物独立地选自α,β-不饱和酸、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、C3聚合物和1,3-丙二醇(PDO)。
24.根据实施例18所述的方法，其中第一C3产物是聚丙内酯(PPL)。
25.根据实施例18所述的方法，其中第一C3产物是丙烯酸。
26.根据实施例24所述的方法，其进一步包含：
将来自第一C3反应器的包含PPL的出口流引导至第三C3反应器，所述第三C3反应器包含由第一C3反应器的包含PPL的出口流进料的入口、将至少一些PPL转化成第三C3产物的第三C3反应区和可获得包含第三C3产物的出口流的出口。
27.根据所列举26所述的方法，其中第三C3产物是丙烯酸。
28.根据实施例18所述的方法，其中第一C4产物是琥珀酸酐。
29.根据实施例18所述的方法，其中第一C4产物是琥珀酸酐，且所述系统进一步包含第二C4反应器，其包含由第一C4反应器的包含琥珀酸酐的出口流进料的入口、将至少一些琥珀酸酐转化成第二C4产物的第二C4反应区和可获得包含第二C4产物的出口流的出口。
30.根据实施例29所述的方法，其中第二C4产物是琥珀酸、1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)。
31.一种方法，其中所述方法用于在单一集成系统中自乙烯生产丙烯酸(AA)，所述方法包含：
将乙烯提供至氧化反应器以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，
将EO提供至中心反应器以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，
和以下中的至少一者：
将BPL提供至第一反应器以将至少一些BPL转化成AA，和
将BPL提供至反应器以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
以约200千吨/年(kta)至约800千吨/年(kta)的速率分离丙烯酸。
32.一种用于生产C3和C4产物的系统，其包含：
环氧化物源；
一氧化碳(CO)源；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自环氧化物源的环氧化物和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些环氧化物转化成β内酯，和
出口，其经配置以提供包含β内酯的出口流，
(i)-(iii)中的两者或更多者：
(i)第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第一C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第一C3产物的出口流，
(ii)第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第二C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第二C3产物的出口流，和
(iii)第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收中心反应器的包含β内酯的出口流，
第一C4反应区，其经配置以将至少一些β内酯转化成第一C4产物，和
出口，其经配置以提供包含第一C4产物的出口流，和
控制器，其用于独立地调节β内酯和每一产物的产生，
条件是第一C3产物不同于第二C3产物。
33.根据实施例32所述的系统，其中(i)-(iii)中的两者或更多者是(i)第一C3反应器和(ii)第二C3反应器。
34.根据实施例32所述的系统，其中(i)-(iii)中的两者或更多者是(i)第一C3反应器和(iii)第一C4反应器。
35.根据实施例32至34中的任一者所述的系统，其中环氧化物是环氧乙烷(EO)且β内酯是β丙内酯(BPL)。
36.根据实施例35所述的系统，其进一步包含：
乙烯源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成EO，和
出口，其经配置以提供包含EO的出口流，且将包含EO的出口流进料至中心反应器的入口。
37.根据实施例32至36中的任一者所述的系统，其中第一C3产物和第二C3产物独立地选自α,β-不饱和酸、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、聚合物和1,3-丙二醇(PDO)。
38.根据实施例37所述的系统，其中第一C3产物是聚丙内酯(PPL)。
39.根据实施例37所述的系统，其中第一C3产物是丙烯酸。
40.根据实施例32至38中的任一者所述的系统，其中第一C3产物是PPL，且所述系统进一步包含：
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收第一C3反应器的包含PPL的出口流，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些PPL转化成第三C3产物，和
出口，其经配置以提供包含第三C3产物的出口流。
41.根据实施例40所述的系统，其中第三C3产物是丙烯酸(AA).
42.根据实施例41所述的系统，其中所述系统经配置以约200千吨/年(kta)至约800千吨/年(kta)生产AA。
43.根据实施例32至42中的任一者所述的系统，其中第一C4产物是琥珀酸酐。
44.根据实施例32至42中的任一者所述的系统，其中第一C4产物是琥珀酸酐，且所述系统进一步包含：
第二C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收第一C4反应器的包含琥珀酸酐的出口流，
第二C4反应区，其经配置以将至少一些琥珀酸酐转化成第二C4产物，和
出口，其经配置以提供包含第二C4产物的出口流。
45.根据实施例44所述的系统，其中第二C4产物是琥珀酸、1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)。
46.一种系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自第一C3反应器的PPL流的PPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些PPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA和丙烯酸酯的产生。
47.根据实施例46所述的系统，其中所述系统同时产生PPL流、AA流和丙烯酸酯流。
48.根据实施例46或47所述的系统，其中控制器调节来自PPL流、AA流和丙烯酸酯流的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。
49.根据实施例46至47中的任一者所述的系统，其中第二C3反应器的入口经配置以接收来自第一C3反应器的PPL流的一部分的PPL，且其中控制器调节由第二C3反应器的入口接收的PPL输出流的部分。
50.根据实施例46至49中的任一者所述的系统，其进一步包含：
PPL分离单元，其包含：
PPL加工单元；
PPL包装单元；和
PPL出口，其经配置以提供包装的PPL以供分配。
51.一种系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自
醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA和丙烯酸酯的产生。
52.根据实施例51所述的系统，其中所述系统同时产生PPL流、AA流和丙烯酸酯流中的两者或更多者
53.根据实施例51所述的系统，其中所述系统同时产生PPL流、AA流和丙烯酸酯流。
54.根据实施例51至53中的任一者所述的系统，其中控制器调节来自PPL流、AA流和丙烯酸酯流的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。
55.一种系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自第一C3反应器的PPL流的PPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些PPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自CO源的一氧化碳，
第一C4反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成琥珀酸酐(SA)，和
出口，其经配置以提供包含琥珀酸酐的琥珀酸酐流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA和SA的产生。
56.根据实施例55所述的系统，其中所述系统同时产生PPL流、AA流和SA流。
57.根据实施例55或56所述的系统，其中控制器调节来自PPL流、AA流和SA流的PPL:AA:SA的比率。
58.根据实施例55至57中的任一者所述的系统，其中第二C3反应器的入口经配置以接收来自第一C3反应器的PPL流的一部分的PPL，且其中控制器调节由第二C3反应器的入口接收的PPL流的部分。
59.根据实施例55至58中的任一者所述的系统，其进一步包含：
PPL分离单元，其包含：
PPL加工单元，
PPL包装单元，和
PPL出口，其经配置以提供包装的PPL以供分配。
60.根据实施例55至59中的任一者所述的系统，其进一步包含：
氢气源；和
第二C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自第一C4反应器的SA流的SA，
自氢气源进料的氢气入口，
第二C4反应区，其经配置以氢化SA的至少一部分以提供包含1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)或其任何组合的C4产物流。
61.根据实施例60所述的系统，其中控制器经配置以进一步调节BDO、THF和GBL的产生。
62.一种系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳(CO)源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)，和
出口，其经配置以提供包含EO的EO流，
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自氧化反应器的EO流的EO和来自CO源的CO的至少一部分，
中心反应区，其经配置以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)，和
出口，其经配置以提供包含BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)，和
出口，其经配置以提供包含PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的BPL，
第二C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；
第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自中心反应器的BPL流的至少一部分的BPL和来自CO源的CO的至少一部分，
第一C4反应区，其经配置以将至少一些BPL转化成琥珀酸酐(SA)，和
出口，其经配置以提供包含琥珀酸酐的SA流；和
控制器，其用于独立地调节EO、BPL、PPL、AA、丙烯酸酯和SA的产生。
63.根据实施例62所述的系统，其中所述系统同时产生PPL流、AA流和丙烯酸酯流。
64.根据实施例62所述的系统，其中所述系统同时产生PPL流、AA流、丙烯酸酯流和SA流。
65.根据实施例62至64中的任一者所述的系统，其中控制器调节来自PPL流、AA流和丙烯酸酯流的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。
66.根据实施例62至65中的任一者所述的系统，其中控制器调节来自PPL流、AA流、丙烯酸酯流和SA流的PPL:AA:丙烯酸酯:SA的比率。
67.根据实施例62至66中的任一者所述的系统，其中第二C3反应器的入口经配置以接收来自第一C3反应器的PPL流的一部分的PPL，且其中控制器调节进料至第二C3反应器的PPL流的部分。
68.根据实施例62至67中的任一者所述的系统，其进一步包含：
氢气源；
第二C4反应器，其包含：
至少一个入口，其经配置以接收来自第一C4反应器的SA流的SA和来自氢气源的氢气，
第二C4反应区，其经配置以氢化SA的至少一部分以提供包含1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)或其任何组合的C4产物流。
69.根据实施例68所述的系统，其中控制器经配置以进一步调节BDO、THF和GBL的产生。
70.一种在集成系统内将环氧化物转化成以下中的两者或更多者的方法：第一C3产物、第二C3产物和第一C4产物，所述方法包含：
将包含环氧化物和一氧化碳(CO)的入口流提供至集成系统的中心反应器；
使入口流与羰基化催化剂在中心反应区中接触；
将环氧化物的至少一部分转化成β内酯以产生包含β内酯的出口流；
(i)将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至第一C3反应器，并在第一C3反应器中将至少一些β内酯转化成第一C3产物以产生包含第一C3产物的出口流，或
(ii)将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至第二C3反应器，并在第二C3反应器中将至少一些β内酯转化成第二C3产物以产生包含第二C3产物的出口流，或
(iii)将来自中心反应区的包含β内酯的出口流引导至第一C4反应器，并在第一C4反应器中将至少一些β内酯转化成第一C4产物以产生包含第一C4产物的出口流，
条件是选择(i)-(iii)中的至少两者；和
获得第一C3产物、第二C3产物和第一C4产物中的两者或更多者。
71.根据实施例70所述的方法，其进一步包含：
将包含乙烯的入口流提供至氧化反应器的入口；
将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)以产生包含EO的出口流；
将来自氧化反应器的包含EO的出口流引导至中心反应器的入口；和
将至少一些EO转化成BPL。
72.根据实施例70或71所述的方法，其中包含β内酯的出口流是自中心反应区引导至第一C3反应器和第二C3反应器。
73.根据实施例70或71所述的方法，其中包含β内酯的出口流是自中心反应区引导至第一C3反应器和第一C4反应器。
74.根据实施例70至73中的任一者所述的方法，其中环氧化物是环氧乙烷(EO)且β内酯是β丙内酯(BPL)。
75.根据实施例70至74中的任一者所述的方法，其中第一C3产物和第二C3产物独立地选自α,β-不饱和酸、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、C3聚合物和1,3-丙二醇(PDO)。
76.根据实施例70至74中的任一者所述的方法，其中第一C3产物是聚丙内酯(PPL)。
77.根据实施例70至74中的任一者所述的方法，其中第一C3产物是丙烯酸。
78.根据实施例77所述的方法，其进一步包含：
将来自第一C3反应器的包含PPL的出口流引导至第三C3反应器；
在第三C3反应器中将至少一些PPL转化成第三C3产物以产生包含第三C3产物的出口流。
79.根据实施例78所述的方法，其中第三C3产物是丙烯酸。
80.根据实施例70至79中的任一者所述的方法，其中第一C4产物是琥珀酸酐。
81.根据实施例70至79中的任一者所述的方法，其中第一C4产物是琥珀酸酐，且所述方法进一步包含：
将来自第一C4反应器的包含琥珀酸酐的出口流引导至第二C4反应器；
在第二C4反应器中将至少一些琥珀酸酐转化成第二C4产物以产生包含第二C4产物的出口流。
82.根据实施例81所述的方法，其中第二C4产物是琥珀酸、1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)。
83.一种在单一集成系统中自乙烯生产丙烯酸(AA)的方法，所述方法包含：
将乙烯提供至氧化反应器以将至少一些乙烯转化成环氧乙烷(EO)；
将EO提供至中心反应器以将至少一些EO转化成β丙内酯(BPL)；
和(i)和(ii)中的至少一者或两者：
(i)将BPL提供至第一反应器以将至少一些BPL转化成AA，和
(ii)将BPL提供至反应器以将至少一些BPL转化成聚丙内酯(PPL)。
84.根据实施例83所述的方法，其中将BPL提供至第一反应器以转化至少一些BPL，且所述方法进一步包含以约200千吨/年(kta)至约800千吨/年(kta)的速率分离丙烯酸。
85.一种方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将PPL流引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将PPL的至少一部分转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使BPL流与醇在第三C3反应器中接触；和
在第三C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流。
86.根据实施例85所述的方法，PPL流、AA流和丙烯酸酯流是同时产生。
87.根据实施例85或86所述的方法，其进一步包含调节在PPL流、AA流和丙烯酸酯流中产生的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。
88.根据实施例85至87中的任一者所述的方法，其进一步包含调节由第二C3反应器接收的PPL流的部分。
89.一种方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使BPL流与醇在第三C3反应器中接触；和
在第三C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流。
90.根据实施例89所述的方法，其中PPL流、AA流和丙烯酸酯流中的两者或更多者是同时产生。
91.根据实施例89所述的方法，其中PPL流、AA流和丙烯酸酯流是同时产生。
92.根据实施例89至91中的任一者所述的方法，其进一步包含调节在PPL流、AA流和丙烯酸酯流中产生的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。
93.一种方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将PPL流引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将至少一些PPL转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C4反应器；和
在第一C4反应器中将至少一些BPL转化成琥珀酸酐(SA)，以产生来自第一C4反应器的包含琥珀酸酐的琥珀酸酐流。
94.根据实施例93所述的方法，其中PPL流、AA流和SA流是同时产生。
95.根据实施例93或94所述的方法，其进一步包含调节来自PPL流、AA流和SA流的PPL:AA:SA的比率。
96.根据实施例93至95中的任一者所述的方法，其进一步包含调节由第二C3反应器接收的PPL流的部分。
97.根据实施例93至96中的任一者所述的方法，其进一步包含：
将SA流引导至第二C4反应器；
使SA流与氢气在第二C4反应器中接触；和
将SA的至少一部分转化成1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)或其任何组合。
98.根据实施例97所述的方法，其进一步包含调节在第二C4反应器中产生的BDO:THF:GBL的比率。
99.一种方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中EO流包含EO，且CO流包含CO；
使EO流和CO流的至少一部分与羰基化催化剂在中心反应器中接触；
转化EO的至少一部分以产生包含β丙内酯(BPL)的BPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在第一C3反应器中将BPL的至少一部分转化成聚丙内酯(PPL)，以产生来自第一C3反应器的包含PPL的PPL流；
将BPL流的至少一部分引导至第二C3反应器；
在第二C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸(AA)，以产生来自第二C3反应器的包含AA的AA流；
将BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使BPL流与醇在第三C3反应器中接触；
在C3反应器中将BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含丙烯酸酯的丙烯酸酯流；
将BPL流的至少一部分引导至第一C4反应器；
使BPL流和CO流的至少一部分在第一C4反应器中接触；和
在第一C4反应器中将BPL的至少一部分转化成琥珀酸酐(SA)，以产生包含SA的SA流。
100.根据实施例99所述的方法，其中PPL流、AA流和丙烯酸酯流是同时产生。
101.根据实施例99所述的方法，其中PPL流、AA流、丙烯酸酯流和SA流是同时产生。
102.根据实施例99至101中的任一者所述的方法，其进一步包含调节来自PPL流、AA流和丙烯酸酯流的PPL:AA:丙烯酸酯的比率。
103.根据实施例99至102中的任一者所述的方法，其进一步包含调节来自PPL流、AA流、丙烯酸酯流和SA流的PPL:AA:丙烯酸酯输出:SA的比率。
104.根据实施例99至103中的任一者所述的方法，其进一步包含调节由第二C3反应器接收的BPL流的部分。
105.根据实施例99至104中的任一者所述的方法，其进一步包含：
将SA流引导至第二C4反应器；
使SA流与氢气在第二C4反应器中接触；和
将SA的至少一部分转化成1,4丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)或γ丁内酯(GBL)或其任何组合。
106.根据实施例105所述的方法，其进一步包含调节在第二C4反应器中产生的BDO:THF:GBL的比率。
107.根据实施例85至106中的任一者所述的方法，其进一步包含：
将乙烯流提供至氧化反应器，其中乙烯流包含乙烯；和
将乙烯的至少一部分转化成环氧乙烷(EO)，并提供EO流。
108.根据实施例85至107中的任一者所述的方法，其进一步包含：
自PPL流分离PPL；和
包装分离的PPL以供分配。
上文已经描述本发明的某些非限制性实施例。因此，应理解，本文描述的本发明实施例仅说明本发明的原理的应用。本文提到说明性实施例的细节并不打算限制权利要求书的范围，所述权利要求书自身详述视为本发明必不可少的那些特征。

Claims (27)

1.一种用于生产C3和C4产物的系统，其包含：
环氧化物源；
一氧化碳CO源；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述环氧化物源的环氧化物和来自所述CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将所述环氧化物中的至少一些转化成β内酯，和
出口，其经配置以提供包含所述β内酯的出口流，
(i)-(iii)中的两个或更多个：
(i)第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收所述中心反应器的包含β内酯的所述出口流，
第一C3反应区，其经配置以将所述β内酯中的至少一些转化成第一C3产物，和
出口，其经配置以提供包含所述第一C3产物的出口流，
(ii)第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收所述中心反应器的包含β内酯的所述出口流，
第二C3反应区，其经配置以将所述β内酯中的至少一些转化成第二C3产物，和
出口，其经配置以提供包含所述第二C3产物的出口流，和
(iii)第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收所述中心反应器的包含β内酯的所述出口流，
第一C4反应区，其经配置以将所述β内酯中的至少一些转化成第一C4产物，和
出口，其经配置以提供包含所述第一C4产物的出口流，和控制器，其用于独立地调节所述β内酯和所述产物中的每一种的产生，
条件是所述第一C3产物不同于所述第二C3产物。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述环氧化物是环氧乙烷EO且所述β内酯是β丙内酯BPL。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其进一步包含：
乙烯源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收乙烯，
氧化反应区，其经配置以将所述乙烯中的至少一些转化成环氧乙烷EO，和
出口，其经配置以提供包含所述EO的出口流，且将包含EO的所述出口流进料至所述中心反应器的所述入口。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述第一C3产物和所述第二C3产物独立地选自α,β-不饱和酸、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺、聚合物和1,3-丙二醇PDO。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述第一C3产物为α,β-不饱和酰胺，且其中所述第一C3反应区经配置将所述β内酯中的至少一些在有机胺存在下转化成β羟基酰胺，且将所述β羟基酰胺转化成所述第一C3产物，
其中所述第一C3反应区经配置以在介于50℃至200℃范围内的温度、介于0.01大气压至500大气压(绝对)范围内的压力、或其组合下操作。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述第一C3产物为α,β-不饱和酰胺，且其中所述第一C3反应区经配置将所述β内酯中的至少一些在氨存在下转化成β羟基酰胺，且将所述β羟基酰胺转化成丙烯基酰胺。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述第一C3产物是PPL，且所述系统进一步包含：
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收所述第一C3反应器的包含PPL的所述出口流，
第三C3反应区，其经配置以将所述PPL中的至少一些转化成第三C3产物，和
出口，其经配置以提供包含所述第三C3产物的出口流。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述第三C3产物是丙烯酸AA。
9.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述第一C4产物是琥珀酸酐，且所述系统进一步包含：
第二C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收所述第一C4反应器的包含琥珀酸酐的所述出口流，
第二C4反应区，其经配置以将所述琥珀酸酐中的至少一些转化成第二C4产物，和
出口，其经配置以提供包含所述第二C4产物的出口流。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第二C4产物是琥珀酸、1,4丁二醇BDO、四氢呋喃THF或γ丁内酯GBL。
11.一种系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳CO源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将所述乙烯中的至少一些转化成环氧乙烷EO，和
出口，其经配置以提供包含所述EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述氧化反应器的所述EO流的EO和来自所述CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将所述EO中的至少一些转化成β丙内酯BPL，和
出口，其经配置以提供包含所述BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述BPL流的至少一部分的BPL，第一C3反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成聚丙内酯PPL，和
出口，其经配置以提供包含所述PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述第一C3反应器的所述PPL流的PPL，
第二C3反应区，其经配置以将所述PPL中的至少一些转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含所述AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述BPL流的至少一部分的BPL和来自所述醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含所述丙烯酸酯的丙烯酸酯流；和
控制器，其用于独立地调节所述EO、BPL、PPL、AA和丙烯酸酯的产生。
12.一种系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳CO源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将所述乙烯中的至少一些转化成环氧乙烷EO，和
出口，其经配置以提供包含所述EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述氧化反应器的所述EO流的EO和来自所述CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将所述EO中的至少一些转化成β丙内酯BPL，和
出口，其经配置以提供包含所述BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成聚丙内酯PPL，和
出口，其经配置以提供包含所述PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述BPL流的至少一部分的BPL，
第二C3反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含所述AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述BPL流的至少一部分的BPL和来自所述醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含所述丙烯酸酯的丙烯酸酯流；和
控制器，其用于独立地调节所述EO、BPL、PPL、AA和丙烯酸酯的产生。
13.一种系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳CO源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将所述乙烯中的至少一些转化成环氧乙烷EO，和
出口，其经配置以提供包含所述EO的EO流；
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述氧化反应器的所述EO流的EO和来自所述CO源的CO，
中心反应区，其经配置以将所述EO中的至少一些转化成β丙内酯BPL，和
出口，其经配置以提供包含所述BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成聚丙内酯PPL，和
出口，其经配置以提供包含所述PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述第一C3反应器的所述PPL流的PPL，
第二C3反应区，其经配置以将所述PPL中的至少一些转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含所述AA的AA流；
第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述BPL流的至少一部分的BPL和来自所述CO源的一氧化碳，
第一C4反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成琥珀酸酐SA，和
出口，其经配置以提供包含所述琥珀酸酐的琥珀酸酐流；和
控制器，其用于独立地调节所述EO、BPL、PPL、AA和SA的产生。
14.一种系统，其包含：
乙烯源；
一氧化碳CO源；
醇源；
氧化反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述乙烯源的乙烯，
氧化反应区，其经配置以将所述乙烯中的至少一些转化成环氧乙烷EO，和
出口，其经配置以提供包含所述EO的EO流，
中心反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述氧化反应器的所述EO流的EO和来自所述CO源的至少一部分CO，
中心反应区，其经配置以将所述EO中的至少一些转化成β丙内酯BPL，和
出口，其经配置以提供包含所述BPL的BPL流；
第一C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述BPL流的至少一部分的BPL，
第一C3反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成聚丙内酯PPL，和
出口，其经配置以提供包含所述PPL的PPL流；
第二C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述BPL流的BPL，
第二C3反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成AA，和
出口，其经配置以提供包含所述AA的AA流；
第三C3反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述BPL流的至少一部分的BPL和来自所述醇源的醇，
第三C3反应区，其经配置以将所述BPL的至少一些转化成丙烯酸酯，和
出口，其经配置以提供包含所述丙烯酸酯的丙烯酸酯流；
第一C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述中心反应器的所述BPL流的至少一部分的BPL和来自所述CO源的至少一部分CO，
第一C4反应区，其经配置以将所述BPL中的至少一些转化成琥珀酸酐SA，和
出口，其经配置以提供包含所述琥珀酸酐的SA流；和
控制器，其用于独立地调节所述EO、BPL、PPL、AA、丙烯酸酯和SA的产生。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其进一步包含：
氢源；和
第二C4反应器，其包含：
入口，其经配置以接收来自所述第一C4反应器的所述SA流的SA，
供所述氢气源进料的氢气入口，
第二C4反应区，其经配置以使所述SA的至少一部分发生氢化以提供包含1,4丁二醇BDO、四氢呋喃THF或γ丁内酯GBL或其任何组合的C4产物流。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述控制器经配置以进一步调节BDO、THF和GBL的产生。
17.一种在集成系统内将环氧化物转化成第一C3产物、第二C3产物和第一C4产物中的两种或更多种的方法，所述方法包含：
将包含环氧化物和一氧化碳CO的入口流提供至所述集成系统的中心反应器；
使所述入口流与羰基化催化剂在中心反应区中接触；
将所述环氧化物的至少一部分转化成β内酯以产生包含β内酯的出口流；
(i)将来自所述中心反应区的包含β内酯的所述出口流引导至第一C3反应器，并在所述第一C3反应器中将所述β内酯中的至少一些转化成第一C3产物以产生包含所述第一C3产物的出口流，或
(ii)将来自所述中心反应区的包含β内酯的所述出口流引导至第二C3反应器，并在所述第二C3反应器中将所述β内酯中的至少一些转化成第二C3产物以产生包含所述第二C3产物的出口流，或
(iii)将来自所述中心反应区的包含β内酯的所述出口流引导至第一C4反应器，并在所述第一C4反应器中将所述β内酯中的至少一些转化成第一C4产物以产生包含所述第一C4产物的出口流，
条件是选择(i)-(iii)中的至少两个；和
获得所述第一C3产物、所述第二C3产物和所述第一C4产物中的两种或更多种。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一C3产物为α,β-不饱和酰胺，且其中所述β内酯中的至少一些至所述第一C3产物的转化包括：
将所述β内酯中的至少一些与有机胺接触；
在有机胺存在下将所述β内酯的至少一些开环成β羟基酰胺；和
在介于50℃至200℃范围内的温度、介于0.01大气压至500大气压(绝对)范围内的压力、或其组合下将所述β羟基酰胺转化成所述α,β-不饱和酰胺。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一C3产物为α,β-不饱和酰胺，且其中所述β内酯中的至少一些至所述第一C3产物的转化包括：
将所述β内酯中的至少一些与氨接触；
在氨存在下将所述β内酯的至少一些开环成β羟基酰胺；和
将所述β羟基酰胺转化成丙烯基酰胺。
20.一种在单一集成系统中由乙烯生产丙烯酸AA的方法，所述方法包含：
将乙烯提供至氧化反应器以将所述乙烯中的至少一些转化成环氧乙烷EO；
将EO提供至中心反应器以将所述EO中的至少一些转化成β丙内酯BPL；
和(i)和(ii)中的两个：
(i)将BPL提供至第一反应器以将所述BPL中的至少一些转化成AA，和
(ii)将BPL提供至反应器以将所述BPL中的至少一些转化成聚丙内酯PPL。
21.根据权利要求20所述的方法，其中将BPL提供至第一反应器以转化所述BPL中的至少一些，且所述方法进一步包含以200至800千吨/年kta的速率分离出丙烯酸。
22.一种方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中所述EO流包含EO，且所述CO流包含CO；
使所述EO流和所述CO流与羰基化催化剂在所述中心反应器中接触；
转化所述EO的至少一部分以产生包含β丙内酯BPL的BPL流；
将所述BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在所述第一C3反应器中将所述BPL的至少一部分转化成聚丙内酯PPL，以通过所述第一C3反应器产生包含所述PPL的PPL流；
将所述PPL流引导至第二C3反应器；
在所述第二C3反应器中将所述PPL的至少一部分转化成丙烯酸AA，以通过所述第二C3反应器产生包含所述AA的AA流；
将所述BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使所述BPL流与醇在所述第三C3反应器中接触；和
在所述第三C3反应器中将所述BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含所述丙烯酸酯的丙烯酸酯流。
23.一种方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中所述EO流包含EO，且所述CO流包含CO；
使所述EO流和所述CO流与羰基化催化剂在所述中心反应器中接触；
转化所述EO的至少一部分以产生包含β丙内酯BPL的BPL流；
将所述BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在所述第一C3反应器中将所述BPL的至少一部分转化成聚丙内酯PPL，以通过所述第一C3反应器产生包含所述PPL的PPL流；
将所述BPL流的至少一部分引导至第二C3反应器；
在所述第二C3反应器中将所述BPL的至少一部分转化成丙烯酸AA，以通过所述第二C3反应器产生包含所述AA的AA流；
将所述BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使所述BPL流与醇在所述第三C3反应器中接触；和
在所述第三C3反应器中将所述BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含所述丙烯酸酯的丙烯酸酯流。
24.一种方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中所述EO流包含EO，且所述CO流包含CO；
使所述EO流和所述CO流与羰基化催化剂在所述中心反应器中接触；
转化所述EO的至少一部分以产生包含β丙内酯BPL的BPL流；
将所述BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在所述第一C3反应器中将所述BPL的至少一部分转化成聚丙内酯PPL，以通过所述第一C3反应器产生包含所述PPL的PPL流；
将所述PPL流引导至第二C3反应器；
在所述第二C3反应器中将所述PPL中的至少一些转化成丙烯酸AA，以通过所述第二C3反应器产生包含所述AA的AA流；
将所述BPL流的至少一部分引导至第一C4反应器；和
在所述第一C4反应器中将所述BPL中的至少一些转化成琥珀酸酐SA，以通过所述第一C4反应器产生包含所述琥珀酸酐的琥珀酸酐流。
25.一种方法，其包含：
将EO流和CO流提供至中心反应器，其中所述EO流包含EO，且所述CO流包含CO；
使所述EO流和所述CO流的至少一部分与羰基化催化剂在所述中心反应器中接触；
转化所述EO的至少一部分以产生包含β丙内酯BPL的BPL流；
将所述BPL流的至少一部分引导至第一C3反应器；
在所述第一C3反应器中将所述BPL的至少一部分转化成聚丙内酯PPL，以通过所述第一C3反应器产生包含所述PPL的PPL流；
将所述BPL流的至少一部分引导至第二C3反应器；
在所述第二C3反应器中将所述BPL的至少一部分转化成丙烯酸AA，以通过所述第二C3反应器产生包含所述AA的AA流；
将所述BPL流的至少一部分引导至第三C3反应器；
使所述BPL流与醇在所述第三C3反应器中接触；
在所述C3反应器中将所述BPL的至少一部分转化成丙烯酸酯，以产生包含所述丙烯酸酯的丙烯酸酯流；
将所述BPL流的至少一部分引导至第一C4反应器；
使所述BPL流和所述CO流的至少一部分在所述第一C4反应器中接触；和
在所述第一C4反应器中将所述BPL的至少一部分转化成琥珀酸酐SA，以产生包含所述SA的SA流。
26.根据权利要求24或25所述的方法，其进一步包含：
将所述SA流引导至第二C4反应器；
使所述SA流与氢气在所述第二C4反应器中接触；和
将所述SA的至少一部分转化成1,4丁二醇BDO、四氢呋喃THF或γ丁内酯GBL或其任何组合。
27.根据权利要求17,20或22-25任一项所述的方法，所述方法还包括使用控制器以独立地调节所述β内酯和所述产物中每一种的产生。
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