JP5865107B2 - Cyclic carbonate synthesis catalyst and cyclic carbonate synthesis method - Google Patents

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Description

本発明は、環状カーボネート化合物もしくは環状チオカーボネート(これらをあわせて環状カーボネート化合物と称する場合がある。)を合成するための触媒およびその触媒を用いて、環状カーボネートを合成する方法に関する。   The present invention relates to a catalyst for synthesizing a cyclic carbonate compound or a cyclic thiocarbonate (sometimes collectively referred to as a cyclic carbonate compound) and a method for synthesizing a cyclic carbonate using the catalyst.

工場などの燃焼プロセスや反応プロセスからの排ガス中には二酸化炭素(CO2)が含まれている。二酸化炭素は温室効果により地球の温暖化をもたらす温室効果ガスであることが知られている。環境負荷の少ない持続可能な社会もしくは化学工業の実現のために、排ガスから二酸化炭素を分離・回収すること、さらには再利用することが望まれている。   Carbon dioxide (CO2) is contained in exhaust gas from combustion processes and reaction processes in factories and the like. Carbon dioxide is known to be a greenhouse gas that causes global warming due to the greenhouse effect. In order to realize a sustainable society with a low environmental burden or the chemical industry, it is desired to separate and recover carbon dioxide from exhaust gas, and to reuse it.

そこで、排ガス中から二酸化炭素を分離して回収する方法が研究される一方、二酸化炭素を化学反応により、他の有価物を合成するための原料として用いることが検討されている。このような化学反応としては、特許文献1に記載のようにエポキシ化合物と二酸化炭素とを特定の触媒存在下で化1記載の反応を行うものがある。この化1記載の生成物は環状カーボネート(4−(無)置換−1,3−ジオキソラン−2−オン)は強極性、高沸点という特性を有しているため、リチウム電池の非水電解質および、半導体製造工程やリソグラフィーの工程で用いられている。   Therefore, a method for separating and recovering carbon dioxide from exhaust gas has been studied, while the use of carbon dioxide as a raw material for synthesizing other valuable materials by chemical reaction has been studied. As such a chemical reaction, as described in Patent Document 1, there is a reaction in which an epoxy compound and carbon dioxide are reacted in the presence of a specific catalyst. The product described in Chemical Formula 1 is a cyclic carbonate (4- (unsubstituted) -1,3-dioxolan-2-one) has a strong polarity and a high boiling point. It is used in semiconductor manufacturing processes and lithography processes.

Figure 0005865107
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特表2002−513787号公報JP-T-2002-513787

しかし、このようなエポキシ化合物と二酸化炭素の反応には、高純度の二酸化炭素が必要であったり、高温高圧下での反応が必要であったりと、高純度二酸化炭素の原料入手や使用エネルギーが膨大などの問題点があった。従い、工場などの燃焼プロセスや反応プロセスから生じた燃焼排ガスをエポキシ化合物との反応原料としてそのまま適用することはできず、常圧の二酸化炭素もしくは燃焼排ガスを利用することも達成されていない。また、燃焼排ガスを合成原料として適用しようとすると、二酸化炭素の精製工程を別途必要とすること、特に高圧処理を行いたいような場合には、エネルギー消費が多く経済的でないこと、連続処理が困難になることなど、種々の問題があり実用的ではなかった。   However, such a reaction between an epoxy compound and carbon dioxide requires high-purity carbon dioxide, or requires a reaction under high temperature and high pressure. There were huge problems. Therefore, combustion exhaust gas generated from a combustion process or reaction process in a factory or the like cannot be applied as it is as a reaction raw material with an epoxy compound, and use of atmospheric pressure carbon dioxide or combustion exhaust gas has not been achieved. In addition, when trying to apply combustion exhaust gas as a synthetic raw material, it requires a separate carbon dioxide purification process, especially when high pressure treatment is desired, and is energy consuming and not economical, making continuous treatment difficult. There were various problems, such as becoming, and it was not practical.

そこで、本発明の目的は、上記実状に鑑み、排ガス中の二酸化炭素を、常圧下で効率よく利用して、環状カーボネート化合物もしくは環状チオカーボネートの合成に利用可能にする技術を提供する点にある。   Therefore, in view of the above situation, an object of the present invention is to provide a technique that makes it possible to use carbon dioxide in exhaust gas efficiently for synthesis of a cyclic carbonate compound or cyclic thiocarbonate under normal pressure. .

本発明者らは鋭意研究の結果、末端水酸基を有する有機系イオン性化合物が、エポキシ化合物もしくはエピスルフィド(チイラン)化合物と二酸化炭素との反応から環状カーボネート化合物もしくは環状チオカーボネートを生成するための触媒として有効に機能し、排ガス中の二酸化炭素ガスの回収用として有用であることを新たに見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that an organic ionic compound having a terminal hydroxyl group is a catalyst for producing a cyclic carbonate compound or a cyclic thiocarbonate from the reaction of an epoxy compound or an episulfide (thiirane) compound with carbon dioxide. It has been found that it functions effectively and is useful for recovering carbon dioxide gas in exhaust gas, and has completed the present invention.

なわち、本発明のエポキシ化合物と二酸化炭素とから環状カーボネート化合物を生成する環状カーボネート合成用触媒の特徴構成は、末端水酸基を有する有機系イオン性化合物であり、前記有機系イオン性化合物が、N−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウム塩、N, N, N, N−テトラ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム塩、N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジニウム塩から選ばれる少なくとも一種の陽イオンを含む塩を有効成分として含有する点にある。 Ie, characterizing feature of the cyclic carbonate synthesis catalyst to produce a cyclic carbonate compound from an epoxy compound and carbon dioxide of the present invention is an organic ionic compounds with a terminal hydroxy group, said organic ionic compound Is at least one selected from N- (2-hydroxyethyl) pyridinium salt, N, N, N, N-tetra (2-hydroxyethyl) ammonium salt, N-methyl-N- (2-hydroxyethyl) pyrrolidinium salt It lies in you containing as an active ingredient a salt containing cations.

すなわち本発明では、前記有機系イオン性化合物としては、化2に示す化合物のうち(B)、(D)、(E)を用い That is, in this invention, examples of the organic ionic compound, among the compounds shown in Chemical Formula 2 (B), (D) , Ru with (E).

Figure 0005865107
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なわち上記有機系のイオン性化合物B、D、Eを用いた場合に、化1に示す合成反応は、常圧の排ガス中に含まれる低濃度の二酸化炭素を合成原料として利用することができ、室温程度の反応温度でカーボネート化反応が良好に進行し、対応する環状カーボネート生成物が得られる。これにより、排ガスの発生している環境条件に近い反応条件で、エポキシ化合物と二酸化炭素を原料とする化学反応を行い、温室効果ガスの排出を抑制しつつ、有価物を生産することができるようになることが明らかになった。上記反応は、触媒の高い活性により、低濃度の二酸化炭素で充分進行するとともに、室温程度の低温で進行するため、簡便かつ経済的に進行させることができる。 Ie, the ionic compound B of the organic, D, in the case of using E, the synthesis reactions shown in Chemical Formula 1, utilizing a low concentration of carbon dioxide contained in the atmospheric gas as a synthetic raw material The carbonation reaction proceeds satisfactorily at a reaction temperature of about room temperature, and the corresponding cyclic carbonate product is obtained. As a result, under the reaction conditions close to the environmental conditions in which exhaust gas is generated, a chemical reaction using an epoxy compound and carbon dioxide as raw materials can be performed, and valuable materials can be produced while suppressing the emission of greenhouse gases. It became clear that The above reaction proceeds sufficiently at a low concentration of carbon dioxide due to the high activity of the catalyst, and proceeds at a low temperature of about room temperature. Therefore, the reaction can be proceeded simply and economically.

ここで得られる環状カーボネートは、たとえば、リチウム電池の非水電解質および、半導体製造工程やリソグラフィーの工程で溶剤としての用途で利用される。   The cyclic carbonate obtained here is used, for example, as a non-aqueous electrolyte for a lithium battery and as a solvent in a semiconductor manufacturing process or a lithography process.

なお、これらB、D、Eの化合物は、有機系イオン性化合物であって、特に耐熱安定性が高く、ほとんど揮発しないことが知られており、上記反応条件においてきわめて高い安定性と触媒活性を示しているものと考えられる。そのため、有機系イオン性化合物を触媒として用いることによって、同様に高い触媒活性を発揮させられると考えられる。
また、化1に示す環状カーボネートを合成する触媒として無機系イオン性化合物(KBrやKIなど)を用いることもあるが、このような無機系イオン性化合物では有機溶媒への溶解度の低さから、首尾よく環状カーボネートが得られない。しかし、本発明では、無機系イオン性化合物と比べると有機溶媒への溶解度が著しく高い有機系イオン性化合物を用いているため、環状カーボネートが対応するエポキシ化合物から合成することができる。
These B, D, and E compounds are organic ionic compounds that are known to have particularly high heat stability and little volatilization, and exhibit extremely high stability and catalytic activity under the above reaction conditions. It is thought that it shows. Therefore, it is considered that high catalytic activity can be exhibited similarly by using an organic ionic compound as a catalyst.
In addition, an inorganic ionic compound (KBr, KI, etc.) may be used as a catalyst for synthesizing the cyclic carbonate shown in Chemical Formula 1, but with such an inorganic ionic compound, the solubility in an organic solvent is low. A cyclic carbonate cannot be obtained successfully. However, in the present invention, the solubility in organic solvents as compared with an inorganic ionic compound is using a significantly higher organic ionic compounds can be synthesized epoxy compound or found that the cyclic carbonates corresponding.

また、上記B、D、Eの有機系イオン性化合物は、アンモニウム系のカチオン種であると同時に、末端水酸基を有するという特徴を有している。これにより、触媒反応における炭酸ハーフエステルが安定化され、環状カーボネートが効率よく合成できる。特許文献1では末端水酸基のないアンモニウム塩を用いているため、化3に示される反応機構において原料エポキシ化合物の活性化が起こらないため環状カーボネート化反応の進行が遅い。また、Step3で生成した炭酸ハーフエステル中間体が通常不安定なため、二酸化炭素と開環したエポキシアニオンに戻ってしまい、目的の環状カーボネートが生成しにくくなるため、環状カーボネートの方へ平衡を移動させるために、二酸化炭素濃度を高くする必要がある。 The organic ionic compounds B, D and E are characterized by having a terminal hydroxyl group at the same time as an ammonium cation species. Thereby, the carbonic acid half ester in the catalytic reaction is stabilized, and the cyclic carbonate can be synthesized efficiently. In Patent Document 1, since an ammonium salt having no terminal hydroxyl group is used, the activation of the raw material epoxy compound does not occur in the reaction mechanism shown in Chemical Formula 3, so that the cyclic carbonate reaction proceeds slowly. In addition, since the carbonic acid half ester intermediate produced in Step 3 is usually unstable, it returns to carbon dioxide and the ring-opened epoxy anion, making it difficult to produce the desired cyclic carbonate, thus moving the equilibrium toward the cyclic carbonate. Therefore, it is necessary to increase the carbon dioxide concentration.

これに対して、本発明では、末端水酸基を有するアンモニウム塩を触媒として使用しているため、原料のエポキシ化合物とアンモニウム塩末端の水酸基が水素結合することによりエポキシ化合物が活性化され、環状カーボネート化反応が効率よく進行する。また、化3に示されるStep3により生成した炭酸ハーフエステル中間体はアンモニウム塩の末端水酸基により安定化されるために、Step4が効率よく進み目的の環状カーボネートが生成するとともに、アンモニウム塩触媒が再生される。このように、末端水酸基をもつ有機系イオン性化合物を触媒とすることにより、二酸化炭素の分圧を減らすことができ、常圧の二酸化炭素や純度の低い二酸化炭素を用いても環状カーボネート化反応が良好に進行する。   On the other hand, in the present invention, since an ammonium salt having a terminal hydroxyl group is used as a catalyst, the epoxy compound is activated by hydrogen bonding between the starting epoxy compound and the hydroxyl group at the end of the ammonium salt to form a cyclic carbonate. The reaction proceeds efficiently. Further, since the carbonic acid half ester intermediate produced by Step 3 shown in Chemical Formula 3 is stabilized by the terminal hydroxyl group of the ammonium salt, Step 4 efficiently proceeds to produce the desired cyclic carbonate, and the ammonium salt catalyst is regenerated. The Thus, by using an organic ionic compound having a terminal hydroxyl group as a catalyst, the partial pressure of carbon dioxide can be reduced, and even if carbon dioxide at normal pressure or carbon dioxide with low purity is used, cyclic carbonation reaction Progresses well.

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なお、環状カーボネート合成用触媒としては、アンモニウム系イオン性化合物が有効成分として含まれていればよく、他の補助的成分が含まれていてもかまわない。本願では、触媒の特定成分が、触媒機能を担うに充分な割合で含有していれば、有効成分として含まれているものとする。たとえば、上記B、D、Eの化合物を用いる場合、エポキシ化合物に対して、0.1〜10%程度用いられていれば触媒として高活性に機能するので好ましい。 In addition, as a catalyst for cyclic carbonate synthesis, an ammonium ionic compound may be contained as an active ingredient, and other auxiliary ingredients may be contained. In this application, if the specific component of a catalyst is contained in a ratio sufficient to assume a catalyst function, it shall be included as an active ingredient. For example, the B, D, when using the compounds of the E, for the epoxy compounds, preferable to function to a high activity as a catalyst if used about 0.1 to 10%.

た、本発明の環状カーボネート合成方法の特徴構成は、上記環状カーボネート合成用触媒の存在下で、二酸化炭素を含有するガスをエポキシ化合物に反応させる点にある。 Also, characteristic feature of the cyclic carbonate synthesis method of the present invention, in the presence of the cyclic carbonate synthesis catalyst, Ru near the point of reacting a gas containing carbon dioxide to the epoxy compound.

また、前記二酸化炭素を含有するガスが、3〜10%の二酸化炭素を含有するガスであることが好ましい。 Also, gas containing pre SL carbon dioxide, is preferably a gas containing 3-10% of carbon dioxide.

た、前記エポキシ化合物は特に限定されないが、説明のために例示すると、化4(a)〜()に示すようにグリシジル基を有する化合物ならば用いることができ、これらの化合物を用いて本願の環状カーボネート合成方法を行うことにより、対応する環状カーボネートが得られることが確認されている。 Also, the epoxy compound is not particularly limited and exemplified for explanation, of 4 (a) can be used compounds of mule having ~ a glycidyl group (d), the these compounds It is confirmed that the corresponding cyclic carbonate can be obtained by performing the cyclic carbonate synthesis method of the present application using

Figure 0005865107
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記環状カーボネート合成用触媒の存在下で、たとえば排ガスのような二酸化炭素を含有するガスをエポキシ化合物に反応させると、前記エポキシ化合物に対応する環状カーボネートが生成する。このとき、排ガス中の二酸化炭素ガスは、3〜10%程度の低濃度で充分反応し、排ガスが保有する熱量で充分反応を維持することができ、後述の実施形態の傾向から、さらに低濃度で反応を維持可能であることが読み取れる。そのため、高温高圧を要する大掛かりな反応装置を必要とせず、排ガスの発生する燃焼装置等に付随する設備として容易に適用することができ、少ない設備投資で有価物としての環状カーボネートを生産できるとともに、温室効果ガスの低減に寄与することができる。 In the presence of the upper Symbol cyclic carbonate synthesis catalyst, for example, when carbon dioxide gas containing such as the exhaust gas is reacted to an epoxy compound, cyclic Kabone it wants to correspond to said epoxy compound is produced. At this time, the carbon dioxide gas in the exhaust gas reacts sufficiently at a low concentration of about 3 to 10%, and can sufficiently maintain the reaction with the amount of heat possessed by the exhaust gas. It can be read that the reaction can be maintained. Therefore, it does not require a large reactor that requires high temperature and high pressure, can be easily applied as a facility associated with a combustion device that generates exhaust gas, and can produce a cyclic carbonate as a valuable material with a small capital investment, It can contribute to the reduction of greenhouse gases.

上記反応において、前記エポキシ化合物がスチレンオキサイドであれば、環状カーボネートとしてスチレンカーボネートが得られ、たとえば、リチウム電池の電解質としての用途で利用されている。
また、エチレンオキサイドから生成されるエチレンカーボネートは、コンデンサあるいは電池用電解液の溶媒などとして使用されている他、たとえば高分子化合物の溶媒および各種化学反応時の反応溶媒としても利用されている。
また、プロピレンオキサイドから生成されるプロピレンカーボネートについても、リチウム電池用電解液、溶剤、土壌改質剤等種々用途で利用されている。
発明で得られた環状カーボネートは難燃剤として利用することができ、環状カーボネート化合物自身は接炎試験で着火することがない難燃剤であった。また、別の局面では環状カーボネートとフェノール性水酸基を有する化合物から親水性のポリカーボネートもしくはそのオリゴマーが得られた。
In the above reaction, when the epoxy compound is styrene oxide, styrene carbonate is obtained as a cyclic carbonate, and is used, for example, as an electrolyte of a lithium battery.
In addition, ethylene carbonate produced from ethylene oxide is used as a solvent for a capacitor or a battery electrolyte, and is also used as a solvent for a polymer compound and a reaction solvent for various chemical reactions.
Propylene carbonate produced from propylene oxide is also used in various applications such as an electrolyte for lithium batteries, a solvent, and a soil modifier.
The cyclic carbonate obtained in the present invention can be used as a flame retardant, and the cyclic carbonate compound itself is a flame retardant that does not ignite in the flame contact test. In another aspect, a hydrophilic polycarbonate or an oligomer thereof was obtained from a compound having a cyclic carbonate and a phenolic hydroxyl group.

た、上記構成において、二酸化炭素を含有するガスをエポキシ化合物に反応させる反応温度を、常温℃以上200℃以下とし、反応圧力を大気圧〜760kPaGとすることが好ましい。 Also, in the above configuration, the reaction temperature for reacting the gas containing carbon dioxide to the epoxy compound, the normal temperature ° C. or higher 200 ° C. or less, it is preferable to set the reaction pressure to atmospheric pressure ~760KPaG.

なわち、上記環状カーボネート合成触媒によれば、幅広い反応条件で環状カーボネート合成を行うことができ、たとえば水素ガスを製造する水素製造装置における水素製造排ガスとして高温高圧(たとえば200℃、760kPaG程度)な二酸化炭素含有排ガス、常温常圧の二酸化炭素含有排ガスのいずれを適用したとしても、低濃度から高濃度(100%)までの幅広い濃度範囲の二酸化炭素含有排ガスを、穏やかな反応状態で連続的に環状カーボネート合成に用いることができる。 Ie, according to the cyclic carbonate synthesis catalyst, a wide range of reaction conditions can be carried out cyclic carbonate synthesis, for example, high temperature and high pressure as hydrogen gas in the hydrogen production apparatus for producing hydrogen gas (e.g. 200 ° C., about 760KPaG) Regardless of whether carbon dioxide containing exhaust gas or normal temperature and pressure carbon dioxide containing exhaust gas is applied, carbon dioxide containing exhaust gas in a wide concentration range from low concentration to high concentration (100%) is continuously produced in a mild reaction state. It can be used for cyclic carbonate synthesis.

記反応温度が、50℃以上であることが好ましい。 Before SL reaction temperature is preferably at 50 ° C. or higher.

お、上記反応は、常温程度であっても進行することが確認されているが、反応温度としては50℃以上が好ましい。このような形態であれば、燃焼排ガスなどの高温な排熱に限らず、工場の排水、汚泥焼却の排水、発電やごみ焼却の復水器の温水なども活用できるので、排熱を多く取り出すことのできないような種々産業プラントに環状カーボネート合成プロセスを組み込むような場合にも、効率よく反応条件を設定することができるようになる。 Na us, the reaction is to proceed be about room temperature has been confirmed, preferably not less than 50 ° C. The reaction temperature. In such a form, not only high-temperature exhaust heat such as combustion exhaust gas, but also wastewater from factories, sludge incineration, hot water from condensers for power generation and waste incineration, etc. can be used, so a lot of exhaust heat is extracted. Even when the cyclic carbonate synthesis process is incorporated into various industrial plants that cannot be performed, the reaction conditions can be set efficiently.

記環状カーボネート合成用触媒が、反応溶媒10gあたり0.05mmol以上であるであることが好ましい。 Before SL cyclic carbonate synthesis catalyst, it is preferred that at some with the reaction solvent 10g per 0.05mmol more.

媒量が比較的少ない場合でも、緩慢ながら室温でも反応は進行することがわかり、二酸化炭素濃度、反応温度条件に応じて反応時間を適宜調整することによって好適な反応効率を実現することができる。特に反応溶媒10gあたり0.05mmol以上としてあれば、80℃において、速やかな反応が進行することが明らかになっており、好適な反応条件を設定するのに適した触媒量であるといえる。なお、触媒量は多くても特に問題はなく(たとえば、触媒自体が溶媒をかねる場合では、含有量を∞g/溶媒10gと考えることができる)、上限を問わず使用できるものである。 Even if catalytic amount is relatively small, the reaction even at room temperature while slowly found to proceed, it is possible to realize a suitable reaction efficiency by adjusting the reaction time appropriately according to the carbon dioxide concentration, reaction temperature conditions . In particular, if it is 0.05 mmol or more per 10 g of the reaction solvent, it is clear that a rapid reaction proceeds at 80 ° C., and it can be said that the catalyst amount is suitable for setting suitable reaction conditions. Even if the amount of catalyst is large, there is no particular problem (for example, when the catalyst itself serves as a solvent, the content can be considered as ∞ g / solvent 10 g), and it can be used regardless of the upper limit.

た、本発明の二酸化炭素固定化方法の特徴構成は、二酸化炭素含有排ガスを前記エポキシ化合物に反応させて環状カーボネートに変換する点にある。 Also, characteristic feature of the carbon dioxide fixation process of the present invention is a carbon dioxide containing exhaust gas is reacted with the epoxy compound to the point to be converted to cyclic carbonate.

なわち、環状カーボネート合成反応により有価物を合成する反応を利用して二酸化炭素を固定化するから、温室効果ガスの削減を図りながら、付加価値を生み出すことができる。ここで、本発明の二酸化炭素固定化方法を種々二酸化炭素含有排ガスの発生箇所に適用する場合に、上記反応は幅広い条件下で穏やかな反応を持続させられるので、導入環境に制約を受けにくく、かつ、有価物の生産により導入コストを低く見積もることができる利点もある。 Ie, because immobilizing carbon dioxide by utilizing the reaction for synthesizing the valuable substance by cyclic carbonate synthesis reactions, while achieving the reduction of greenhouse gases, it is possible to generate added value. Here, when applying the carbon dioxide immobilization method of the present invention to various carbon dioxide-containing exhaust gas generation sites, since the above reaction can maintain a gentle reaction under a wide range of conditions, the introduction environment is not easily restricted, In addition, there is an advantage that the introduction cost can be estimated low by the production of valuable materials.

た、二酸化炭素固定化装置の特徴構成は、上記環状カーボネート合成用触媒を前記エポキシ化合物とともに溶解してなる反応液に、二酸化炭素含有排ガスを供給して反応させる反応槽を備えた点にある。 Also, characteristic feature of the carbon dioxide immobilization device, the reaction solution comprising the cyclic carbonate synthesis catalyst dissolved together with the epoxy compound, a point having a reaction vessel and reacted with the supply of carbon dioxide-containing flue gas It is in.

なわち、上記環状カーボネート合成用触媒を前記エポキシ化合物とともに溶解してなる反応液に、二酸化炭素含有排ガスを供給するだけの簡単な装置構成により、二酸化炭素の固定化を行いながら有価物の生産を行える。 Ie, the cyclic carbonate synthesis catalyst to the reaction solution obtained by dissolving both the said epoxy compound, by a simple device configuration of merely supplying carbon dioxide-containing flue gas, valuable materials while immobilization of carbon dioxide Can be produced.

お、上記構成において、前記二酸化炭素含有排ガスが、燃料ガスを改質して水素ガスを製造する水素製造装置における水素製造排ガスであってもよい。 Na us, in the above configuration, the carbon dioxide-containing flue gas is, the fuel gas may be a hydrogen production exhaust gas in the hydrogen production apparatus for producing hydrogen gas by reforming.

とえば水素ガスを製造する水素製造装置においては、水素製造排ガスとして高温高圧な二酸化炭素含有排ガス、常温常圧の二酸化炭素含有排ガスが発生するが、これらのいずれに対しても上記二酸化炭素固定化方法を適用できる構成とすることができ、穏やかな反応状態で連続的に有価物の生産を行うことができる。 And the hydrogen production apparatus for producing hydrogen gas For example, the high-temperature high-pressure carbon dioxide containing exhaust gas as hydrogen gas, but the carbon dioxide containing exhaust gas of the normal temperature and pressure are generated, also the carbon dioxide fixation to any of these The production method can be applied, and valuable materials can be continuously produced in a mild reaction state.

したがって、温室効果ガスの削減を図りながら、環状カーボネートの生産を効率よく行えるようになった。   Therefore, it has become possible to efficiently produce cyclic carbonates while reducing greenhouse gases.

水素製造装置のフロー図であるIt is a flowchart of a hydrogen production apparatus 二酸化炭素固定化の概略図であるIt is the schematic of carbon dioxide fixation

以下に本発明を具体的な実施形態にしたがって説明する。なお、以下の実施形態は本願発明を明確にするために例示されるものであって、本発明は、下記実施形態に限られるものではない。また、以下の実施形態中、エピスルフィド化合物に係る記載は参考に記載するものである。 The present invention will be described below according to specific embodiments. In addition, the following embodiment is illustrated in order to clarify this invention, Comprising: This invention is not limited to the following embodiment. In the following embodiments, descriptions relating to episulfide compounds are described for reference.

本発明では、有機系イオン性化合物からなる環状カーボネート合成用触媒を用いて、エポキシ化合物と二酸化炭素とから環状カーボネート化合物を生成する。
参考に述べると、有機系イオン性化合物からなる環状カーボネート合成用触媒を用いて、エピスルフィド化合物と二酸化炭素とから環状チオカーボネートを生成することもできる。以下では、エピスルフィド化合物を用いる場合と共に、環状チオカーボネートを用いる場合についても併記する。
In the present invention, a cyclic carbonate compound is produced from an epoxy compound and carbon dioxide using a cyclic carbonate synthesis catalyst comprising an organic ionic compound.
For reference, a cyclic thiocarbonate can also be produced from an episulfide compound and carbon dioxide using a cyclic carbonate synthesis catalyst comprising an organic ionic compound. Below, the case where a cyclic thiocarbonate is used is described together with the case where an episulfide compound is used.

前記有機系イオン性化合物としては、A)1−メチル−3−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾリウム塩、(B)N−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウム塩、(C)N, N, N−トリエチル−N−(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム塩、(D)N, N, N, N−テトラ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム塩、(E)N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジニウム塩(各化2参照)から選ばれる少なくとも一種の陽イオンを含む塩を有効成分として含有するものが好適に用いられる。なお、対イオンについては、ハロゲン化物イオン、トリフルオロ酢酸イオン、ビスフルオロスルフォニウムイミドイオン等の種々陰イオンが適用できる。
なお、本発明では、上記塩のうち、有機系イオン性化合物が、N−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウム塩、N, N, N, N−テトラ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム塩、N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジニウム塩から選ばれる少なくとも一種の陽イオンを含む塩を用いる場合を対象とし、以下同様とする。
Examples of the organic ionic compound include A) 1-methyl-3- (2-hydroxyethyl) imidazolium salt, (B) N- (2-hydroxyethyl) pyridinium salt, (C) N, N, N- Triethyl-N- (2-hydroxyethyl) ammonium salt, (D) N, N, N, N-tetra (2-hydroxyethyl) ammonium salt, (E) N-methyl-N- (2-hydroxyethyl) pyrrolidinium Those containing a salt containing at least one cation selected from salts (see Chemical Formula 2) as an active ingredient are preferably used. As the counter ion, various anions such as halide ion, trifluoroacetate ion, bisfluorosulfonium imide ion can be applied.
In the present invention, among the above salts, the organic ionic compound is N- (2-hydroxyethyl) pyridinium salt, N, N, N, N-tetra (2-hydroxyethyl) ammonium salt, N-methyl. The same applies to the case where a salt containing at least one cation selected from —N- (2-hydroxyethyl) pyrrolidinium salt is used.

上記環状カーボネート合成用触媒の存在下で、燃焼排ガスをエポキシ化合物もしくはエピスルフィド化合物に反応させる。この反応は、エポキシ化合物もしくはエピスルフィド化合物を前記環状カーボネート合成用触媒とともに溶解した液相に対して、前記排ガスを接触させることによって行うことができる。気液接触効率を高めるには、液相に対して排ガスをバブリングしたり、接触材に流下循環させられる液相に対して気相を対向流通させたりすることが有効であるが、簡易的には、排ガス中に保持された液相を撹拌混合することによっても実行することができる。   In the presence of the cyclic carbonate synthesis catalyst, the combustion exhaust gas is reacted with an epoxy compound or an episulfide compound. This reaction can be performed by bringing the exhaust gas into contact with a liquid phase obtained by dissolving an epoxy compound or an episulfide compound together with the catalyst for synthesizing the cyclic carbonate. In order to increase the gas-liquid contact efficiency, it is effective to bubbling exhaust gas against the liquid phase or to allow the gas phase to circulate counter to the liquid phase that is circulated down to the contact material. Can also be carried out by stirring and mixing the liquid phase retained in the exhaust gas.

前記排ガスとしては、通常の燃焼排ガスとして3〜10%の二酸化炭素を含有するものが好適に用いられ、高効率で環状カーボネートを生成させることができる。   As said exhaust gas, what contains 3-10% of carbon dioxide as a normal combustion exhaust gas is used suitably, and it can produce | generate a cyclic carbonate with high efficiency.

また、このような燃焼排ガスは、通常100℃〜1000℃程度に達し、ガス管路にて降温するが、この排ガスのもつ熱により上記反応温度を、100℃程度の好適な温度域に維持することができる。   In addition, such combustion exhaust gas usually reaches about 100 ° C. to 1000 ° C. and falls in the gas pipeline, but the reaction temperature is maintained in a suitable temperature range of about 100 ° C. by the heat of the exhaust gas. be able to.

前記エポキシ化合物、エピスルフィド化合物としては、化4に示すようにグリシジル基を有する化合物やエピチオ基を有する化合物ならば用いることができ、これら化合物は、二酸化炭素に対して類似の反応性を示すとともに、上記反応により利用価値の高い有価物に変換されることが知られている。   As the epoxy compound and episulfide compound, any compound having a glycidyl group or an epithio group can be used as shown in Chemical Formula 4, and these compounds exhibit similar reactivity to carbon dioxide, It is known that the above reaction converts it into a valuable material with high utility value.

〔実施形態1〕
フラスコにアンモニウム系イオン性化合物(触媒)として化2における(C)化合物を0.50mmolを入れ、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(溶媒)10.0gを加える。また、この液にスチレンオキサイド(ナカライテスク社製)1.21g,(10mmol)を加える。
この反応容器を還流管に取り付け、二酸化炭素濃度5%(残部はAr)の模擬排ガスを流しながら20分間反応液中に導入して室温(20℃)、常圧(101.3kPa)でバブリングした。次いで玉栓で反応溶器を密閉した後、還流管の頭頂部の三方コックにおいて前記模擬排ガスを流しながら100℃で24時間加熱撹拌した。
Embodiment 1
0.50 mmol of the compound (C) in Chemical Formula 2 is added as an ammonium-based ionic compound (catalyst) to the flask, and 10.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (solvent) is added. Further, 1.21 g (10 mmol) of styrene oxide (manufactured by Nacalai Tesque) is added to this solution.
The reaction vessel was attached to a reflux pipe, and introduced into the reaction solution for 20 minutes while flowing simulated exhaust gas having a carbon dioxide concentration of 5% (the remainder was Ar), and was bubbled at room temperature (20 ° C.) and normal pressure (101.3 kPa). . Next, the reaction bath was sealed with a ball plug, and then heated and stirred at 100 ° C. for 24 hours while flowing the simulated exhaust gas in a three-way cock at the top of the reflux tube.

得られた反応溶液をGCで分析し、化1の反応における転化率および選択率を求めた。
なお、転化率および選択率を求めるに際しその後、反応溶液を30mLの蒸留水に入れ、酢酸エチル30mL×1回、20mL×2回で抽出。抽出液を蒸留水20mL×8回で洗い、分液した酢酸エチル溶液を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。無水硫酸ナトリウムをろ過して、酢酸エチルを留去した後、秤量した生成物を得た。この生成物をガスクロマトグラフィーで分析し、ピーク面積より、含有する化合物(原料のスチレンオキサイドや生成物のスチレンカーボネートおよび副生成物)の面積百分率を求め、転化率および選択率を計算した。
The obtained reaction solution was analyzed by GC, and the conversion and selectivity in the reaction of Chemical Formula 1 were determined.
In addition, when calculating | requiring a conversion rate and a selectivity, after that, a reaction solution was put into 30 mL distilled water, and it extracted by ethyl acetate 30 mL x 1 time and 20 mL x 2 times. The extract was washed with distilled water 20 mL × 8 times, and the separated ethyl acetate solution was dried over anhydrous sodium sulfate. Anhydrous sodium sulfate was filtered off and ethyl acetate was distilled off to obtain a weighed product. This product was analyzed by gas chromatography. From the peak area, the area percentage of the contained compound (raw material styrene oxide and product styrene carbonate and by-product) was determined, and the conversion and selectivity were calculated.

転化率は
転化率=100−(原料スチレンオキサイドの面積百分率)
として求めた。
選択率は、
選択率=(生成スチレンカーボネートの面積百分率)/(転化率)×100
として求めた。
Conversion rate: Conversion rate = 100− (area percentage of raw material styrene oxide)
As sought.
Selectivity is
Selectivity = (area percentage of styrene carbonate produced) / (conversion rate) × 100
As sought.

その結果、反応溶液中のスチレンカーボネートのピーク面積より、原料のスチレンオキサイドの95%がスチレンカーボネートに変換され(転化率95%)、反応溶液中に残存スチレンオキサイド5%が検出されたが、他の生成物は全く検出されなかった(選択率100%)。
得られたスチレンカーボネートの1H NMR(CDCl3)スペクトルは、4.34(dd,1H),4.80(dd,1H),5.68(m,1H),7.2−7.4(m,5H)であった。
As a result, 95% of the raw material styrene oxide was converted to styrene carbonate from the peak area of styrene carbonate in the reaction solution (conversion rate 95%), and 5% of residual styrene oxide was detected in the reaction solution. No product was detected (selectivity 100%).
The 1H NMR (CDCl3) spectrum of the resulting styrene carbonate was 4.34 (dd, 1H), 4.80 (dd, 1H), 5.68 (m, 1H), 7.2-7.4 (m , 5H).

〔比較例1〕
アンモニウム系イオン性化合物(触媒)に代えて、塩化ナトリウムを用い、実施形態1と同様にして転化率および選択率を求めたところ、転化率57%(選択率100%)であり、イオン性化合物(触媒)として化2における(C)化合物を用いることによって、反応効率が向上していることがわかった。
[Comparative Example 1]
In place of ammonium-based ionic compound (catalyst), sodium chloride was used, and the conversion rate and selectivity were determined in the same manner as in Embodiment 1. As a result, the conversion rate was 57% (selectivity 100%). It was found that the reaction efficiency was improved by using the compound (C) in Chemical Formula 2 as (catalyst).

〔実施形態2〕
フラスコに有機系イオン性化合物(触媒)として化2における各化合物を0.10mmolを入れ、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(溶媒)10.0gを加える。また、この液にスチレンオキサイド1.21g,(10mmol)を加える。
この反応容器を還流管に取り付け、二酸化炭素濃度100%のガスを流しながら20分間反応液中に導入して室温でバブリングした。次いで玉栓で反応溶器を密閉した後、還流管の頭頂部の三方コックにおいて二酸化炭素濃度100%のガスを流しながら100℃で17時間加熱撹拌した。
[Embodiment 2]
0.10 mmol of each compound in Chemical Formula 2 is added to the flask as an organic ionic compound (catalyst), and 10.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (solvent) is added. In addition, 1.21 g of styrene oxide (10 mmol) is added to this solution.
The reaction vessel was attached to a reflux tube, introduced into the reaction solution for 20 minutes while flowing a gas having a carbon dioxide concentration of 100%, and bubbled at room temperature. Next, after sealing the reaction bath with a ball stopper, the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 17 hours while flowing a gas having a carbon dioxide concentration of 100% through a three-way cock at the top of the reflux tube.

得られた反応溶液をGCで分析し、化1の反応における転化率および選択率を求めた。あわせて、イオン性化合物については対イオンについても種々変更して触媒活性を比較した。結果を表1に示す。表1においては、各行項目が有機系イオン性化合物のカチオン種、各列項目がアニオン種を示している。   The obtained reaction solution was analyzed by GC, and the conversion and selectivity in the reaction of Chemical Formula 1 were determined. In addition, for the ionic compounds, the counter ions were also variously changed and the catalytic activities were compared. The results are shown in Table 1. In Table 1, each row item indicates a cation species of an organic ionic compound, and each column item indicates an anion species.

Figure 0005865107
Figure 0005865107

表1より各有機系イオン性化合物によれば、高い選択率でスチレンオキサイドからスチレンカーボネートを得ることができることがわかった。また、この反応は、連続的に行うことができるので、転化率が低くても高効率で二酸化炭素の固定化に寄与できるものと考えられる。   From Table 1, it was found that according to each organic ionic compound, styrene carbonate can be obtained from styrene oxide with high selectivity. Moreover, since this reaction can be performed continuously, it is considered that even if the conversion rate is low, it can contribute to the fixation of carbon dioxide with high efficiency.

〔実施形態3〕
フラスコにトリグリシジルシアヌレート(日産化学社製)50.15g,(169mmol)を入れ、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(溶媒)508gを加える。また、この液にアンモニウム系イオン性化合物(触媒)として化2における(C)化合物8.49 mmolを加える。この反応容器を還流管に取り付け、二酸化炭素濃度100%ガスを常圧で反応溶液中にバブリングしながら100℃で24時間加熱撹拌した。反応終了後、反応溶液を蒸留水2Lに投入して得られた白色固体をガラスフィルターでろ過し、アセトンで洗浄することにより化5に示される環状カーボネートが63.68g、収率88%で得られた。
得られた環状カーボネートの1H NMR(CDCl3)スペクトルは、4.06(dd,3H),4.19(dd,3H),4.32(dd,3H),4.56(dd,3H),4.94(m,3H)であった。
また、得られた環状カーボネートのC=O伸縮振動(IR)は1786 cm−1であった。
[Embodiment 3]
Triglycidyl cyanurate (Nissan Chemical Co., Ltd.) 50.15 g, (169 mmol) is added to the flask, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (solvent) 508 g is added. Further, 8.49 mmol of the compound (C) in Chemical Formula 2 is added as an ammonium-based ionic compound (catalyst) to this solution. The reaction vessel was attached to a reflux tube, and stirred with heating at 100 ° C. for 24 hours while bubbling a gas having a carbon dioxide concentration of 100% into the reaction solution at normal pressure. After completion of the reaction, the white solid obtained by adding the reaction solution to 2 L of distilled water was filtered with a glass filter and washed with acetone to obtain 63.68 g of cyclic carbonate shown in Chemical formula 5 with a yield of 88%. It was.
The 1H NMR (CDCl 3 ) spectrum of the obtained cyclic carbonate is 4.06 (dd, 3H), 4.19 (dd, 3H), 4.32 (dd, 3H), 4.56 (dd, 3H). , 4.94 (m, 3H).
Moreover, C = O stretching vibration (IR) of the obtained cyclic carbonate was 1786 cm-1.

Figure 0005865107
Figure 0005865107

〔実施形態4〕
フラスコにソルビトールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテック社製)50.75g,(125mmol)を入れ、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(溶媒)402gを加える。また、この液にアンモニウム系イオン性化合物(触媒)として化2における(C)化合物10.3 mmolを加える。この反応容器を還流管に取り付け、二酸化炭素濃度100%ガスを常圧で反応溶液中にバブリングしながら100℃で31時間加熱撹拌した。反応終了後、反応溶液を蒸留水1Lに投入して得られた白色懸濁液を酢酸エチル400mL×4回で抽出した。得られた酢酸エチル溶液を水洗し、無水硫酸マグネシウムで乾燥して、酢酸エチルを留去することで化6に示される黄色の環状カーボネート油状生成物が50.82g、収率70%で得られた。
得られた環状カーボネートの1H NMR(CDCl3)スペクトルは、3.3−4.2(m),4.2−4.6(m),4.7−5.0(m)であった。
また、得られた環状カーボネートのC=O伸縮振動(IR)は1786 cm−1であった。
[Embodiment 4]
A flask is charged with 50.75 g (125 mmol) of sorbitol polyglycidyl ether (manufactured by Nagase Chemtech), and 402 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (solvent) is added. Further, 10.3 mmol of the compound (C) in Chemical Formula 2 is added as an ammonium-based ionic compound (catalyst) to this solution. The reaction vessel was attached to a reflux tube, and stirred with heating at 100 ° C. for 31 hours while bubbling a gas having a carbon dioxide concentration of 100% into the reaction solution at normal pressure. After completion of the reaction, the white suspension obtained by adding the reaction solution to 1 L of distilled water was extracted with 400 mL of ethyl acetate four times. The obtained ethyl acetate solution was washed with water, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the ethyl acetate was distilled off to obtain 50.82 g of a yellow cyclic carbonate oily product represented by Chemical Formula 6 in a yield of 70%. It was.
The 1H NMR (CDCl3) spectrum of the obtained cyclic carbonate was 3.3-4.2 (m), 4.2-4.6 (m), and 4.7-5.0 (m).
Moreover, C = O stretching vibration (IR) of the obtained cyclic carbonate was 1786 cm-1.

Figure 0005865107
Figure 0005865107

〔実施形態5〕
フラスコにエピコート828(ジャパンエポキシレジン社製)52.09g,(138mmol)を入れ、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(溶媒)208gを加える。また、この液にアンモニウム系イオン性化合物(触媒)として化2における(C)化合物7.03 mmolを加える。この反応容器を還流管に取り付け、二酸化炭素濃度100%ガスを常圧で反応溶液中にバブリングしながら100℃で21時間加熱撹拌した。反応終了後、反応溶液を蒸留水2Lに投入して得られた白色固体をガラスフィルターでろ過し、アセトンで洗浄することにより化7に示される環状カーボネートが63.68g、収率88%で得られた。
得られた環状カーボネートの1H NMR(DMSO−d6)スペクトルは、1.57(s,6H)4.14(dd,2H),4.23(dd,2H),4.37(dd,2H),4.61(dd,2H),5.11(m,2H),6.84(d,4H),7.11(d,4H)であった。
また、得られた環状カーボネートのC=O伸縮振動(IR)は1786 cm−1であった。
[Embodiment 5]
52.09 g of Epicoat 828 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) (138 mmol) is placed in the flask, and 208 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (solvent) is added. Moreover, 7.03 mmol of (C) compound in Chemical formula 2 is added to this liquid as an ammonium type ionic compound (catalyst). The reaction vessel was attached to a reflux tube, and stirred with heating at 100 ° C. for 21 hours while bubbling a gas having a carbon dioxide concentration of 100% into the reaction solution at normal pressure. After completion of the reaction, the white solid obtained by adding the reaction solution to 2 L of distilled water was filtered with a glass filter and washed with acetone to obtain 63.68 g of cyclic carbonate shown in Chemical formula 7 in a yield of 88%. It was.
1H NMR (DMSO-d6) spectrum of the obtained cyclic carbonate was 1.57 (s, 6H) 4.14 (dd, 2H), 4.23 (dd, 2H), 4.37 (dd, 2H). 4.61 (dd, 2H), 5.11 (m, 2H), 6.84 (d, 4H), 7.11 (d, 4H).
Moreover, C = O stretching vibration (IR) of the obtained cyclic carbonate was 1786 cm-1.

Figure 0005865107
Figure 0005865107

〔実施形態6〕
フラスコにアンモニウム系イオン性化合物(触媒)として化2における(C)化合物を0.50mmolを入れ、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(溶媒)10.0gを加える。また、この液に上記化合物(B)(10−(2’,5’−ジグリシジルエーテルフェニル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド)29.71g(68.1mmol)を加える。
この反応容器を還流管に取り付け、二酸化炭素を流しながら20分間反応液中に導入して室温、常圧でバブリングした。次いで玉栓で反応溶器を密閉した後、還流管の頭頂部の三方コックにおいて前記模擬排ガスを流しながら80℃で24時間加熱撹拌した。
[Embodiment 6]
0.50 mmol of the compound (C) in Chemical Formula 2 is added as an ammonium-based ionic compound (catalyst) to the flask, and 10.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (solvent) is added. In addition, 29.71 g of the above compound (B) (10- (2 ′, 5′-diglycidyl ether phenyl) -9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide) was added to this liquid. 68.1 mmol) is added.
The reaction vessel was attached to a reflux tube, introduced into the reaction solution for 20 minutes while flowing carbon dioxide, and bubbled at room temperature and normal pressure. Next, the reaction bath was sealed with a ball plug, and then heated and stirred at 80 ° C. for 24 hours while flowing the simulated exhaust gas through a three-way cock at the top of the reflux tube.

反応終了後、反応溶液を蒸留水2Lに投入して得られた白色固体をガラスフィルターでろ過することにより、生成物として環状カーボネート構造を有するホスフィン酸エステル化合物が32.20g、収率99%で得られた。
得られた環状カーボネート構造を有するホスフィン酸エステル化合物の1HNMR(CDCl3)スペクトルは、8.3−6.2,m,(芳香族プロトン),4.94,bs,(環状カーボネート構造のプロトン),4.48,m,(環状カーボネート構造のプロトン),4.2−2.8,m,(環状カーボネート構造のプロトンとオキシメチレン部分のプロトン),1.82,s,(水酸基のプロトン)であった。
また、得られた環状カーボネート構造を有するホスフィン酸エステル化合物のC=O伸縮振動(IR)は1793cm−1であった。
これらのデータより、得られた化合物は、10−[4−ジ(2−オキソ−1,3−ジオキソリルメチルオキシ)フェニル]−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−カーボネートであることが確認できた。
After completion of the reaction, a white solid obtained by adding the reaction solution to 2 L of distilled water was filtered through a glass filter, whereby 32.20 g of a phosphinic acid ester compound having a cyclic carbonate structure as a product was obtained in a yield of 99%. Obtained.
1HNMR (CDCl3) spectrum of the obtained phosphinic acid ester compound having a cyclic carbonate structure is 8.3-6.2, m, (aromatic proton), 4.94, bs (proton of cyclic carbonate structure), 4.48, m, (cyclic carbonate structure proton), 4.2-2.8, m, (cyclic carbonate structure proton and oxymethylene proton), 1.82, s, (hydroxyl group proton) there were.
Moreover, the C = O stretching vibration (IR) of the obtained phosphinic acid ester compound having a cyclic carbonate structure was 1793 cm-1.
From these data, the obtained compound was 10- [4-di (2-oxo-1,3-dioxolylmethyloxy) phenyl] -9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene. It was confirmed that it was -10-carbonate.

〔実施形態7〕
フラスコに1,2−エポキシ−3−フェノキシプロパン1.50g(10mmol)を入れ、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(溶媒)20gを加える。また、この液にアンモニウム系イオン性化合物(触媒)として化2における(C)化合物0.20mmolを加える。この反応容器を還流管に取り付け、二酸化炭素濃度100%のガスを常圧で反応溶液中にバブリングしながら種々の温度で種々の時間加熱撹拌した。
種々の温度、時間で得られた反応溶液をGCで分析し、化1の反応における環状カーボネート化合物の収率(転化率×選択率)を求めた。
[Embodiment 7]
1.50 g (10 mmol) of 1,2-epoxy-3-phenoxypropane is added to the flask, and 20 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (solvent) is added. In addition, 0.20 mmol of the compound (C) in Chemical Formula 2 is added as an ammonium-based ionic compound (catalyst) to this solution. The reaction vessel was attached to a reflux tube, and stirred with heating at various temperatures for various times while bubbling a gas having a carbon dioxide concentration of 100% into the reaction solution at normal pressure.
The reaction solutions obtained at various temperatures and times were analyzed by GC, and the yield of the cyclic carbonate compound in the reaction of Chemical Formula 1 (conversion rate × selectivity) was determined.

その結果、GCのピーク面積より、表2に示す収率で環状カーボネート化合物が得られた。   As a result, a cyclic carbonate compound was obtained in a yield shown in Table 2 from the GC peak area.

Figure 0005865107
Figure 0005865107

〔実施形態8〕
フラスコに1,2−エポキシ−3−フェノキシプロパン1.50g(10mmol)を入れ、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(溶媒)20gを加える。また、この液にアンモニウム系イオン性化合物(触媒)として化2における(C)化合物0.20mmolを加える。この反応容器を還流管に取り付け、二酸化炭素濃度5%のガスを常圧で反応溶液中にバブリングしながら100℃で22hrまで加熱撹拌した。
種々の時間で得られた反応溶液をGCで分析し、化1の反応における環状カーボネート化合物の収率を求めた。
[Embodiment 8]
1.50 g (10 mmol) of 1,2-epoxy-3-phenoxypropane is added to the flask, and 20 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (solvent) is added. In addition, 0.20 mmol of the compound (C) in Chemical Formula 2 is added as an ammonium-based ionic compound (catalyst) to this solution. The reaction vessel was attached to a reflux tube, and stirred with heating to 100 ° C. for 22 hours while bubbling a gas having a carbon dioxide concentration of 5% into the reaction solution at normal pressure.
The reaction solutions obtained at various times were analyzed by GC, and the yield of the cyclic carbonate compound in the reaction of Chemical Formula 1 was determined.

その結果、GCのピーク面積より、表3に示す収率で環状カーボネート化合物が得られた。実施形態7中の100℃とほぼ同じ反応速度の結果が得られ、つまり、燃焼排ガス中に含まれる程度の二酸化炭素濃度のガスでも純二酸化炭素ガス同等の速度で反応が進むことが期待できる。   As a result, a cyclic carbonate compound was obtained in a yield shown in Table 3 from the GC peak area. The result of the reaction rate almost the same as 100 ° C. in Embodiment 7 is obtained, that is, it can be expected that the reaction proceeds at a rate equivalent to that of pure carbon dioxide gas even with a carbon dioxide concentration gas contained in the combustion exhaust gas.

Figure 0005865107
Figure 0005865107

〔実施形態9〕
フラスコに1,2−エポキシ−3−フェノキシプロパン1.50g(10mmol)を入れ、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(溶媒)20gを加える。また、この液にアンモニウム系イオン性化合物(触媒)として化2における(C)化合物1.00mmolを加える。この反応容器を還流管に取り付け、二酸化炭素濃度100%のガスを常圧で反応溶液中にバブリングしながら60℃で22hrまで加熱撹拌した。
種々の時間で得られた反応溶液をGCで分析し、化1の反応における環状カーボネート化合物の収率を求めた。
[Embodiment 9]
1.50 g (10 mmol) of 1,2-epoxy-3-phenoxypropane is added to the flask, and 20 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (solvent) is added. Further, 1.00 mmol of the compound (C) in Chemical Formula 2 is added to this solution as an ammonium-based ionic compound (catalyst). The reaction vessel was attached to a reflux tube, and stirred with heating at 60 ° C. to 22 hr while bubbling a gas having a carbon dioxide concentration of 100% into the reaction solution at normal pressure.
The reaction solutions obtained at various times were analyzed by GC, and the yield of the cyclic carbonate compound in the reaction of Chemical Formula 1 was determined.

その結果、GCのピーク面積より、表4に示す収率で環状カーボネート化合物が得られた。実施形態7中の80℃より反応速度が速く、触媒量を増加させることにより、より低温範囲まで実用範囲が広がることが期待できる。   As a result, a cyclic carbonate compound was obtained in a yield shown in Table 4 from the peak area of GC. The reaction rate is faster than 80 ° C. in Embodiment 7, and the practical range can be expected to expand to a lower temperature range by increasing the amount of catalyst.

Figure 0005865107
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〔まとめ〕
上記実施形態を表5にまとめた。表5より、環状カーボネート合成は、反応温度、触媒量によって、反応速度が変化するものと考えられる。一方、原料のエポキシ化合物の種類や、二酸化炭素濃度はあまり反応速度に影響していないものと考えられる。
[Summary]
The above embodiments are summarized in Table 5. From Table 5, it is considered that the reaction rate of cyclic carbonate synthesis varies depending on the reaction temperature and the amount of catalyst. On the other hand, it is considered that the kind of raw material epoxy compound and the carbon dioxide concentration do not significantly affect the reaction rate.

Figure 0005865107
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すなわち、触媒として、化2に示す触媒を用いた場合、100℃程度でカーボネート化反応が素早く(24hrで50%以上の収率が望める程度以上)進む(実施形態2〜5,および,7)。また、反応温度が低くても、充分な触媒量が確保されていれば充分に反応が進む。(実施形態2,7に対して実施形態6,9)   That is, when the catalyst shown in Chemical Formula 2 is used as the catalyst, the carbonation reaction proceeds rapidly (more than the extent that a yield of 50% or more can be expected in 24 hours) at about 100 ° C. (Embodiments 2-5, and 7). . Even if the reaction temperature is low, the reaction proceeds sufficiently if a sufficient amount of catalyst is secured. (Embodiments 6 and 9 with respect to Embodiments 2 and 7)

触媒量が多く(10gのNMPに対して0.5mmol程度)、反応温度が比較的高い(100℃程度)場合、二酸化炭素濃度は低くても(5%程度でも)反応は素早く進む。(実施形態1)一方、触媒量が少なくても、反応温度が充分高ければ、二酸化炭素濃度は低くても(5%程度でも)反応は素早く進む。(実施形態8)
したがって、反応温度が高ければ低濃度の二酸化炭素であっても、環状カーボネートの合成に用いることで、効率よく固定化することができることがわかる。
When the amount of catalyst is large (about 0.5 mmol with respect to 10 g of NMP) and the reaction temperature is relatively high (about 100 ° C.), the reaction proceeds rapidly even if the carbon dioxide concentration is low (even about 5%). (Embodiment 1) On the other hand, even if the amount of catalyst is small, if the reaction temperature is sufficiently high, the reaction proceeds rapidly even if the carbon dioxide concentration is low (even about 5%). (Embodiment 8)
Therefore, it can be seen that if the reaction temperature is high, even a low concentration of carbon dioxide can be efficiently immobilized by use in the synthesis of cyclic carbonate.

表5によれば、二酸化炭素濃度、エポキシ化合物の種類によらず、反応温度が80℃以上であれば、溶媒10gに対して触媒量を0.10mmol以上用いることで素早い反応が起こり(実施形態1〜8)、さらに触媒量を0.05mmol程度に減じても充分な反応速度が得られるものと考えることができる。なお、触媒量を規定する場合、たとえば、触媒自体が溶媒をかねる場合の含有量を∞g/溶媒10gと考えることができ、上限を問わず使用できるものである。また、二酸化炭素濃度に関しても、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素濃度(3〜10%程度)で充分速い反応速度が得られていることから、さらに低い二酸化炭素濃度(たとえば0.1%程度)であっても確実に反応を行えるものと考えられる。   According to Table 5, regardless of the carbon dioxide concentration and the type of epoxy compound, if the reaction temperature is 80 ° C. or more, a rapid reaction occurs by using a catalyst amount of 0.10 mmol or more with respect to 10 g of the solvent (embodiment) 1-8) It can be considered that a sufficient reaction rate can be obtained even if the amount of the catalyst is further reduced to about 0.05 mmol. In addition, when prescribing the amount of catalyst, for example, the content when the catalyst itself serves as a solvent can be considered to be ∞ g / 10 g of solvent, and can be used regardless of the upper limit. Also, with respect to the carbon dioxide concentration, since a sufficiently high reaction rate is obtained with the carbon dioxide concentration (about 3 to 10%) contained in the combustion exhaust gas, the carbon dioxide concentration is lower (for example, about 0.1%). Even if it exists, it is thought that it can react reliably.

さらに、触媒量が多い場合(10gのNMPに対して0.5mmol程度)、温度が低くても反応は素早く進み、反応温度としては50℃以上が好ましいことが読み取れる(実施形態9)。このような形態であれば、燃焼排ガスなどの高温な排熱に限らず、工場の排水、汚泥焼却の排水、発電やごみ焼却の復水器の温水なども活用できるので、排熱を多く取り出すことのできないような産業プラントにも環状カーボネート合成プロセスを組み込むことができるようになる。   Furthermore, when the amount of the catalyst is large (about 0.5 mmol with respect to 10 g of NMP), it can be read that the reaction proceeds quickly even when the temperature is low, and the reaction temperature is preferably 50 ° C. or higher (Embodiment 9). In such a form, not only high-temperature exhaust heat such as combustion exhaust gas, but also wastewater from factories, sludge incineration, hot water from condensers for power generation and waste incineration, etc. can be used, so a lot of exhaust heat is extracted. It will be possible to incorporate a cyclic carbonate synthesis process into an industrial plant that cannot.

なお、実施形態7に示すように、触媒量が比較的少ない場合でも、緩慢ながら室温でも反応は進行することがわかり、二酸化炭素濃度、反応温度条件に応じて反応時間を適宜調整することによって好適な反応効率を実現することができることがわかる。   As shown in Embodiment 7, even when the amount of catalyst is relatively small, it can be seen that the reaction proceeds slowly even at room temperature, and it is preferable to appropriately adjust the reaction time according to the carbon dioxide concentration and reaction temperature conditions. It can be seen that a high reaction efficiency can be realized.

〔実施形態10〕
上記実施形態で行った環状カーボネート合成方法を燃料ガスを改質して水素ガスを製造する水素製造装置100において水素製造排ガス中の二酸化炭素を固定化するのに利用する例を示す。
[Embodiment 10]
An example will be shown in which the cyclic carbonate synthesis method performed in the above embodiment is used to immobilize carbon dioxide in hydrogen production exhaust gas in the hydrogen production apparatus 100 that reforms fuel gas to produce hydrogen gas.

(水素製造装置)
本実施形態で用いる水素製造装置100は、図1に示すように、燃料ガスとしての天然ガスを脱硫する脱硫器1を備え、前記脱硫器1で脱硫された天然ガスを改質する改質器2を備え、天然ガスが改質され、水素および二酸化炭素を主成分とする改質ガス中に含まれる一酸化炭素ガスを、酸化して二酸化炭素に変換する変成器3を備え、前記変成器3を経た改質ガスをPSAプロセス(圧力変動吸着プロセス)により精製する水素PSA装置4を備え、前記水素PSA装置4から得られる水素ガスを製品水素ガスとして供給可能に構成してある。
(Hydrogen production equipment)
As shown in FIG. 1, the hydrogen production apparatus 100 used in the present embodiment includes a desulfurizer 1 that desulfurizes natural gas as a fuel gas, and a reformer that reforms the natural gas desulfurized by the desulfurizer 1. 2, comprising a transformer 3 for reforming natural gas and oxidizing the carbon monoxide gas contained in the reformed gas mainly composed of hydrogen and carbon dioxide into carbon dioxide. The hydrogen PSA device 4 for purifying the reformed gas having passed through 3 by a PSA process (pressure fluctuation adsorption process) is provided, and the hydrogen gas obtained from the hydrogen PSA device 4 can be supplied as product hydrogen gas.

上記水素製造装置100において、水素PSA装置4からのオフガス(排ガス)は、オフガスタンク5に一時貯留されるとともに、前記改質器2における加熱用バーナ21の燃料として用いられる。   In the hydrogen production apparatus 100, offgas (exhaust gas) from the hydrogen PSA apparatus 4 is temporarily stored in the offgas tank 5 and used as fuel for the heating burner 21 in the reformer 2.

このような構成により、
(A)前記水素PSA装置4に供給される改質ガスおよび
(B)前記オフガスタンク5に一時貯留されるオフガスおよび
(C)前記改質器2における加熱用バーナ21からの排ガス
には、それぞれ二酸化炭素が含まれており、二酸化炭素固定化装置200における二酸化炭素含有排ガスとして取り扱うことができる。表6にそれぞれの二酸化炭素含有排ガスの性状を示す。
With this configuration,
(A) the reformed gas supplied to the hydrogen PSA device 4, (B) the offgas temporarily stored in the offgas tank 5, and (C) the exhaust gas from the heating burner 21 in the reformer 2, respectively. Carbon dioxide is contained and can be handled as a carbon dioxide-containing exhaust gas in the carbon dioxide fixing device 200. Table 6 shows the properties of each carbon dioxide-containing exhaust gas.

Figure 0005865107
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(二酸化炭素固定化装置)
本発明の環状カーボネート合成方法を用いた二酸化炭素固定化方法を行う二酸化炭素固定化装置200は、上記水素製造装置100における二酸化炭素含有排ガスの供給路(A)〜(C)の少なくともいずれかに設けられ、図2に示すように、前記環状カーボネート合成用触媒を前記エポキシ化合物もしくはエピスルフィド化合物(以下原料と称する)としてのスチレンオキサイドとともに反応溶媒としてのNMPに溶解してなる反応液に、二酸化炭素含有排ガスを供給して反応させる反応槽6を備える。
(CO2 immobilizer)
The carbon dioxide immobilization apparatus 200 that performs the carbon dioxide immobilization method using the cyclic carbonate synthesis method of the present invention is provided in at least one of the supply paths (A) to (C) of the carbon dioxide-containing exhaust gas in the hydrogen production apparatus 100. As shown in FIG. 2, the cyclic carbonate synthesis catalyst is dissolved in NMP as a reaction solvent together with styrene oxide as the epoxy compound or episulfide compound (hereinafter referred to as raw material). A reaction tank 6 is provided for supplying and reacting the contained exhaust gas.

前記反応槽6は、前記原料を供給する原料供給部61を備えるとともに、前記環状カーボネート合成用触媒を供給する触媒供給部62を備え、前記環状カーボネート合成用触媒とともに反応溶媒としてのNMP溶媒に溶解してなる反応液を収容する反応容器60からなり、前記反応液に対して、二酸化炭素含有排ガスを供給してバブリングする二酸化炭素含有ガス供給部63を備える。なお、前記反応容器60内部には、前記環状カーボネート合成反応を行う反応温度(ここでは50℃〜80℃程度)を維持するための熱交換器64が設けられている。前記反応容器60は必要に応じて複数段設けられ、前記環状カーボネート合成反応を順次移送路65を通じて移送させつつ充分に進行させられるように調整してある。また、反応槽6にはガス抜き路66を設けてあり、合成反応により副生成した雑ガス等を定期的に排出可能に構成してある。また、二酸化炭素含有排ガスは、気液接触の効率を高める目的で、再供給路67を介して反応槽内に繰り返しバブリングされる構成となっている。   The reaction tank 6 includes a raw material supply unit 61 that supplies the raw material and a catalyst supply unit 62 that supplies the cyclic carbonate synthesis catalyst, and is dissolved in an NMP solvent as a reaction solvent together with the cyclic carbonate synthesis catalyst. And a carbon dioxide-containing gas supply unit 63 for supplying and bubbling carbon dioxide-containing exhaust gas to the reaction solution. In addition, a heat exchanger 64 for maintaining a reaction temperature (here, about 50 ° C. to 80 ° C.) for performing the cyclic carbonate synthesis reaction is provided inside the reaction vessel 60. The reaction vessel 60 is provided in a plurality of stages as necessary, and is adjusted so that the cyclic carbonate synthesis reaction is sufficiently advanced while being sequentially transferred through the transfer path 65. Further, the reaction tank 6 is provided with a gas vent path 66 so that miscellaneous gases and the like by-produced by the synthesis reaction can be periodically discharged. In addition, the carbon dioxide-containing exhaust gas is configured to be repeatedly bubbled into the reaction tank via the resupply path 67 for the purpose of increasing the efficiency of gas-liquid contact.

前記環状カーボネート合成反応の終了した反応液は、環状カーボネート抽出槽7に供給され、環状カーボネートを回収するとともに、抽出溶媒を回収再利用可能に構成してある。   The reaction liquid after the completion of the cyclic carbonate synthesis reaction is supplied to the cyclic carbonate extraction tank 7 so as to collect the cyclic carbonate and to recover and reuse the extraction solvent.

前記環状カーボネート抽出槽7は、前記反応液を供給する反応液供給部71および抽出溶媒としての水、酢酸エチルを供給するための抽出液供給部72、73を備えるとともに、抽出された反応液を生成物とともに分離回収する抽出液回収部74(水層回収部74a、有機層回収部74b)を備える。抽出液回収部74から回収された抽出液は、蒸留精製部8(触媒回収部81、カーボネート精製部82)にそれぞれ分離供給され、抽出溶媒、反応溶媒、環状カーボネート合成用触媒を再生再供給可能にする。前記蒸留精製部8には、抽出液を加熱蒸留するための熱交換装置9が設けられている。   The cyclic carbonate extraction tank 7 includes a reaction liquid supply unit 71 for supplying the reaction liquid, and extraction liquid supply parts 72 and 73 for supplying water and ethyl acetate as extraction solvents. An extract collecting unit 74 (an aqueous layer collecting unit 74a and an organic layer collecting unit 74b) that separates and collects the product is provided. The extract recovered from the extract recovery unit 74 is separately supplied to the distillation purification unit 8 (catalyst recovery unit 81 and carbonate purification unit 82), and the extraction solvent, reaction solvent, and cyclic carbonate synthesis catalyst can be regenerated and supplied again. To. The distillation purification unit 8 is provided with a heat exchange device 9 for heating and distilling the extract.

前記熱交換装置9は、熱媒を循環させる熱媒循環路91に、熱供給を受ける熱媒循環ポンプ92および排熱熱交換部93を備え、排熱熱交換部93は前記改質器2の加熱用バーナ21等における排熱を受けて熱媒を加熱するとともに、熱媒循環ポンプ92により前記熱媒を熱媒循環路91に流通する。
前記熱媒は、触媒回収部81に供給される抽出液に含まれる水を水蒸気として留去し、触媒を回収可能にする熱交換器94に流通され、さらに、カーボネート精製部82に供給される抽出液に含まれる酢酸エチルを蒸発留去し、カーボネートを精製可能に加熱する熱交換器95に流通される。また、蒸留精製部8を加熱した熱媒は、さらに、前記反応槽6に設けられた熱交換器64に循環され、反応温度を維持するために熱交換される。各熱交換器へ熱供給し、冷却された熱媒は、前記熱媒循環ポンプにより前記熱媒を排熱熱交換部93に返送される。
The heat exchange device 9 includes a heat medium circulation path 92 that circulates the heat medium, a heat medium circulation pump 92 that receives heat supply, and an exhaust heat exchange unit 93, and the exhaust heat heat exchange unit 93 includes the reformer 2. The heat medium is heated by receiving exhaust heat from the heating burner 21 and the like, and the heat medium is circulated through the heat medium circulation path 91 by the heat medium circulation pump 92.
The heat medium is circulated through a heat exchanger 94 that allows water contained in the extract supplied to the catalyst recovery unit 81 to be distilled off as water vapor so that the catalyst can be recovered, and is further supplied to the carbonate purification unit 82. Ethyl acetate contained in the extract is evaporated and distilled, and the carbonate is circulated through a heat exchanger 95 that heats it so that it can be purified. Moreover, the heat medium which heated the distillation refinement | purification part 8 is further circulated to the heat exchanger 64 provided in the said reaction tank 6, and is heat-exchanged in order to maintain reaction temperature. The heat medium that is supplied with heat to each heat exchanger and is cooled is returned to the exhaust heat exchanger 93 by the heat medium circulation pump.

(二酸化炭素の固定化)
このように構成される二酸化炭素固定化装置200に前記水素製造装置100の各流路における前記(A)〜(C)の二酸化炭素含有排ガスを、前記反応槽6内で供給原料が完全に消費される条件で二酸化炭素含有ガス供給部63からバブリングしたところ、いずれの二酸化炭素含有排ガスであっても、カーボネート精製部82より、酢酸エチルを回収するとともに、触媒回収部81より水および前記環状カーボネート合成用触媒および反応溶媒を回収して循環利用することができ、環状カーボネートを連続的に製造しつつ、前記二酸化炭素含有排ガス中の二酸化炭素を固定化し有価物に変換することができることがわかった。
(Immobilization of carbon dioxide)
The carbon dioxide-containing exhaust gas of (A) to (C) in each flow path of the hydrogen production apparatus 100 is completely consumed by the carbon dioxide fixing apparatus 200 configured as described above in the reaction tank 6. And bubbling from the carbon dioxide-containing gas supply unit 63 under the above conditions, ethyl acetate is recovered from the carbonate purification unit 82 and water and the cyclic carbonate are recovered from the catalyst recovery unit 81 for any carbon dioxide-containing exhaust gas. It was found that the catalyst for synthesis and the reaction solvent can be recovered and recycled, and the carbon dioxide in the carbon dioxide-containing exhaust gas can be fixed and converted into a valuable substance while continuously producing a cyclic carbonate. .

すなわち、上記二酸化炭素固定化装置200によると、常圧〜760kPaG程度の加圧状態の40%程度の二酸化炭素含有排ガスであっても温和な条件下で固定化し、有価物に変換することができるようになった。   That is, according to the carbon dioxide immobilization apparatus 200, even about 40% of carbon dioxide containing exhaust gas in a pressurized state of about normal pressure to about 760 kPaG can be fixed under mild conditions and converted into a valuable material. It became so.

なお、上記二酸化炭素固定化装置200では、反応溶媒や抽出溶媒として、NMP、酢酸エチル、水等を用いたが、これらは、上記二酸化炭素固定化装置において好適に使用することができる一例であって、原料の種類、排ガスの性状等に応じて適宜変更することができる。   In the carbon dioxide immobilization apparatus 200, NMP, ethyl acetate, water, or the like is used as a reaction solvent or an extraction solvent. However, these are examples that can be suitably used in the carbon dioxide immobilization apparatus. Depending on the type of raw material, the properties of the exhaust gas, etc.

また、二酸化炭素含有排ガスとしては、水素製造装置100からの排ガスに限らず、種々製造装置等から排出される二酸化炭素含有排ガスにも適用することができる。   Further, the carbon dioxide-containing exhaust gas is not limited to the exhaust gas from the hydrogen production apparatus 100, and can be applied to the carbon dioxide-containing exhaust gas discharged from various production apparatuses and the like.

1 :脱硫器
2 :改質器
21 :加熱用バーナ
3 :変成器
4 :水素PSA装置
5 :オフガスタンク
6 :反応槽
60 :反応容器
61 :原料供給部
62 :触媒供給部
63 :二酸化炭素含有ガス供給部
64 :熱交換器
65 :順次移送路
66 :ガス抜き路
67 :再供給路
7 :環状カーボネート抽出槽
71 :反応液供給部
72 :抽出液供給部
74 :抽出液回収部
74a :水層回収部
74b :有機層回収部
8 :蒸留精製部
81 :触媒回収部
82 :カーボネート精製部
9 :熱交換装置
91 :熱媒循環路
92 :熱媒循環ポンプ
93 :排熱熱交換部
94 :熱交換器
95 :熱交換器
100 :水素製造装置
200 :二酸化炭素固定化装置
1: Desulfurizer 2: Reformer 21: Heating burner 3: Transformer 4: Hydrogen PSA device 5: Off-gas tank 6: Reaction tank 60: Reaction vessel 61: Raw material supply unit 62: Catalyst supply unit 63: Carbon dioxide contained Gas supply part 64: Heat exchanger 65: Sequential transfer path 66: Degassing path 67: Resupply path 7: Cyclic carbonate extraction tank 71: Reaction liquid supply part 72: Extract liquid supply part 74: Extract liquid recovery part 74a: Water Layer recovery unit 74b: Organic layer recovery unit 8: Distillation purification unit 81: Catalyst recovery unit 82: Carbonate purification unit 9: Heat exchange device 91: Heat medium circulation path 92: Heat medium circulation pump 93: Waste heat exchange unit 94: Heat exchanger 95: Heat exchanger 100: Hydrogen production device 200: Carbon dioxide fixing device

Claims (10)

エポキシ化合物と二酸化炭素とから環状カーボネート化合物を生成する環状カーボネート合成用触媒であって、末端水酸基を有する有機系イオン性化合物であり、前記有機系イオン性化合物が、N−(2−ヒドロキシエチル)ピリジニウム塩、N, N, N, N−テトラ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム塩、N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジニウム塩から選ばれる少なくとも一種の陽イオンを含む塩を有効成分として含有する環状カーボネート合成用触媒。 A cyclic carbonate synthesis catalyst to produce a cyclic carbonate compound from an epoxy compound and carbon dioxide, an organic-based ionic compounds with a terminal hydroxy group, said organic ionic compound, N-(2-hydroxy Effectively a salt containing at least one cation selected from ethyl) pyridinium salt, N, N, N, N-tetra (2-hydroxyethyl) ammonium salt, N-methyl-N- (2-hydroxyethyl) pyrrolidinium salt cyclic carbonate synthesis catalyst containing as components. 請求項1に記載の環状カーボネート合成用触媒の存在下で、二酸化炭素を含有するガスをエポキシ化合物に反応させる環状カーボネート合成方法。 In the presence of a cyclic carbonate synthesis catalyst according to claim 1, the cyclic carbonate synthesis method of reacting a gas containing carbon dioxide to the epoxy compound. 前記二酸化炭素を含有するガスが、3〜10%の二酸化炭素を含有するガスである請求項に記載の環状カーボネート合成方法。 The cyclic carbonate synthesis method according to claim 2 , wherein the gas containing carbon dioxide is a gas containing 3 to 10% carbon dioxide. 前記エポキシ化合物が、スチレンオキサイド、トリグリシジルシアヌレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、10−(2’,5’−ジグリシジルエーテルフェニル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、1,2−エポキシ−3−フェノキシプロパンから選ばれる少なくとも一種である請求項またはに記載の環状カーボネート合成方法。 The epoxy compound is styrene oxide, triglycidyl cyanurate, bisphenol A diglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether , 10- (2 ′, 5′-diglycidyl ether phenyl) -9,10-dihydro-9-oxa. The method for synthesizing a cyclic carbonate according to claim 2 or 3 , which is at least one selected from -10-phosphaphenanthrene-10-oxide and 1,2-epoxy-3-phenoxypropane. 二酸化炭素を含有するガスをエポキシ化合物に反応させる反応温度が、常温℃以上200℃以下であり、反応圧力が大気圧〜760kPaGである請求項のいずれか一項に記載の環状カーボネート合成方法。 The cyclic carbonate according to any one of claims 2 to 4 , wherein a reaction temperature for reacting a gas containing carbon dioxide with an epoxy compound is from ordinary temperature to 200 ° C, and a reaction pressure is from atmospheric pressure to 760 kPaG. Synthesis method. 前記反応温度が、50℃以上である請求項に記載の環状カーボネート合成方法。 The cyclic carbonate synthesis method according to claim 5 , wherein the reaction temperature is 50 ° C. or higher. 前記環状カーボネート合成用触媒が、反応溶媒10gあたり0.05mmol以上である請求項またはに記載の環状カーボネート合成方法。 The cyclic carbonate synthesis method according to claim 5 or 6 , wherein the cyclic carbonate synthesis catalyst is 0.05 mmol or more per 10 g of the reaction solvent. 請求項1に記載の環状カーボネート合成用触媒の存在下で、二酸化炭素含有排ガスを前記エポキシ化合物に反応させて環状カーボネートに変換する二酸化炭素固定化方法。 In the presence of a cyclic carbonate synthesis catalyst according to claim 1, carbon dioxide immobilization method of converting a carbon dioxide-containing flue gas is reacted with the epoxy compound to the cyclic carbonate. 請求項1に記載の環状カーボネート合成用触媒を前記エポキシ化合物とともに溶解してなる反応液に、二酸化炭素含有排ガスを供給して反応させる反応槽を備えた二酸化炭素固定化装置。 To the reaction mixture a cyclic carbonate synthesis catalyst obtained by dissolving both the said epoxy compound according to claim 1, the carbon dioxide fixing apparatus provided with a reaction vessel and reacted with supplying carbon dioxide containing exhaust gas. 前記二酸化炭素含有排ガスが、燃料ガスを改質して水素ガスを製造する水素製造装置における水素製造排ガスである請求項に記載の二酸化炭素固定化装置。 The carbon dioxide immobilization apparatus according to claim 9 , wherein the carbon dioxide-containing exhaust gas is a hydrogen production exhaust gas in a hydrogen production apparatus that reforms a fuel gas to produce hydrogen gas.
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