RU2796601C2 - Method for producing carbonate esters and catalytic structure for producing carbonate esters - Google Patents

Method for producing carbonate esters and catalytic structure for producing carbonate esters Download PDF

Info

Publication number
RU2796601C2
RU2796601C2 RU2020142188A RU2020142188A RU2796601C2 RU 2796601 C2 RU2796601 C2 RU 2796601C2 RU 2020142188 A RU2020142188 A RU 2020142188A RU 2020142188 A RU2020142188 A RU 2020142188A RU 2796601 C2 RU2796601 C2 RU 2796601C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbonate ester
catalyst
base material
catalytic
reaction
Prior art date
Application number
RU2020142188A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020142188A (en
Inventor
Кимихито СУЗУКИ
Юсукэ СИНКАЙ
Хунъю ЛЮ
Хидэфуми ХАРАДА
Юдзуру Като
Кентаро МОРИТА
Асука ОХАСИ
Original Assignee
Ниппон Стил Корпорейшн
Мицубиси Газ Кемикал Компани, Инк.
Ниппон Стил Энджиниринг Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ниппон Стил Корпорейшн, Мицубиси Газ Кемикал Компани, Инк., Ниппон Стил Энджиниринг Ко., Лтд. filed Critical Ниппон Стил Корпорейшн
Publication of RU2020142188A publication Critical patent/RU2020142188A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2796601C2 publication Critical patent/RU2796601C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: carbonate ester production.
SUBSTANCE: invention relates to a method for producing a carbonate ester, which includes the step of allowing monohydric alcohol and carbon dioxide to interact with each other in the presence of a catalytic structure and a hydration agent to form a carbonate ester. While the catalytic structure contains the base material and the catalytic layer formed on at least part of the surface of the base material, and containing a solid catalyst and an inorganic binder; the solid catalyst contains cerium oxide; the amount of solid catalyst based is from 15 to 200 g/m2; and the inorganic binder contains silicon dioxide and/or alumina. The invention also relates to a catalytic structure, a device for producing an ester, as well as a method for producing a carbonate ester.
EFFECT: catalyst used allows a highly efficient carbonate ester production reaction to be carried out for a long time.
19 cl, 8 dwg, 4 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

[0001][0001]

Настоящее изобретение относится к способу получения карбонатного сложного эфира и к каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира.The present invention relates to a process for producing a carbonate ester and to a catalytic structure for producing a carbonate ester.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002][0002]

В настоящее время вызывает беспокойство проблема глобального потепления. COP (Конференция Сторон) выступает за обсуждение международных схем, таких как снижение выбросов парниковых газов, устанавливает долговременные глобальные цели, такие как в достаточной мере оставаться ниже среднего повышения температуры на 2°C выше доиндустриального уровня и достижение максимума выбросов настолько скоро, насколько это возможно, для резкого снижения выбросов на основе новейших научных знаний. Хотя Парижское соглашение, достигнутое при COP21, обязывает все нации прилагать усилия для выработки и обмена информацией о долговременных стратегиях развития с низкими выбросами парниковых газов, наша страна выработала в качестве долговременной цели снижение на 80% выбросов парниковых газов к 2050 году. Полагают, что диоксид углерода имеет наибольшее влияние из всех техногенных выбросов парниковых газов, поэтому участвующие стороны напряженно работают для разработки технологических контрмер для снижения выбросов диоксида углерода. Хотя предпринимались попытки превращения выбрасываемого диоксида углерода в полезное вещество в качестве технологической контрмеры, требуется большое количество энергии для превращения диоксида углерода в другое вещество, и поэтому желательна разработка эффективного катализатора для ускорения реакции. Кроме того, полезное вещество должно быть весьма востребованным веществом, чтобы его можно было приспособить к методике, вносящей вклад в снижение выбросов диоксида углерода.Currently, the problem of global warming is of concern. COP (Conference of the Parties) advocates discussion of international schemes such as reducing greenhouse gas emissions, setting long-term global targets such as staying well below average temperature rise of 2°C above pre-industrial levels and peaking emissions as soon as possible , to dramatically reduce emissions based on the latest scientific knowledge. Although the Paris Agreement reached at COP21 commits all nations to make efforts to develop and share information on long-term development strategies with low greenhouse gas emissions, our country has developed an 80% reduction in greenhouse gas emissions by 2050 as a long-term goal. Carbon dioxide is believed to have the largest impact of all man-made greenhouse gas emissions, so stakeholders are working hard to develop technological countermeasures to reduce carbon dioxide emissions. Although attempts have been made to convert emitted carbon dioxide into a useful substance as a technological countermeasure, a large amount of energy is required to convert carbon dioxide into another substance, and therefore it is desirable to develop an effective catalyst to accelerate the reaction. In addition, the beneficial substance must be highly sought-after substance in order to be adapted to a technique that contributes to the reduction of carbon dioxide emissions.

[0003][0003]

При этом карбонатные сложные эфиры являются очень полезными соединениями, которые можно применять в качестве добавок, таких как добавка к бензину для увеличения октанового числа, добавка к дизельному топливу для снижения количества частиц в выхлопных газах, а также в качестве алкилирующего агента, карбонилирующего агента, растворителя или подобных материалов для синтеза смолы или органического соединения, такого как поликарбонат, уретан, фармацевтический агент, агрохимикат или электролит для литиевых батарей, сырье для смазывающего материала или сырье для поглотителя кислорода для предотвращения ржавчины в трубах паровых котлов.However, carbonate esters are very useful compounds that can be used as additives such as gasoline octane additive, diesel fuel additive to reduce exhaust particulates, and as an alkylating agent, carbonylating agent, solvent. or similar materials for the synthesis of a resin or an organic compound such as polycarbonate, urethane, a pharmaceutical agent, an agrochemical or lithium battery electrolyte, a lubricant raw material, or an oxygen scavenger raw material for rust prevention in steam boiler pipes.

[0004][0004]

Карбонатный сложный эфир представляет собой общее название соединения, полученного путем замены одного или двух из двух атомов водорода в угольной кислоте, CO(OH)2, алкильной группой или арильной группой, имеющего структуру RO-C(=O)-OR' (где R и R' представляют собой насыщенную углеводородную группу или ненасыщенную углеводородную группу). Следовательно, если такое соединение может быть эффективно получено из диоксида углерода, который представляет собой соединение, эквивалентное угольной кислоте, это может оказаться полезным для снижения выбросов диоксида углерода.A carbonate ester is the general name for a compound obtained by replacing one or two of the two hydrogen atoms in carbonic acid, CO(OH) 2 , with an alkyl group or an aryl group, having the structure RO-C(=O)-OR' (where R and R' is a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group). Therefore, if such a compound can be effectively produced from carbon dioxide, which is a compound equivalent to carbonic acid, it may be useful to reduce carbon dioxide emissions.

[0005][0005]

Когда карбонатный сложный эфир непосредственно синтезируют из диоксида углерода и жидкого спирта, известно, что реакция протекает с ускорением в присутствии твердого катализатора, такого как порошок оксида церия (CeO2) или порошок оксида цинка (ZrO2), и нитрильного соединения в качестве агента гидратации. В частности, когда в качестве твердого катализатора применяют порошок оксида церия, известно, что реакция протекает быстрее (например, см. Патентный документ 1).When the carbonate ester is directly synthesized from carbon dioxide and liquid alcohol, the reaction is known to be accelerated in the presence of a solid catalyst such as cerium oxide (CeO 2 ) powder or zinc oxide (ZrO 2 ) powder and a nitrile compound as a hydration agent. . In particular, when cerium oxide powder is used as the solid catalyst, it is known that the reaction proceeds faster (for example, see Patent Document 1).

[0006][0006]

Несколько известных примеров применения катализатора в системе реакции в растворе путем закрепления катализатора на несущей катализатор конструкции направлены на увеличение скорости подачи раствора сырья или на предотвращение вымывания катализатора в сырье (например, см. Патентные документы 2 - 5). В этих примерах для закрепления катализатора на несущей катализатор конструкции применяют такие техники, как покрытие металлом, распыление, осаждение из паров или покрытие жидкостью.Several well-known examples of using a catalyst in a solution reaction system by attaching a catalyst to a catalyst support structure aim to increase the feed solution feed rate or to prevent the catalyst from being washed out of the feed (eg, see Patent Documents 2-5). In these examples, techniques such as metal plating, spraying, vapor deposition, or liquid plating are used to secure the catalyst to the catalyst support structure.

ДОКУМЕНТ УРОВНЯ ТЕХНИКИPRIOR ART DOCUMENT

ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТPATENT DOCUMENT

[0007][0007]

Патентный документ 1: Японская опубликованная нерассмотренная заявка на патент №2012-162523Patent Document 1: Japanese Published Unexamined Patent Application No. 2012-162523

Патентный документ 2: Японская опубликованная нерассмотренная заявка на патент №H6-145113Patent Document 2: Japanese Published Unexamined Patent Application No. H6-145113

Патентный документ 3: Международная опубликованная заявка на патент WO2016/093329Patent Document 3: International Published Patent Application WO2016/093329

Патентный документ 4: Японская опубликованная нерассмотренная заявка на патент №2013-646Patent Document 4: Japanese Published Unexamined Patent Application No. 2013-646

Патентный документ 5: Японская опубликованная нерассмотренная заявка на патент №2016-59901Patent Document 5: Japanese Published Unexamined Patent Application No. 2016-59901

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

ЗАДАЧИ, КОТОРЫЕ РЕШАЕТ ИЗОБРЕТЕНИЕPROBLEMS SOLVED BY THE INVENTION

[0008][0008]

Когда авторы настоящего изобретения испытывали описанные методики, они столкнулись с проблемой уязвимости оксида церия к измельчению в ходе реакции. Поскольку порошок оксида церия, непосредственно применяемый в реакции, измельчается из-за трещин, вызываемых контактом между частицами порошка или между порошком и стенкой реактора, трудно отделить порошок от продукта, такого как карбонатный сложный эфир. Кроме того, если оксид церия непосредственно загружают в реактор, текучая среда субстрата реакции вызывает неравномерности в реакционном сосуде, которые вызывают затруднение при достижении высокой эффективности реакции, когда реакция протекает с таким высоким расходом, который необходим для промышленных способов.When the authors of the present invention tested the described methods, they encountered the problem of the vulnerability of cerium oxide to grinding during the reaction. Since the cerium oxide powder directly used in the reaction is pulverized due to cracks caused by contact between the powder particles or between the powder and the reactor wall, it is difficult to separate the powder from a product such as a carbonate ester. In addition, if cerium oxide is directly charged to the reactor, the reaction substrate fluid causes unevenness in the reaction vessel, which makes it difficult to achieve high reaction efficiency when the reaction proceeds at such a high flow rate as is necessary for industrial processes.

[0009][0009]

Следовательно, для предотвращения измельчения порошка оксида церия в ходе реакции, авторы настоящего изобретения испытали применение каталитической конструкции, в которой катализатор, содержащий оксид церия, зафиксирован с материалом основы (несущая катализатор конструкция), такой как соты, в реакционной системе. Согласно способам, описанным в Патентных документах 2 - 5, катализатор фиксировали на материале основы слоем, не более чем 5 - 10 мкм.Therefore, in order to prevent grinding of the cerium oxide powder during the reaction, the present inventors have experienced the use of a catalyst structure in which a catalyst containing cerium oxide is fixed with a base material (catalyst-supporting structure) such as a honeycomb in the reaction system. According to the methods described in Patent Documents 2 to 5, the catalyst was fixed on the base material with a layer of not more than 5 to 10 µm.

Кроме того, когда оксид церия нанесен на материал основы при помощи способов, описанных в Патентных документах 2 - 5, было обнаружено, что затруднительно дальше улучшать эффективность реакции, поскольку количество катализатора, зафиксированного на единице площади материала основы, определяет скорость реакции. Кроме того, если на материал основы нанесено большое количество катализатора, катализатор может отпадать или может отделяться от материала основы.In addition, when cerium oxide is applied to the base material by the methods described in Patent Documents 2 to 5, it has been found that it is difficult to further improve the reaction efficiency because the amount of catalyst fixed per unit area of the base material determines the reaction rate. In addition, if a large amount of catalyst is applied to the base material, the catalyst may fall off or may be separated from the base material.

[0010][0010]

Следовательно, настоящее изобретение было создано с учетом вышеописанных проблем и его задачей является обеспечение способа получения карбонатного сложного эфира, в котором, при применении каталитической конструкции, имеющей достаточное количество содержащего оксид церия твердого катализатора, нанесенного на материал основы, можно подавить измельчение и отделение твердого катализатора, и который может обеспечить высокоэффективную реакцию получения карбонатного сложного эфира в течение длительного времени. Кроме того, задачей настоящего изобретения также является обеспечение каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира, которую можно подвергать регенерирующей обработке, такой как термообработка или подобная обработка, для восстановления его функции, даже если ее каталитическая активность ухудшилась после продолжительного периода нахождения в условиях реакции, и следовательно, которую легко можно применять непрерывно в течение длительного времени.Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a method for producing a carbonate ester in which, by using a catalyst structure having a sufficient amount of a cerium oxide-containing solid catalyst supported on a base material, grinding and separation of the solid catalyst can be suppressed. , and which can provide a highly efficient carbonate ester production reaction for a long time. Further, it is also an object of the present invention to provide a carbonate ester catalyst structure that can be subjected to a regenerating treatment such as a heat treatment or the like to restore its function even if its catalytic activity has deteriorated after a long period of exposure to the reaction conditions, and therefore, which can be easily applied continuously for a long time.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧPROBLEM SOLVING TOOLS

[0011][0011]

В ходе обширных исследований для решения вышеописанных задач авторы настоящего изобретения изучали способы закрепления твердого катализатора на материале основы и обнаружили, что относительно большое количество твердого катализатора можно закрепить на материале основы относительно прочно, когда твердый катализатор закреплен на материале основы вместе с неорганическим связующим, содержащим оксид алюминия и/или диоксид кремния. Они также обнаружили, что активность твердого катализатора в достаточной мере сохранялась при применении неорганического связующего для закрепления твердого катализатора. В результате дополнительных исследований, основанных на этих открытиях, авторы осуществили настоящее изобретение.In the course of extensive research to solve the above problems, the present inventors have studied methods for attaching a solid catalyst to a base material, and found that a relatively large amount of solid catalyst can be attached to the base material relatively firmly when the solid catalyst is attached to the base material together with an inorganic binder containing an oxide. aluminum and/or silicon dioxide. They also found that the activity of the solid catalyst was sufficiently maintained when an inorganic binder was used to fix the solid catalyst. As a result of additional research based on these discoveries, the authors have carried out the present invention.

Сущность настоящего изобретения состоит в следующем:The essence of the present invention is as follows:

[0012][0012]

(1) Способ получения карбонатного сложного эфира, включающий стадию обеспечения возможности взаимодействия одноатомного спирта и диоксида углерода между собой в присутствии каталитической конструкции и агента гидратации с образованием карбонатного сложного эфира, где:(1) A process for producing a carbonate ester, comprising the step of allowing a monohydric alcohol and carbon dioxide to react with each other in the presence of a catalytic structure and a hydration agent to form a carbonate ester, wherein:

каталитическая конструкция содержит материал основы и каталитический слой, образованный на по меньшей мере части поверхности материала основы, и содержащий твердый катализатор и неорганическое связующее;the catalytic structure comprises a base material and a catalytic layer formed on at least a portion of the surface of the base material and containing a solid catalyst and an inorganic binder;

твердый катализатор содержит оксид церия;the solid catalyst contains cerium oxide;

количество нанесенного твердого катализатора составляет от 15 г/м2 до 200 г/м2; иthe amount of applied solid catalyst is from 15 g/m 2 to 200 g/m 2 ; And

неорганическое связующее содержит оксид алюминия и/или диоксид кремния.the inorganic binder contains alumina and/or silicon dioxide.

(2) Способ получения карбонатного сложного эфира по п. (1), отличающийся тем, что неорганическое связующее содержит диоксид кремния.(2) The method for producing a carbonate ester according to (1), characterized in that the inorganic binder contains silica.

(3) Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (1) или (2), отличающийся тем, что каталитическая конструкция дополнительно содержит промежуточный слой, состоящий из неорганического связующего, образованный между каталитическим слоем и материалом основы.(3) The method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (1) or (2), characterized in that the catalytic structure further comprises an intermediate layer consisting of an inorganic binder formed between the catalytic layer and the base material.

(4) Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (1) - (3), в котором количество нанесенного твердого катализатора в каталитическом слое составляет от 15 г/м2 до 150 г/м2.(4) The method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (1) - (3), in which the amount of supported solid catalyst in the catalytic layer is from 15 g/m 2 to 150 g/m 2 .

(5) Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (1) - (3), в котором количество нанесенного твердого катализатора в каталитическом слое составляет от 15 г/м2 to 70 г/м2.(5) The method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (1) - (3), in which the amount of supported solid catalyst in the catalytic layer is from 15 g/m 2 to 70 g/m 2 .

(6) Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (1) - (5), в котором материал основы содержит сквозные отверстия, которые служат в качестве проходных путей для одноатомного спирта и диоксида углерода, и(6) The method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (1) to (5), wherein the base material contains through holes that serve as passageways for monohydric alcohol and carbon dioxide, and

каталитический слой образован на поверхности указанных сквозных отверстий.the catalytic layer is formed on the surface of said through holes.

(7) Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (1) - (6), в котором твердый катализатор дополнительно содержит оксид редкоземельного элемента.(7) The method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (1) to (6), wherein the solid catalyst further contains an oxide of a rare earth element.

(8) Способ получения карбонатного сложного эфира по п. (7), в котором твердый катализатор содержит оксид лантана.(8) The carbonate ester production method according to (7), wherein the solid catalyst contains lanthanum oxide.

(9) Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (1) - (8), в котором средняя толщина каталитического слоя составляет 12 мкм - 150 мкм.(9) The method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (1) - (8), in which the average thickness of the catalytic layer is 12 μm - 150 μm.

(10) Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (1) - (9), в котором материал основы представляет собой металлические соты.(10) The method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (1) - (9), in which the base material is a metal honeycomb.

(11) Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (1) - (10), в котором агент гидратации содержит нитрильное соединение.(11) The method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (1) - (10), in which the hydration agent contains a nitrile compound.

(12) Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (1) - (11), в котором агент гидратации содержит 2-цианопиридин.(12) The method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (1) - (11), in which the hydration agent contains 2-cyanopyridine.

(13) Каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира, содержащая:(13) A carbonate ester catalytic structure, comprising:

материал основы; иbase material; And

каталитический слой, образованный на по меньшей мере части поверхности материала основы и содержащий твердый катализатор и неорганическое связующее,a catalytic layer formed on at least a part of the surface of the base material and containing a solid catalyst and an inorganic binder,

где:Where:

твердый катализатор содержит оксид церия;the solid catalyst contains cerium oxide;

количество нанесенного твердого катализатора составляет от 15 г/м2 to 200 г/м2; иthe amount of applied solid catalyst is from 15 g/m 2 to 200 g/m 2 ; And

неорганическое связующее содержит диоксид кремния и/или оксид алюминия.the inorganic binder contains silicon dioxide and/or alumina.

(14) Каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира по п. (13), где количество нанесенного твердого катализатора составляет от 15 г/м2 до 150 г/м2.(14) The carbonate ester catalyst structure according to (13), wherein the amount of supported solid catalyst is 15 g/m 2 to 150 g/m 2 .

(15) Устройство для получения карбонатного сложного эфира, содержащее:(15) An apparatus for producing a carbonate ester, comprising:

каталитическую конструкцию для получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (13) или (14); иa catalytic structure for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (13) or (14); And

путь введения для подачи по меньшей мере одноатомного спирта и диоксида углерода в каталитическую конструкцию.an introduction route for feeding at least a monohydric alcohol and carbon dioxide into the catalytic structure.

(16) Устройство для получения карбонатного сложного эфира по п. (15), дополнительно содержащее путь выгрузки, по которому выходит карбонатный сложный эфир, полученный из одноатомного спирта и диоксида углерода.(16) The carbonate ester producing apparatus according to (15), further comprising a discharge path through which the carbonate ester produced from monohydric alcohol and carbon dioxide is discharged.

(17) Устройство для получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (15) или (16), в котором множество каталитических конструкций расположены в одну линию.(17) An apparatus for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (15) or (16), in which a plurality of catalytic structures are arranged in one line.

(18) Устройство для получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (15) или (16), содержащее интегрированную конструкцию, включающую множество параллельно расположенных каталитических конструкций.(18) An apparatus for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. (15) or (16), containing an integrated structure, including a plurality of parallel catalytic structures.

(19) Способ получения карбонатного сложного эфира, включающий стадию циркуляции реакционного субстрата, содержащего одноатомный спирт и диоксид углерода, через устройство для получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. (15) - (18) с объемной скоростью (в минуту) от 0,005 до 5000.(19) A method for producing a carbonate ester, comprising the step of circulating a reaction substrate containing a monohydric alcohol and carbon dioxide through a carbonate ester producing apparatus according to any one of paragraphs. (15) - (18) with space velocity (per minute) from 0.005 to 5000.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯEFFECTS OF THE INVENTION

[0013][0013]

Настоящее изобретение обеспечивает способ получения карбонатного сложного эфира и каталитическую конструкцию для получения карбонатного сложного эфира, причем каталитическая конструкция, содержащая достаточное количество содержащего оксид церия твердого катализатора, находящегося на материале основы, может подавлять измельчение и отделение твердого катализатора и может обеспечивать высокоэффективную реакцию получения карбонатного сложного эфира.The present invention provides a process for producing a carbonate ester and a catalyst structure for producing a carbonate ester, wherein the catalyst structure containing a sufficient amount of a cerium oxide-containing solid catalyst placed on a base material can suppress grinding and separation of the solid catalyst, and can achieve a highly efficient carbonate complex production reaction. ether.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0014][0014]

[Фигура 1] Частично увеличенное поперечное сечение, показывающее каталитическую конструкцию для получения карбонатного сложного эфира согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.[Figure 1] Partially enlarged cross-section showing a catalytic structure for producing a carbonate ester according to one embodiment of the present invention.

[Фигура 2] Частично увеличенное поперечное сечение, показывающее каталитическую конструкцию для получения карбонатного сложного эфира согласно другому варианту реализации настоящего изобретения.[Figure 2] Partially enlarged cross-section showing a catalytic structure for producing a carbonate ester according to another embodiment of the present invention.

[Фигура 3] График, показывающий выходы в реакции получения карбонатного сложного эфира (изменения в скоростях сохранения каталитической активности) с использованием каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения и каталитической конструкции, использованной для сравнения.[Figure 3] Graph showing carbonate ester production reaction yields (changes in catalytic activity retention rates) using a carbonate ester production catalyst design according to one embodiment of the present invention and the catalyst design used for comparison.

[Фигура 4] Вид сбоку, показывающий конкретный пример устройства для получения карбонатного сложного эфира, содержащего каталитические конструкции.[Figure 4] Side view showing a specific example of a carbonate ester apparatus containing catalyst structures.

[Фигура 5] Вид сверху (A) и вид снизу (B), показывающие устройство для получения карбонатного сложного эфира, содержащее каталитические конструкции.[Figure 5] Top view (A) and bottom view (B) showing a carbonate ester making apparatus containing catalyst structures.

[Фигура 6] Схематические изображения, показывающие один пример формы устройства для получения карбонатного сложного эфира, содержащего каталитические конструкции, подходящего для применения в промышленном масштабе.[Figure 6] Schematic representations showing one example of the shape of a carbonate ester apparatus containing catalyst constructs suitable for industrial scale applications.

[Фигура 7] Виды, показывающие конкретные примеры сотоподобного основного материала (металлические соты), использованного в устройстве для получения карбонатного сложного эфира, которое имеет цилиндрическую внешнюю форму (Фигура 7 (A)) и внешнюю форму прямоугольного параллелепипеда (Фигура 7 (B)), соответственно.[Figure 7] Views showing specific examples of the honeycomb-like base material (metal honeycomb) used in the carbonate ester making apparatus, which has a cylindrical outer shape (Figure 7(A)) and a rectangular parallelepiped outer shape (Figure 7(B)) , respectively.

[Фигура 8] Диаграмма, схематически показывающая конкретный пример оборудования для получения карбонатного сложного эфира, содержащего устройство, такое как устройство для получения карбонатного сложного эфира, и подобные устройства.[Figure 8] A diagram schematically showing a specific example of a carbonate ester production equipment, including an apparatus such as a carbonate ester production apparatus and the like.

ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯMODES FOR IMPLEMENTING THE INVENTION

[0015][0015]

Ниже предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения будет описан подробно со ссылками на прилагаемые чертежи. Компоненты, имеющие по существу одинаковые функциональные конфигурации, обозначены одинаковыми позиционными обозначениями в описании и фигурах, чтобы избежать дублирующихся объяснений. Кроме того, компоненты на фигурах выделены согласно удобству, и аспектное соотношение и размеры компонентов на фигурах не представляют реальное аспектное соотношение и размеры компонентов.Below, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Components having substantially the same functional configurations are identified by the same reference numerals in the description and figures in order to avoid duplicate explanations. In addition, the components in the figures are highlighted for convenience, and the aspect ratios and sizes of the components in the figures do not represent the actual aspect ratios and sizes of the components.

[0016][0016]

<1. Каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира><1. Catalyst Design for Carbonate Ester Production>

Вначале будет описан предпочтительный вариант реализации каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира согласно настоящему изобретению. Фигура 1 представляет частично увеличенное поперечное сечение каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира согласно указанному варианту реализации. Каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира 1 согласно указанному варианту реализации (здесь и далее просто «каталитическая конструкция») катализирует образование карбонатного сложного эфира из диоксида углерода и одноатомного спирта в присутствии агента гидратации.First, a preferred embodiment of the catalytic design for producing the carbonate ester of the present invention will be described. Figure 1 is a partially enlarged cross-section of a carbonate ester catalyst structure according to this embodiment. The catalytic structure for producing carbonate ester 1 according to this embodiment (hereinafter simply "catalyst structure") catalyzes the formation of a carbonate ester from carbon dioxide and a monohydric alcohol in the presence of a hydration agent.

[0017][0017]

Каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира 1 согласно указанному варианту реализации содержит материал основы 10 и каталитический слой 20, образованный на по меньшей мере части поверхности материала основы 10, который содержит твердый катализатор 40 и неорганическое связующее 50, где: твердый катализатор 40 содержит оксид церия; количество твердого катализатора 40 на основе в каталитическом слое 20 составляет от 15 г/м2 до 200 г/м2; и неорганическое связующее 50 содержит диоксид кремния и/или оксид алюминия. Кроме того, согласно указанному варианту реализации каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира 1 снабжена промежуточным слоем 30, содержащим неорганическое связующее 50, между каталитическим слоем 20 и материалом основы 10.The catalyst structure for producing carbonate ester 1 according to this embodiment comprises a base material 10 and a catalyst layer 20 formed on at least a portion of the surface of the base material 10, which contains a solid catalyst 40 and an inorganic binder 50, where: the solid catalyst 40 contains cerium oxide ; the amount of solid catalyst 40 based on the catalyst layer 20 is 15 g/m 2 to 200 g/m 2 ; and inorganic binder 50 contains silicon dioxide and/or alumina. Further, in this embodiment, the carbonate ester catalyst structure 1 is provided with an intermediate layer 30 containing an inorganic binder 50 between the catalyst layer 20 and the base material 10.

[0018][0018]

(1.1. Материал основы)(1.1. Base material)

Материал основы 10 представляет собой несущую катализатор конструкцию для поддержки твердого катализатора 40. Следовательно, твердый катализатор 40 может быть прикреплен к поверхности материала основы 10 так, чтобы могло быть устранено неравномерное распределение твердого катализатора 40 в реакционном сосуде при реакции, и могли быть снижены локальные изменения температуры в реакционном сосуде, вызванные теплом, выделяющимся при реакции, по сравнению с непосредственным применением порошкообразного катализатора. Следовательно, согласно указанному варианту реализации, продукт может быть синтезирован в высокоэффективном режиме.The base material 10 is a catalyst-supporting structure for supporting the solid catalyst 40. Therefore, the solid catalyst 40 can be attached to the surface of the base material 10 so that uneven distribution of the solid catalyst 40 in the reaction vessel during the reaction can be eliminated, and local variations can be reduced. temperatures in the reaction vessel due to the heat generated during the reaction, compared with the direct use of a powdered catalyst. Therefore, according to this embodiment, the product can be synthesized in a high efficiency mode.

Кроме того, каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира 1 может быть извлечена из реакционного сосуда, а затем подвергнута регенерирующей обработке, такой как тепловая обработка или подобная обработка, для восстановления ее функции, даже если активность твердого катализатора 40 снижена после длительного периода непрерывной реакции, и поэтому легко может быть использована в течение длительного промежутка времени. Кроме того, как будет описано подробно, компоненты твердого катализатора 40 можно регулировать для поддержания превосходной каталитической функции и снижения частоты регенерирующей обработки.In addition, the catalyst structure for producing carbonate ester 1 can be removed from the reaction vessel and then subjected to a regeneration treatment such as heat treatment or the like to restore its function even if the activity of the solid catalyst 40 is reduced after a long period of continuous reaction, and therefore can be easily used for a long period of time. In addition, as will be described in detail, the components of the solid catalyst 40 can be adjusted to maintain excellent catalytic function and reduce the frequency of regeneration treatment.

[0019][0019]

Материал основы 10 ничем конкретно не ограничен, пока это позволяет формировать каталитический слой 20, содержащий твердый катализатор 40, и может иметь любую форму и размеры. В частности, материал основы 10 предпочтительно имеет сквозные отверстия, выполняющие роль проходных путей для одноатомного спирта и диоксида углерода. Поскольку материал основы 10 имеет сквозные отверстия, эффективность диффузии сырья, т.е. одноатомного спирта и диоксида углерода, может быть увеличена, и продукты, такие как карбонатный сложный эфир, и образующуюся в качестве побочного продукта воду, легко собирать. Кроме того, каталитический слой 20 обеспечивают на поверхности сквозных отверстий, так что может быть увеличена площадь каталитического слоя 20, контактирующая с сырьем, т.е. одноатомным спиртом и диоксидом углерода, для увеличения эффективности реакции получения карбонатного сложного эфира.The base material 10 is not particularly limited as long as it allows the formation of the catalyst layer 20 containing the solid catalyst 40 and may be of any shape and size. In particular, the base material 10 preferably has through holes that serve as passageways for the monohydric alcohol and carbon dioxide. Since the base material 10 has through holes, the diffusion efficiency of the raw material, i. e. monohydric alcohol and carbon dioxide can be increased, and products such as carbonate ester and by-product water can be easily collected. In addition, the catalyst layer 20 is provided on the surface of the through holes, so that the area of the catalyst layer 20 in contact with the feedstock can be increased, i. monohydric alcohol and carbon dioxide, to increase the efficiency of the carbonate ester production reaction.

[0020][0020]

Материал основы 10 может иметь пористую форму, такую как пеноподобная форма, сотоподобная форма (монолитная форма), форма сетки, колончатая форма, цилиндрическая форма или подобные формы. В частности, материал основы 10 предпочтительно имеет пористую форму, пеноподобную форму, сотоподобную форму или форму сетки. Поскольку указанные формы могут быть снабжены сквозными отверстиями, благоприятно могут быть получены вышеописанные преимущества обеспечения сквозных отверстий. В частности, когда материал основы 10 имеет сотоподобную форму, удельная площадь поверхности сквозных отверстий может быть относительно большой при увеличении физической прочности материала основы 10 и стабильности формы материала основы 10.The base material 10 may have a porous shape such as a foam shape, a honeycomb shape (solid shape), a net shape, a column shape, a cylindrical shape, or the like. In particular, the base material 10 preferably has a porous shape, a foam shape, a honeycomb shape, or a mesh shape. Since said molds can be provided with through holes, the above-described advantages of providing through holes can be advantageously obtained. In particular, when the base material 10 has a honeycomb shape, the specific surface area of the through holes can be relatively large while increasing the physical strength of the base material 10 and the shape stability of the base material 10.

[0021][0021]

Хотя форма поперечного сечения сквозного отверстия в сотоподобной структуре ничем конкретно не ограничена, оно может иметь форму многоугольника, такого как треугольник, четырехугольник или шестиугольник, или любую форму волны, такую как синусоидальная волна (плавникообразная форма).Although the cross-sectional shape of the through hole in the honeycomb structure is not particularly limited, it may be a polygonal shape such as a triangle, a quadrangle, or a hexagon, or any waveform such as a sine wave (fin shape).

[0022][0022]

Хотя размер сквозных отверстий в материале основы 10 ничем конкретно не ограничен, он составляет, например, 0,3 - 6 мм и предпочтительно 0,5 - 5 мм. Аналогично, хотя число сквозных отверстий (число ячеек) в материале основы 10 ничем конкретно не ограничено, оно может составлять, например, 25 - 1200 ячеек/дюйм2 (3,9 - 186 ячеек/см2) и предпочтительно 100 - 600 ячеек/дюйм2 (15,5 - 93 ячеек/см2).Although the size of the through holes in the base material 10 is not particularly limited, it is, for example, 0.3 to 6 mm, and preferably 0.5 to 5 mm. Similarly, although the number of through holes (number of cells) in the base material 10 is not particularly limited, it can be, for example, 25 - 1200 cells / inch 2 (3.9 - 186 cells / cm 2 ) and preferably 100 - 600 cells / inch 2 (15.5 - 93 cells/cm 2 ).

[0023][0023]

Кроме того, материал, составляющий материал основы 10, ничем конкретно не ограничен и может представлять собой металлический материал, такой как нержавеющая сталь или алюминиевая сталь, или любой керамический материал, такой как кордиерит, муллит, карбид кремния, оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид титана, диоксид циркония или диоксид церия.In addition, the material constituting the material of the base 10 is not particularly limited and may be a metal material such as stainless steel or aluminum steel, or any ceramic material such as cordierite, mullite, silicon carbide, alumina, silicon dioxide, titanium, zirconia or cerium dioxide.

[0024][0024]

Материал основы 10 представляет собой сотоподобный материал основы, состоящий из металлического материала или керамики, а именно, керамические соты или металлические соты, и особенно предпочтительно металлические соты. Металлический материал, такой как нержавеющая сталь (мартенситная, ферритная, аустенитная, аустенитно-ферритный дуплекс или упрочненная осаждением сталь), можно применять в качестве материала основы 10 для улучшения теплопроводности материала основы 10. В результате тепло, выделяющееся в реакции, легко может отводиться из реакционного сосуда вместе с движением сырья, для поддержания в основном однородной температуры в каталитическом резервуаре, благодаря чему обеспечивается возможность каталитическому слою 20 стабильно проявлять высокую каталитическую активность в течение длительного времени. Альтернативно, если для создания материала основы 10 применяют керамику, можно дополнительно улучшить адгезию каталитического слоя 20 к материалу основы 10. Конкретный пример металлических сот без каталитического слоя показан на Фигуре 6.The base material 10 is a honeycomb-like base material composed of a metal material or a ceramic, namely a ceramic honeycomb or a metal honeycomb, and a metal honeycomb is particularly preferred. A metal material such as stainless steel (martensitic, ferritic, austenitic, austenitic-ferritic duplex or precipitation hardened steel) can be used as the material of the base 10 to improve the thermal conductivity of the base material 10. As a result, the heat generated in the reaction can be easily removed from of the reaction vessel along with the movement of the raw material to maintain a substantially uniform temperature in the catalyst vessel, thereby enabling the catalyst layer 20 to stably exhibit high catalytic activity for a long time. Alternatively, if ceramics are used to form the base material 10, the adhesion of the catalyst layer 20 to the base material 10 can be further improved. A specific example of a metal honeycomb without a catalyst layer is shown in Figure 6.

[0025][0025]

(1.2. Каталитический слой)(1.2. Catalytic bed)

Каталитический слой 20 формируют на по меньшей мере части поверхности материала основы 10 через посредство промежуточного слоя 30, который будет описан позже. Однако, как будет описано подробно, каталитический слой 20 может также быть расположен непосредственно на поверхности материала основы 10.The catalytic layer 20 is formed on at least a portion of the surface of the base material 10 through an intermediate layer 30, which will be described later. However, as will be described in detail, the catalyst layer 20 may also be located directly on the surface of the base material 10.

В общем, каталитический слой 20 формируют на внутренней стенке сквозных отверстий материала основы 10. Каталитический слой 20 содержит твердый катализатор 40, содержащий оксид церия, и катализирует реакцию получения карбонатного сложного эфира из диоксида углерода и одноатомного спирта.In general, the catalyst layer 20 is formed on the inner wall of the through holes of the base material 10. The catalyst layer 20 contains a solid catalyst 40 containing cerium oxide and catalyses the reaction of producing a carbonate ester from carbon dioxide and a monohydric alcohol.

[0026][0026]

Каталитический слой 20, твердый катализатор 40 содержит по меньшей мере оксид церия. Оксид церия обладает превосходной каталитической активностью в реакции получения карбонатного сложного эфира из диоксида углерода и одноатомного спирта. Однако, поскольку оксид церия в общем уязвим к измельчению, оксид церия в указанном варианте реализации прочно прикреплен к материалу основы 10 посредством неорганического связующего 50, которое будет описано ниже, благодаря чему подавляется отделение и предотвращается измельчение.Catalytic layer 20, solid catalyst 40 contains at least cerium oxide. Cerium oxide has excellent catalytic activity in the reaction of producing a carbonate ester from carbon dioxide and a monohydric alcohol. However, since cerium oxide is generally vulnerable to pulverization, the cerium oxide in this embodiment is firmly attached to the base material 10 by the inorganic binder 50 to be described below, thereby suppressing separation and preventing pulverization.

[0027][0027]

Твердый катализатор 40 может дополнительно содержать один или несколько видов катализаторов помимо оксида церия. В качестве такого катализатора можно применять любой катализатор, способный катализировать реакцию между диоксидом углерода и одноатомным спиртом, примеры включают соединение олова, соединение таллия, соединение никеля, соединение ванадия, соединение меди, карбонат щелочного металла, оксид циркония, оксид титана и редкоземельный элемент (в частности, оксид редкоземельного элемента) помимо церия. Из их числа предпочтительным является оксид циркония, поскольку он имеет высокую каталитическую активность. В этом случае доля оксида церия в твердом катализаторе 40 составляет, например, 5 атомных процентов (ат.%) или более, и предпочтительно, 20 ат.% или более. Кроме того, доля оксида церия в твердом катализаторе 40 может составлять 100 ат.%.Solid catalyst 40 may further contain one or more types of catalysts in addition to cerium oxide. As such a catalyst, any catalyst capable of catalyzing the reaction between carbon dioxide and a monohydric alcohol can be used, examples include a tin compound, a thallium compound, a nickel compound, a vanadium compound, a copper compound, an alkali metal carbonate, zirconium oxide, titanium oxide, and a rare earth element (in in particular, an oxide of a rare earth element) in addition to cerium. Of these, zirconium oxide is preferred because it has a high catalytic activity. In this case, the proportion of cerium oxide in the solid catalyst 40 is, for example, 5 atomic percent (at.%) or more, and preferably 20 at.% or more. In addition, the proportion of cerium oxide in the solid catalyst 40 may be 100 at.%.

[0028][0028]

Если катализатор из оксида церия непрерывно используют для реакции прямого синтеза карбонатного сложного эфира, каталитическая активность со временем снижается, и поэтому достаточно часто может требоваться регенерирующая обработка катализатора. Однако высокую каталитическую активность можно поддерживать путем регулирования компонентов катализатора. Например, при добавлении других редкоземельных элементов помимо церия в качестве сокаталитического компонента, каталитическая активность твердого катализатора 40, вероятно, будет сохраняться высокой в реакции получения карбонатного сложного эфира в течение более длительного времени.If the cerium oxide catalyst is continuously used for the carbonate ester direct synthesis reaction, the catalytic activity decreases with time, and therefore, regeneration treatment of the catalyst may be required quite often. However, high catalytic activity can be maintained by adjusting the catalyst components. For example, by adding rare earth elements other than cerium as a co-catalyst component, the catalytic activity of the solid catalyst 40 is likely to remain high in the carbonate ester production reaction for a longer time.

Примеры редкоземельных элементов помимо церия включают скандий, иттрий, лантан, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций. Из редкоземельных элементов в твердый катализатор 40 предпочтительно вводят лантан, празеодим или гадолиний, и особенно благоприятно применение лантана. Металлический элемент, содержащийся в твердом катализаторе 40 или присутствующий во внешнем слое твердого катализатора 40, главным образом представляет собой оксид.Examples of rare earth elements other than cerium include scandium, yttrium, lanthanum, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium. Of the rare earth elements, lanthanum, praseodymium or gadolinium are preferably introduced into the solid catalyst 40, and the use of lanthanum is particularly advantageous. The metal element contained in the solid catalyst 40 or present in the outer layer of the solid catalyst 40 is mainly an oxide.

[0029][0029]

Доля сокаталитического компонента, например, оксида редкоземельного элемента, в твердом катализаторе 40 предпочтительно составляет 0,01 - 10 масс. %, более предпочтительно, 0,05 - 5,0 масс. %, еще более предпочтительно, 0,1 - 2,5 масс. % и особенно предпочтительно, 0,2 - 2,0 масс. %, например, 1 масс. %, от общей массы твердого катализатора.The proportion of the co-catalytic component, for example rare earth oxide, in the solid catalyst 40 is preferably 0.01 to 10 wt. %, more preferably 0.05 - 5.0 wt. %, even more preferably, 0.1 - 2.5 wt. % and especially preferably 0.2 - 2.0 wt. %, for example, 1 wt. %, based on the total weight of the solid catalyst.

[0030][0030]

Кроме того, количество твердого катализатора 40, находящегося в каталитическом слое 20, составляет от 15 г/м2 до 200 г/м2. Следовательно, эффективность реакции, катализируемой каталитической конструкцией 1, может быть увеличена. С другой стороны, если количество нанесенного твердого катализатора 40 составляет менее 15 г/м2, эффективность реакции, катализируемой каталитической конструкцией 1, может быть недостаточной. Кроме того, если количество нанесенного твердого катализатора 40 превышает 200 г/м2, сырьевой субстрат может диффундировать в глубокую часть каталитического слоя 20 и превращаться в помеху, которая, напротив, ухудшает эффективность реакции. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что количество твердого катализатора 40 и эффективность реакции не находятся в простой положительной корреляции, а в соответствующем диапазоне количество твердого катализатора 40 обеспечивает высокую эффективность реакции. Поскольку такое относительно большое количество твердого катализатора 40 может быть нанесено на каталитическую конструкцию 1, активность можно поддерживать высокой даже при высокой скорости подачи сырья, и размер реактора может быть относительно небольшим для уменьшения стоимости завода.In addition, the amount of solid catalyst 40 contained in the catalyst layer 20 is 15 g/m 2 to 200 g/m 2 . Therefore, the efficiency of the reaction catalyzed by the catalytic structure 1 can be increased. On the other hand, if the amount of supported solid catalyst 40 is less than 15 g/m 2 , the efficiency of the reaction catalyzed by the catalyst structure 1 may be insufficient. In addition, if the amount of the supported solid catalyst 40 exceeds 200 g/m 2 , the raw substrate may diffuse into the deep part of the catalyst layer 20 and become a hindrance, which, on the contrary, deteriorates the reaction efficiency. The present inventors have found that the amount of solid catalyst 40 and the reaction efficiency are not in a simple positive correlation, but in the appropriate range, the amount of solid catalyst 40 provides high reaction efficiency. Since such a relatively large amount of solid catalyst 40 can be supported on the catalyst structure 1, the activity can be maintained high even at a high feed rate, and the reactor size can be relatively small to reduce plant cost.

[0031][0031]

С точки зрения увеличения эффективности реакции, катализируемой каталитической конструкцией 1, количество твердого катализатора 40 находящегося в каталитическом слое 20 составляет, например, от 10 г/м2 до 200 г/м2, предпочтительно, от 15 г/м2 до 150 г/м2, более предпочтительно, от 15 г/м2 до 70 г/м2 и еще более предпочтительно, от 15 г/м2 до 30 г/м2.From the viewpoint of increasing the efficiency of the reaction catalyzed by the catalytic structure 1, the amount of solid catalyst 40 in the catalytic layer 20 is, for example, 10 g/m 2 to 200 g/m 2 , preferably 15 g/m 2 to 150 g/ m 2 , more preferably from 15 g/m 2 to 70 g/m 2 and even more preferably from 15 g/m 2 to 30 g/m 2 .

Аналогично, с точки зрения увеличения эффективности реакции, катализируемой каталитической конструкцией 1, количество оксида церия, находящегося в каталитическом слое 20, составляет, например, от 10 г/м2 до 200 г/м2, предпочтительно, от 15 г/м2 до 150 г/м2, более предпочтительно, от 15 г/м2 до 70 г/м2 и еще более предпочтительно, от 15 г/м2 до 30 г/м2.Similarly, from the viewpoint of increasing the efficiency of the reaction catalyzed by the catalytic structure 1, the amount of cerium oxide present in the catalytic layer 20 is, for example, 10 g/m 2 to 200 g/m 2 , preferably 15 g/m 2 to 150 g/m 2 , more preferably 15 g/m 2 to 70 g/m 2 , and even more preferably 15 g/m 2 to 30 g/m 2 .

[0032][0032]

Твердый катализатор 40 наносят в количестве в вышеуказанном диапазоне, толщина каталитического слоя 20 составляет в среднем примерно 12 мкм - 150 мкм, что значительно больше толщины каталитического слоя, образованного способами, описанными в Патентных документах 2 - 5 (которая составляет в лучшем случае около 5 мкм). Традиционно сложно нанести такое большое количество твердого катализатора 40 без подавления его реакционной активности, в указанном варианте реализации эту задачу решают путем применения неорганического связующего 50, которое будет описано ниже. Средняя толщина каталитического слоя 20 может составлять около 12 мкм - 180 мкм и предпочтительно около 15 мкм - 150 мкм.The solid catalyst 40 is applied in an amount in the above range, the thickness of the catalyst layer 20 averages about 12 µm to 150 µm, which is significantly greater than the thickness of the catalyst layer formed by the methods described in Patent Documents 2 to 5 (which is at best about 5 µm ). Traditionally, it has been difficult to apply such a large amount of solid catalyst 40 without suppressing its reactivity, in this embodiment, this problem is solved by using an inorganic binder 50, which will be described below. The average thickness of the catalytic layer 20 may be about 12 µm - 180 µm and preferably about 15 µm - 150 µm.

[0033][0033]

Кроме того, толщина каталитического слоя 20, образованного в сквозных отверстиях материала основы 10, зависит от формы сквозных отверстий и не обязательно является равномерной. Равномерный каталитический слой может быть образован на плоской поверхности при помощи ракельного способа или подобного способа для получения корреляции между количеством твердого катализатора в каталитическом слое и толщиной каталитического слоя, так что даже при формировании сквозных отверстий среднюю толщину каталитического слоя 20 на материале основы 10 можно определить исходя из массы твердого катализатора 40 на основе как видимую толщину. В настоящем описании (среднюю) толщину каталитического слоя 20 всегда определяли согласно указанному способу.In addition, the thickness of the catalyst layer 20 formed in the through holes of the base material 10 depends on the shape of the through holes and is not necessarily uniform. A uniform catalyst layer can be formed on a flat surface using a doctor blade method or the like to obtain a correlation between the amount of solid catalyst in the catalyst layer and the thickness of the catalyst layer, so that even when through holes are formed, the average thickness of the catalyst layer 20 on the base material 10 can be determined from from the mass of solid catalyst 40 based on how the apparent thickness. In the present description, the (average) thickness of the catalytic layer 20 has always been determined according to the specified method.

[0034][0034]

Кроме того, хотя средний размер частиц, применяемых при получении твердого катализатора 40, ничем конкретно не ограничен, он составляет, например, от 0,001 мкм до 100 мкм, предпочтительно, от 0,005 мкм до 100 мкм, более предпочтительно, от 0,01 мкм до 80 мкм, еще более предпочтительно, от 0,1 мкм до 60 мкм, особенно предпочтительно, от 1,0 мкм до 30 мкм, и наиболее предпочтительно, от 3,0 мкм до 15 мкм. Следовательно, удельная поверхность твердого катализатора 40 может быть относительно большой для улучшения эффективности катализа реакции, а отделение твердого катализатора 40 предотвращают при помощи неорганического связующего 50.In addition, although the average particle size used in the preparation of the solid catalyst 40 is not particularly limited, it is, for example, 0.001 µm to 100 µm, preferably 0.005 µm to 100 µm, more preferably 0.01 µm to 80 µm, even more preferably 0.1 µm to 60 µm, particularly preferably 1.0 µm to 30 µm, and most preferably 3.0 µm to 15 µm. Therefore, the specific surface area of the solid catalyst 40 can be relatively large to improve the reaction catalysis efficiency, and the separation of the solid catalyst 40 is prevented by the inorganic binder 50.

[0035][0035]

Здесь «средний размер частиц» относится к 50% объемного распределения частиц по размерам (D50), измеренному способом лазерной дифракции/светорассеяния во влажном состоянии. Когда измерение способом лазерной дифракции/светорассеяния затруднено из-за плохой диспергируемости или подобной причины, можно применять такие методики, как наблюдение в сканирующий электронный микроскоп, расчет по данным измерений дифракции рентгеновских лучей, метод анализа изображений или подобные методы.Here, "average particle size" refers to 50% of the particle size distribution by volume (D50) as measured by the laser diffraction/wet scattering method. When measurement by the laser diffraction/light scattering method is difficult due to poor dispersibility or the like, techniques such as scanning electron microscope observation, calculation from X-ray diffraction measurement data, an image analysis method, or the like can be applied.

[0036][0036]

Кроме того, помимо вышеописанного твердого катализатора 40, каталитический слой 20 также содержит неорганическое связующее 50 для прикрепления твердого катализатора 40. Неорганическое связующее 50 содержит диоксид кремния и/или оксид алюминия. В результате обширных исследований авторы настоящего изобретения обнаружили, что когда в качестве неорганического связующего 50 применяют диоксид кремния и/или оксид алюминия, твердый катализатор 40 может находится в относительно большом количестве без подавления каталитической активности твердого катализатора 40. Такое неорганическое связующее 50 обеспечивает возможность плотного прикрепления твердого катализатора 40, содержащего оксид церия, к материалу основы 10, и подавление отделения или отпадения твердого катализатора 40 в ходе реакции. В результате каталитическую конструкцию 1 можно применять в течение длительного времени при сохранении ее высокой активности. Кроме того, неорганическое связующее можно применять для сохранения адгезии между каталитическим слоем 20 и материалом основы 10 без разрушения каталитического слоя 20, даже если температура реакции или регенерирующей обработки становится относительно высокой.Moreover, in addition to the solid catalyst 40 described above, the catalyst layer 20 also contains an inorganic binder 50 for attaching the solid catalyst 40. The inorganic binder 50 contains silica and/or alumina. As a result of extensive research, the inventors of the present invention have found that when silica and/or alumina are used as the inorganic binder 50, the solid catalyst 40 can be present in a relatively large amount without suppressing the catalytic activity of the solid catalyst 40. Such an inorganic binder 50 allows tight attachment of the solid catalyst 40 containing cerium oxide to the base material 10, and suppressing separation or falling off of the solid catalyst 40 during the reaction. As a result, the catalyst structure 1 can be used for a long time while maintaining its high activity. In addition, an inorganic binder can be used to maintain adhesion between the catalyst layer 20 and the base material 10 without destroying the catalyst layer 20 even if the temperature of the reaction or regeneration treatment becomes relatively high.

[0037][0037]

Диоксид кремния и оксид алюминия, которые могут содержаться в неорганическом связующем 50, ничем конкретно не ограничены и могут представлять собой любой диоксид кремния и оксид алюминия, полученные с использованием подходящего соединения в качестве предшественника. Эти диоксид кремния и оксид алюминия могут быть аморфными или кристаллическими.The silica and alumina that may be contained in the inorganic binder 50 are not particularly limited, and may be any silica and alumina obtained using a suitable compound as a precursor. These silica and alumina may be amorphous or crystalline.

[0038][0038]

Неорганическое связующее 50 может дополнительно содержать компонент помимо диоксида кремния и оксида алюминия. Примеры такого компонента включают магний, кальций и примеси, которые могут попасть в смесь во время получения неорганического связующего 50. Кроме того, доля общего количества диоксида кремния и оксида алюминия в неорганическом связующем 50 предпочтительно составляет 20 масс. % или более, и более предпочтительно, 50 масс. % или более. Еще более предпочтительно, неорганическое связующее 50 состоит по существу из диоксида кремния и/или оксида алюминия, и особенно предпочтительно, состоит из диоксида кремния и/или оксида алюминия.The inorganic binder 50 may further comprise a component in addition to silica and alumina. Examples of such a component include magnesium, calcium, and impurities that may enter the mixture during the preparation of the inorganic binder 50. In addition, the proportion of the total amount of silicon dioxide and alumina in the inorganic binder 50 is preferably 20 wt. % or more, and more preferably, 50 wt. % or more. Even more preferably, the inorganic binder 50 consists essentially of silica and/or alumina, and particularly preferably consists of silica and/or alumina.

[0039][0039]

Кроме того, диоксид кремния и оксид алюминия обычно существуют в виде сборки (агломерата) мелких частиц в неорганическом связующем 50, поэтому неорганическое связующее 50 пористое. Поскольку неорганическое связующее 50 пористое, сырье, т.е. диоксид углерода и одноатомный спирт, могут достигать поверхности твердого катализатора 40, не находящейся на поверхности каталитического слоя 20.In addition, silica and alumina usually exist as an assembly (agglomerate) of fine particles in the inorganic binder 50, so the inorganic binder 50 is porous. Because the inorganic binder 50 is porous, the raw material, i. carbon dioxide and monohydric alcohol can reach the surface of the solid catalyst 40 that is not on the surface of the catalyst layer 20.

[0040][0040]

Хотя удельная поверхность твердых частиц неорганического связующего 50 ничем конкретно не ограничена, она может составлять, например, от 1 м2/г до 1000 м2/г и предпочтительно, от 10 м2/г до 500 м2/г.Когда удельная поверхность неорганического связующего 50 лежит в вышеуказанном диапазоне, скорость диффузии диоксида углерода и одноатомного спирта в неорганическое связующее 50 будет достаточно высока для ускорения реакции на поверхности твердого катализатора 40, и твердый катализатор 40 может быть более плотно прикреплен к каталитическому слою 20. Удельную поверхность можно измерить при помощи метода БЭТ.Although the specific surface area of the solid particles of the inorganic binder 50 is not particularly limited, it may be, for example, 1 m 2 /g to 1000 m 2 /g, and preferably 10 m 2 /g to 500 m 2 /g. of the inorganic binder 50 is in the above range, the rate of diffusion of carbon dioxide and monohydric alcohol into the inorganic binder 50 will be fast enough to accelerate the reaction on the surface of the solid catalyst 40, and the solid catalyst 40 can be more closely attached to the catalyst layer 20. The specific surface area can be measured at using the BET method.

[0041][0041]

Количество твердого компонента в неорганическом связующем 50, находящегося в каталитическом слое 20, составляет, например, от 1 г/м2 до 100 г/м2 и более предпочтительно, от 1 г/м2 до 40 г/м2. Следовательно, открытая поверхность твердого катализатора 40 может быть сделана большой для повышения эффективности реакции, а также для плотного прикрепления твердого катализатора 40 к материалу основы 10.The amount of the solid component in the inorganic binder 50 present in the catalyst layer 20 is, for example, 1 g/m 2 to 100 g/m 2 , and more preferably 1 g/m 2 to 40 g/m 2 . Therefore, the exposed surface of the solid catalyst 40 can be made large in order to improve the efficiency of the reaction as well as to firmly attach the solid catalyst 40 to the base material 10.

[0042][0042]

Кроме того, твердый компонент неорганического связующего 50 содержится в каталитическом слое 20 в доле, например, от 0,01 г до 5 г, предпочтительно, от 0,10 г до 1,0 г на 1 г твердого катализатора. Следовательно, открытая поверхность твердого катализатора 40 может быть сделана большой для повышения эффективности реакции, а также для плотного прикрепления твердого катализатора 40 к материалу основы 10.In addition, the solid component of the inorganic binder 50 is contained in the catalyst layer 20 in a proportion of, for example, 0.01 g to 5 g, preferably 0.10 g to 1.0 g per 1 g of solid catalyst. Therefore, the exposed surface of the solid catalyst 40 can be made large in order to improve the efficiency of the reaction as well as to firmly attach the solid catalyst 40 to the base material 10.

[0043][0043]

Твердый компонент, содержащийся в неорганическом связующем 50, относится к частицам неорганического оксида, намеренно введенным в связующее, и отвержденному материалу в связующем. Массовое отношение твердого компонента в неорганическом связующем может быть определено путем деления массы, оставшейся после высыхания и отверждения отдельно неорганического связующего, на массу неорганического связующего до высыхания и отверждения. То есть, масса твердого компонента неорганического связующего может быть рассчитана как (массовое отношение твердого компонента) x (масса нанесенного неорганического связующего).The solid component contained in the inorganic binder 50 refers to the inorganic oxide particles intentionally introduced into the binder and the cured material in the binder. The weight ratio of the solid component in the inorganic binder can be determined by dividing the weight remaining after drying and curing of the inorganic binder alone by the weight of the inorganic binder before drying and curing. That is, the weight of the solid component of the inorganic binder can be calculated as (mass ratio of the solid component) x (weight of applied inorganic binder).

[0044][0044]

(1.3. Промежуточный слой)(1.3 Intermediate layer)

Промежуточный слой 30 представляет собой слой, состоящий из неорганического связующего 50, расположенный между материалом основы 10 и каталитическим слоем 20. Следовательно, промежуточный слой 30, состоящий из неорганического связующего 50, может быть образован между каталитическим слоем 20, содержащим твердый катализатор 40, и материалом основы 10, благодаря чему можно дополнительно повысить адгезию каталитического слоя 20 к материалу основы 10, что предотвращает отделение твердого катализатора 40 от каталитической конструкции 1. Кроме того, такой промежуточный слой 30 может быть обеспечен для достижения адекватной адгезии между каталитическим слоем 20 и материалом основы 10, даже если применяемый материал основы 10 по своей природе имеет плохую адгезию к каталитическому слою 20.The intermediate layer 30 is a layer composed of an inorganic binder 50 located between the base material 10 and the catalyst layer 20. Therefore, an intermediate layer 30 composed of an inorganic binder 50 can be formed between the catalyst layer 20 containing the solid catalyst 40 and the material substrate 10, whereby the adhesion of the catalyst layer 20 to the substrate material 10 can be further enhanced, which prevents the solid catalyst 40 from separating from the catalyst structure 1. In addition, such an intermediate layer 30 can be provided to achieve adequate adhesion between the catalyst layer 20 and the substrate material 10 even if the base material 10 used is inherently poor in adhesion to the catalyst layer 20.

[0045][0045]

Поскольку компонент неорганического связующего 50 может быть таким же, как в описанном выше каталитическом слое 20, его описание опущено. Однако неорганическое связующее 50 в каталитическом слое 20 и неорганическое связующее в промежуточном слое 30 могут быть одинаковыми или разными с точки зрения их состава.Since the inorganic binder component 50 may be the same as in the catalyst layer 20 described above, its description will be omitted. However, the inorganic binder 50 in the catalyst layer 20 and the inorganic binder in the intermediate layer 30 may be the same or different in terms of their composition.

[0046][0046]

Кроме того, количество твердого компонента в неорганическом связующем 50, находящемся в промежуточном слое 30, составляет, например, от 1 г/м2 до 100 г/м2, и более предпочтительно, от 10 г/м2 до 50 г/м2. В указанном диапазоне адгезия между каталитическим слоем 20 и материалом основы 10 может быть дополнительно улучшена, при предотвращении когезионного разрушения промежуточного слоя 30.In addition, the amount of the solid component in the inorganic binder 50 in the intermediate layer 30 is, for example, 1 g/m 2 to 100 g/m 2 , and more preferably 10 g/m 2 to 50 g/m 2 . Within this range, the adhesion between the catalyst layer 20 and the base material 10 can be further improved while preventing cohesive failure of the intermediate layer 30.

[0047][0047]

В описанной каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира 1 согласно указанному варианту реализации относительно большое количество твердого катализатора 40 плотно прикреплено в каталитическом слое 20 при помощи неорганического связующего 50, содержащего диоксид кремния и/или оксид алюминия. Кроме того, неорганическое связующее 50 не подавляет катализ реакции твердым катализатором 40. В результате, если каталитическую конструкцию для получения карбонатного сложного эфира 1 применяют для получения карбонатного сложного эфира, может быть улучшена эффективность реакции получения карбонатного сложного эфира. Кроме того, поскольку твердый катализатор 40 плотно прикреплен к материалу основы 10 посредством неорганического связующего 50, может быть предотвращено отделение твердого катализатора 40 от каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира 1 и, следовательно, измельчение твердого катализатора 40.In the described catalyst structure for producing carbonate ester 1 according to this embodiment, a relatively large amount of solid catalyst 40 is firmly attached in the catalyst layer 20 with an inorganic binder 50 containing silica and/or alumina. In addition, the inorganic binder 50 does not suppress the catalysis of the reaction by the solid catalyst 40. As a result, if the carbonate ester production catalyst structure 1 is used to produce a carbonate ester, the efficiency of the carbonate ester production reaction can be improved. In addition, since the solid catalyst 40 is firmly attached to the base material 10 by the inorganic binder 50, the solid catalyst 40 can be prevented from separating from the catalyst structure to produce the carbonate ester 1, and hence the solid catalyst 40 can be prevented from being crushed.

[0048][0048]

С такой каталитической конструкцией для получения карбонатного сложного эфира 1, может быть достигнута высокая эффективность реакции, даже при проведении реакции с таким большим расходом, который требуется в промышленном способе. Кроме того, поскольку отделение и измельчение твердого катализатора 40 может быть предотвращено, она весьма долговечна и может быть повторно использована даже в агрессивной среде, необходимой в промышленном способе.With such a catalytic structure for producing carbonate ester 1, high reaction efficiency can be achieved even when carrying out the reaction at such a high flow rate as is required in an industrial process. In addition, since separation and pulverization of the solid catalyst 40 can be prevented, it is highly durable and can be reused even in the corrosive environment required in the industrial process.

[0049][0049]

Была описана каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира 1 согласно указанному варианту реализации, но настоящее изобретение не ограничено этим вариантом реализации. Фигура 2 представляет собой частично увеличенное поперечное сечение каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира согласно другому варианту реализации настоящего изобретения. В каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира 1A, показанной на Фигуре 2, каталитический слой 20 обеспечивают на материале основы 10. В отличие от вышеописанной каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира 1, исключен промежуточный слой, состоящий из неорганического связующего 50. Даже если промежуточный слой исключен, как в данном случае, твердый катализатор 40 в каталитическом слое 20 успешно прикреплен посредством неорганического связующего 50, содержащего диоксид кремния и/или оксид алюминия, благодаря чему предотвращается отделение твердого катализатора 40 от каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира 1A и связанное с ним измельчение твердого катализатора 40.A catalytic design for producing carbonate ester 1 according to this embodiment has been described, but the present invention is not limited to this embodiment. Figure 2 is a partially enlarged cross section of a carbonate ester catalyst structure according to another embodiment of the present invention. In the catalyst structure for producing carbonate ester 1A shown in Figure 2, the catalyst layer 20 is provided on the base material 10. Unlike the above-described catalyst structure for producing carbonate ester 1, an intermediate layer consisting of an inorganic binder 50 is omitted. Even if the intermediate layer is excluded, as in this case, the solid catalyst 40 in the catalytic layer 20 is successfully attached by an inorganic binder 50 containing silica and/or alumina, thereby preventing the solid catalyst 40 from separating from the catalyst structure to produce carbonate ester 1A and associated with him grinding the solid catalyst 40.

[0050][0050]

Связь между каталитическим слоем 20 и промежуточным слоем 30 можно наблюдать при помощи элементного анализа или подобного метода, такого как применение оптического микроскопа, сканирующего электронного микроскопа, ЭДС (энергодисперсионного рентгеновского спектрометра) или подобных приборов.The relationship between the catalytic layer 20 and the intermediate layer 30 can be observed by elemental analysis or the like, such as using an optical microscope, a scanning electron microscope, an EMF (Energy Dispersive X-ray Spectrometer) or the like.

[0051][0051]

Кроме того, долю металлического компонента (например, церия), присутствующего в каталитическом слое 20, можно определить при помощи элементного анализа, с тем чтобы рассчитать количество твердого катализатора 40, нанесенного в каталитическом слое 20, исходя из площади каталитического слоя и общей массы нанесенного каталитического слоя 20. Конкретнее, когда компонентом твердого катализатора 40 является оксид церия, его можно рассчитать согласно следующему уравнению.In addition, the proportion of the metal component (for example, cerium) present in the catalyst layer 20 can be determined using elemental analysis in order to calculate the amount of solid catalyst 40 deposited in the catalyst layer 20 based on the area of the catalyst layer and the total weight of the supported catalyst. layer 20. More specifically, when the component of the solid catalyst 40 is cerium oxide, it can be calculated according to the following equation.

[0052][0052]

(количество твердого катализатора на основе)=[(масса каталитического слоя) x (массовая доля церия в каталитическом слое) x ((масса оксида церия)/(масса церия))]/(площадь каталитического слоя)(amount of solid catalyst on the basis)=[(mass of catalytic layer) x (mass fraction of cerium in the catalytic layer) x ((mass of cerium oxide)/(mass of cerium))]/(area of catalytic layer)

[0053][0053]

Это значение равно массе твердого катализатора 40 на единицу площади материала основы 10, на которой находится твердый катализатор 40, и может быть определено независимо от присутствия промежуточного слоя 30.This value is equal to the weight of the solid catalyst 40 per unit area of the base material 10 on which the solid catalyst 40 is located and can be determined regardless of the presence of the intermediate layer 30.

[0054][0054]

В качестве метода элементного анализа для идентификации металлического компонента можно применять сканирующую высокочастотную индуктивно-связанную плазму (ИСП). Количество неорганического связующего 50, находящегося в каталитическом слое 20 или в промежуточном слое 30, можно, аналогично, определить, вычислив отношение твердого компонента, содержащегося в неорганическом связующем, использованном для создания каталитического слоя 20 или промежуточного слоя 30, исходя из доли металлического компонента, определенной при помощи вышеуказанного элементного анализа. Здесь площадь каталитического слоя относится к площади, нанесенной (образованной) твердый катализатором 40 (каталитический слой 20). Например, если материал основы 10 имеет форму сот, и на внешнюю периферию не нанесен каталитический слой 20, площадь каталитического слоя относится ко всей площади поверхности, образующей сквозные отверстия внутри материала основы 10, на которую нанесен каталитический слой 20. В случае если обеспечен промежуточный слой 30, количество нанесенного твердого катализатора 40 можно определить аналогичным образом.Scanning high-frequency inductively coupled plasma (ICP) can be used as an elemental analysis method to identify a metal component. The amount of inorganic binder 50 present in catalyst layer 20 or intermediate layer 30 can similarly be determined by calculating the ratio of the solid component contained in the inorganic binder used to form catalyst layer 20 or intermediate layer 30, based on the proportion of the metal component determined using the above elemental analysis. Here, the area of the catalytic layer refers to the area deposited (formed) by the solid catalyst 40 (catalyst layer 20). For example, if the base material 10 is honeycomb-shaped and the catalyst layer 20 is not applied to the outer periphery, the area of the catalyst layer refers to the entire surface area forming through holes within the base material 10 on which the catalyst layer 20 is applied. 30, the amount of supported solid catalyst 40 can be determined in a similar manner.

[0055][0055]

<2. Способ получения каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира><2. Process for Producing a Catalyst Structure for Producing Carbonate Ester>

Ниже будет подробно описан способ получения каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира согласно указанному варианту реализации путем иллюстрации способа получения каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира 1.The method for producing the carbonate ester catalyst structure according to this embodiment will be described in detail below by illustrating the method for producing the carbonate ester catalyst structure 1.

[0056][0056]

Вначале готовят маточный раствор связующего для создания промежуточного слоя 30. Маточный раствор связующего можно получить путем растворения или диспергирования материала неорганического связующего 50, например, оксида алюминия, диоксида кремния или их предшественника, в подходящей жидкой среде, такой как вода или спирт.Концентрация материала неорганического связующего 50 в маточном растворе ничем конкретно не ограничена и может быть соответствующим образом определена в соответствии со способом нанесения маточного раствора связующего на материал основы 10.First, a binder mother liquor is prepared to create an intermediate layer 30. A binder mother liquor can be prepared by dissolving or dispersing an inorganic binder material 50, such as alumina, silica, or a precursor thereof, in a suitable liquid medium such as water or alcohol. of the binder 50 in the mother liquor is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the method of applying the binder mother liquor to the base material 10.

[0057][0057]

Затем подготавливают материал основы 10, формируя на нем промежуточный слой 30. Конкретнее, маточный раствор связующего наносят на материал основы 10, высушивают и отверждают.Маточный раствор связующего можно наносить любым способом нанесения покрытия, с использованием стержневого устройства для нанесения покрытия, ракельного устройства, валика для нанесения покрытия, устройства для нанесения покрытия с дозирующей системой Commabar, нанесения покрытия при помощи головки, нанесения покрытия при помощи гравированного валика, нанесения покрытия при помощи центрифугирования, щелевого нанесения или подобных способов, струйной печати, распыления, погружения или подобных способов. В частности, если материал основы 10 имеет сквозные отверстия, предпочтительно погружение, а именно, погружение материала основы 10 в маточный раствор связующего. С целью увеличения толщины пленки промежуточного слоя 30 раствор связующего можно наносить повторно много раз.Then, the base material 10 is prepared by forming an intermediate layer 30 thereon. More specifically, the binder mother liquor is applied to the base material 10, dried, and cured. coater, Commabar dosing system coater, die coater, engraved roller coater, spin coater, slot coater or similar methods, inkjet, spray, dip or similar methods. In particular, if the base material 10 has through holes, immersion is preferred, namely, immersion of the base material 10 into the binder mother liquor. In order to increase the film thickness of the intermediate layer 30, the binder solution can be reapplied many times.

[0058][0058]

Затем маточный раствор связующего, нанесенный на материал основы 10, высушивают и отверждают с образованием промежуточного слоя 30. Температура высушивания может представлять собой любую температуру, позволяющую удалить жидкую среду, и подходящим образом может быть установлена в соответствии с температурой кипения среды. Например, в случае воды, температура может составлять от 60°C до 100°C. Кроме того, время высушивания можно устанавливать в соответствии с сухим состоянием. Температуру отверждения можно устанавливать в соответствии с температурой отверждения отверждающего компонента в связующем. Например, в случае материала на основе силоксана, температура отверждения может составлять от 120°C до 200°C. Время отверждения также ничем конкретно не ограничено и может быть определено соответствующим образом.Then, the binder mother liquor applied to the base material 10 is dried and cured to form the intermediate layer 30. The drying temperature may be any temperature that allows removal of the liquid medium, and may suitably be set according to the boiling point of the medium. For example, in the case of water, the temperature may be from 60°C to 100°C. In addition, the drying time can be set according to the dry state. The curing temperature can be set according to the curing temperature of the curing component in the binder. For example, in the case of a material based on siloxane, the curing temperature may be from 120°C to 200°C. The curing time is also not particularly limited and can be determined accordingly.

[0059][0059]

Затем готовят смесь, образующую каталитический слой, для создания каталитического слоя 20. Смесь, образующую каталитический слой, можно получить путем растворения или диспергирования твердого катализатора 40 и материала неорганического связующего 50, такого как оксид алюминия, диоксид кремния или их предшественник, в соответствующей жидкой среде, такой как вода или спирт.The catalyst layer forming mixture is then prepared to form the catalyst layer 20. The catalyst layer forming mixture can be obtained by dissolving or dispersing the solid catalyst 40 and an inorganic binder material 50 such as alumina, silica or a precursor thereof in an appropriate liquid medium. such as water or alcohol.

[0060][0060]

Затем формируют каталитический слой 20 на промежуточном слое 30, нанесенном на материал основы 10, или на материале основы 10. Конкретнее, смесь, образующую каталитический слой, наносят, высушивают и отверждают на поверхности промежуточного слоя 30 или на поверхности материала основы 10. Смесь, образующую каталитический слой, можно наносить любым способом нанесения покрытия, с использованием стержневого устройства для нанесения покрытия, ракельного устройства, валика для нанесения покрытия, устройства для нанесения покрытия с дозирующей системой Commabar, нанесения покрытия при помощи головки, нанесения покрытия при помощи гравированного валика, нанесения покрытия при помощи центрифугирования, щелевого нанесения или подобных способов, струйной печати, распыления, погружения или подобных способов. В частности, если материал основы 10 имеет сквозные отверстия, предпочтительно погружение, а именно, погружение материала основы 10 в смесь, образующую каталитический слой. С целью увеличения толщины пленки каталитического слоя 20 смесь, образующую каталитический слой, можно наносить повторно много раз.Then, a catalytic layer 20 is formed on the intermediate layer 30 deposited on the base material 10 or on the base material 10. More specifically, the mixture forming the catalyst layer is applied, dried and cured on the surface of the intermediate layer 30 or on the surface of the base material 10. The mixture forming catalytic layer, can be applied by any coating method, rod coater, blade coater, roller coater, coater with Commabar dosing system, die coater, engraved roller coater, coater by centrifugation, slotting or the like, inkjet printing, spraying, dipping or the like. In particular, if the base material 10 has through holes, immersion is preferred, namely, immersion of the base material 10 into the mixture forming the catalytic layer. In order to increase the film thickness of the catalyst layer 20, the mixture forming the catalyst layer can be reapplied many times.

[0061][0061]

Затем смесь, образующую каталитический слой, нанесенную на материал основы 10, высушивают и отверждают с образованием каталитического слоя 20. В результате можно получить каталитическую конструкцию 1 согласно указанному варианту реализации. Температура высушивания может представлять собой любую температуру, позволяющую удалить жидкую среду, и подходящим образом может быть установлена в соответствии с температурой кипения среды. Например, в случае воды, температура может составлять от 60°C до 100°C. Кроме того, время высушивания можно устанавливать в соответствии с сухим состоянием. Температуру отверждения можно устанавливать в соответствии с температурой отверждения отверждающего компонента в связующем. Например, в случае материала на основе силоксана, температура отверждения может составлять от 120°C до 200°C. Время отверждения также ничем конкретно не ограничено и может быть определено соответствующим образом.Then, the mixture forming the catalyst layer deposited on the base material 10 is dried and cured to form the catalyst layer 20. As a result, the catalyst structure 1 according to this embodiment can be obtained. The drying temperature may be any temperature capable of removing the liquid medium, and may suitably be set according to the boiling point of the medium. For example, in the case of water, the temperature may be from 60°C to 100°C. In addition, the drying time can be set according to the dry state. The curing temperature can be set according to the curing temperature of the curing component in the binder. For example, in the case of a material based on siloxane, the curing temperature may be from 120°C to 200°C. The curing time is also not particularly limited and can be determined accordingly.

[0062][0062]

Адгезия на границе между поверхностью материала основы 10 и промежуточным слоем 30 или каталитическим слоем 20 может не быть адекватной. Поэтому перед нанесением (созданием) промежуточного слоя 30 или каталитического слоя 20 непосредственно на материал основы 10, предпочтительно проводят следующую стадию предварительной обработки. Конкретнее, сначала материал основы промывают летучим органическим растворителем, таким как спирт или ацетон, и высушивают, для удаления масла с поверхности материала основы 10. Затем материал основы 10 погружают в водный раствор щелочи, промывают водой и высушивают.Затем металлический материал основы погружают в кислый водный раствор, промывают водой и высушивают.Альтернативно, материал основы 10 можно подвергнуть химической обработке, термической обработке, плазменной обработке, УФ-обработке или обработке коронным разрядом.Adhesion at the interface between the surface of the base material 10 and the intermediate layer 30 or catalytic layer 20 may not be adequate. Therefore, before applying (creating) the intermediate layer 30 or the catalytic layer 20 directly onto the base material 10, the following pretreatment step is preferably carried out. More specifically, first, the base material is washed with a volatile organic solvent such as alcohol or acetone and dried to remove oil from the surface of the base material 10. Then, the base material 10 is immersed in an alkali aqueous solution, washed with water, and dried. an aqueous solution, washed with water, and dried. Alternatively, the base material 10 may be chemically treated, heat treated, plasma treated, UV treated, or corona treated.

[0063][0063]

<3. Способ получения карбонатного сложного эфира><3. Production method of carbonate ester>

Ниже будет описан способ получения карбонатного сложного эфира с использованием вышеописанной каталитической конструкции в соответствии с предпочтительным вариантом реализации. Способ получения карбонатного сложного эфира согласно указанному варианту реализации включает стадию обеспечения возможности взаимодействия одноатомного спирта и диоксида углерода с образованием карбонатного сложного эфира в присутствии вышеописанной каталитической конструкции 1 и агента гидратации.The process for producing a carbonate ester using the above catalyst structure according to the preferred embodiment will be described below. The process for producing a carbonate ester according to this embodiment includes the step of allowing a monohydric alcohol and carbon dioxide to react to form a carbonate ester in the presence of the catalyst construct 1 described above and a hydration agent.

[0064][0064]

Перед изложением способа получения карбонатного сложного эфира согласно указанному варианту реализации, опишем механизм реакции в указанном способе. Вначале каталитическая конструкция 1 катализирует реакцию между одноатомным спиртом и диоксидом углерода согласно Формуле (1) ниже.Before describing the process for producing a carbonate ester according to said embodiment, let us describe the reaction mechanism in said method. First, catalytic structure 1 catalyzes the reaction between monohydric alcohol and carbon dioxide according to Formula (1) below.

Figure 00000001
Figure 00000001

[0065][0065]

Полагают, что твердый катализатор 40 в каталитической конструкции 1 имеет механизм катализа, включающий диссоциативную адсорбцию спирта в форме R-O-M (М представляет твердый катализатор 40) и образование RO-C (=O)-O...M с CO2 в основной точке, и адсорбцию спирта в форме HO-R...M в кислотной точке, благодаря чему оба адсорбированных соединения образуют RO-C(=O)-OR.The solid catalyst 40 in catalyst design 1 is believed to have a catalysis mechanism involving dissociative adsorption of alcohol in the form of ROM (M is solid catalyst 40) and formation of RO-C (=O)-O...M with CO 2 at the main point, and adsorption of the alcohol in the form of HO-R...M at the acid point, whereby both adsorbed compounds form RO-C(=O)-OR.

[0066][0066]

Заметим, что реакция, выраженная Формулой (1) выше, представляет собой обратимую реакцию. Следовательно, в присутствии образовавшейся воды, снова реагирующей с полученным карбонатным сложным эфиром, снова получается одноатомный спирт и диоксид углерода. Следовательно, применяют агент гидратации для проведения реакции гидратации, выраженной Формулой (2) ниже, для удаления воды, образующейся в качестве побочного продукта.Note that the reaction expressed by Formula (1) above is a reversible reaction. Therefore, in the presence of the resulting water, again reacting with the resulting carbonate ester, monohydric alcohol and carbon dioxide are again obtained. Therefore, a hydration agent is used to carry out the hydration reaction expressed by Formula (2) below to remove water generated as a by-product.

H2O+R'CN=>R'C (=O)-NH2 (2)H 2 O+R'CN=>R'C (=O)-NH 2 (2)

[0067][0067]

Поскольку воду удаляют по реакции, выраженной Формулой (2) выше, обратная реакция в Формуле (1) подавляется и реакция образования карбонатного сложного эфира ускоряется. По непонятным причинам твердый катализатор 40, по-видимому, также обладает каталитической активностью в реакции гидратации, выраженной Формулой (2) выше. Здесь был описан механизм реакции, протекающей в способе согласно настоящему изобретению.Since water is removed by the reaction expressed by Formula (2) above, the reverse reaction in Formula (1) is suppressed and the carbonate ester formation reaction is accelerated. For unknown reasons, the solid catalyst 40 also appears to have catalytic activity in the hydration reaction expressed by Formula (2) above. Here, the mechanism of the reaction proceeding in the method according to the present invention has been described.

[0068][0068]

Как описано выше, способ получения карбонатного сложного эфира согласно указанному варианту реализации включает стадию обеспечения возможности взаимодействия одноатомного спирта и диоксида углерода с образованием карбонатного сложного эфира в присутствии вышеописанной каталитической конструкции 1 и агента гидратации.As described above, the process for producing a carbonate ester according to this embodiment includes the step of allowing a monohydric alcohol and carbon dioxide to react to form a carbonate ester in the presence of the above catalyst construct 1 and a hydration agent.

[0069][0069]

Конкретнее, каталитическую конструкцию 1 обеспечивают в реакционном сосуде, и в указанный сосуд вводят агент гидратации, одноатомный спирт и диоксид углерода, благодаря чему обеспечивают возможность прохождения реакции получения карбонатного сложного эфира.More specifically, the catalyst structure 1 is provided in a reaction vessel, and a hydration agent, a monohydric alcohol, and carbon dioxide are introduced into said vessel, thereby allowing the carbonate ester production reaction to proceed.

[0070][0070]

В качестве одноатомного спирта можно применять одно или более соединений, выбранных из первичного спирта, вторичного спирта и третичного спирта.As the monohydric alcohol, one or more compounds selected from a primary alcohol, a secondary alcohol, and a tertiary alcohol can be used.

[0071][0071]

Конкретнее, пример одноатомного спирта включают метиловый спирт, этиловый спирт, н-пропиловый спирт, изопропиловый спирт, н-бутиловый спирт, изобутиловый спирт, втор-бутиловый спирт, трет-бутиловый спирт, н-пентиловый спирт, н-гексанол, 2-гексанол, 3-гексанол, гептанол, гексанол и фенол.More specifically, an example of a monohydric alcohol include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol, t-butyl alcohol, n-pentyl alcohol, n-hexanol, 2-hexanol , 3-hexanol, heptanol, hexanol and phenol.

[0072][0072]

Вид одноатомного спирта можно выбрать в соответствии с химической структурой интересующего карбонатного сложного эфира и способа применения получаемого карбонатного сложного эфира.The type of monohydric alcohol can be selected according to the chemical structure of the carbonate ester of interest and the manner in which the resulting carbonate ester is used.

[0073][0073]

Агент гидратации ничем конкретно не ограничен, кроме того, что он должен реагировать с водой и удалять воду, он может представлять собой содержащее цианогруппу соединение, как показано в Формуле (2) выше, один или более видов таких соединений можно применять отдельно или в комбинации. Конкретнее, примеры включают ацетонитрил, цианоэтан, 1-цианопропан, 2-цианопропан, цианоэтилен, фенилацетонитрил, бензонитрил, 2-цианопиридин, 2-цианопиразин, 2-цианопиримидин, тиофен-2-карбонитрил и 2-флуонитрил (2-цианофуран). В частности, предпочтительным является 2-цианопиридин с точки зрения эффективности удаления воды, т.е. скорости реакции гидратации.The hydration agent is not particularly limited, except that it must react with water and remove water, it may be a cyano group-containing compound as shown in Formula (2) above, one or more kinds of such compounds can be used alone or in combination. More specifically, examples include acetonitrile, cyanoethane, 1-cyanopropane, 2-cyanopropane, cyanoethylene, phenylacetonitrile, benzonitrile, 2-cyanopyridine, 2-cyanopyrazine, 2-cyanopyrimidine, thiophene-2-carbonitrile, and 2-fluonitrile (2-cyanofuran). In particular, 2-cyanopyridine is preferred in terms of water removal efficiency, i. e. rate of hydration reaction.

[0074][0074]

Количество применяемого агента гидратации можно определить исходя из количества применяемого одноатомного спирта. Например, применяют агент гидратации в количестве от 0,01 до 2 моль, и предпочтительно, от 0,1 до 0,5 моль на 1 моль применяемого одноатомного спирта.The amount of hydration agent used can be determined based on the amount of monohydric alcohol used. For example, a hydration agent is used in an amount of 0.01 to 2 mol, and preferably 0.1 to 0.5 mol, per 1 mol of monohydric alcohol used.

[0075][0075]

Температура реакции получения карбонатного сложного эфира ничем конкретно не ограничена и предпочтительно составляет от 50°C до 300°C. Если температура реакции ниже 50°C, скорость реакции может быть низкой, в зависимости от субстрата реакции, и трудно протекает как реакция синтеза карбонатного сложного эфира, так и реакция гидратации агента гидратации, что приводит к низкой продуктивности карбонатного сложного эфира. С другой стороны, если температура реакции превышает 300°C, скорость каждой реакции становится высокой, но вероятно превращение в другой мономер или полимеризация карбонатного сложного эфира и амидного мономера, в зависимости от субстрата реакции, при этом выход карбонатного сложного эфира становится низким. Еще более предпочтительна температура реакции от 100°C до 200°C. Поскольку считается, что температура реакции варьируется в зависимости от вида и количества твердого катализатора 40 и количеств или соотношений исходных материалов (одноатомного спирта, агента гидратации), оптимальные условия предпочтительно определяют в соответствии с указанным.The reaction temperature for producing a carbonate ester is not particularly limited, and is preferably 50°C to 300°C. If the reaction temperature is lower than 50°C, the reaction rate may be slow depending on the reaction substrate, and both the carbonate ester synthesis reaction and the hydration agent hydration reaction are difficult to proceed, resulting in low productivity of the carbonate ester. On the other hand, if the reaction temperature exceeds 300° C., the rate of each reaction becomes high, but conversion into another monomer or polymerization of the carbonate ester and the amide monomer is likely, depending on the reaction substrate, and the yield of the carbonate ester becomes low. Even more preferably, the reaction temperature is from 100°C to 200°C. Since the reaction temperature is considered to vary depending on the kind and amount of the solid catalyst 40 and the amounts or ratios of the starting materials (monohydric alcohol, hydration agent), the optimum conditions are preferably determined as indicated.

[0076][0076]

Давление в реакции ничем конкретно не ограничено и предпочтительно составляет от 0,1 МПа до 20 МПа (абсолютное давление). Если давление в реакции ниже 0,1 МПа (абсолютное давление), потребуется устройство для снижения давления, что не только усложняет оборудование и увеличивает стоимость, но и требует затрат энергии на снижение давления, что приводит к плохой энергоэффективности. С другой стороны, если давление в реакции превышает 20 МПа, может трудно протекать реакция гидратации агента гидратации, в зависимости от вида агента гидратации, что не только ухудшает выход карбонатного сложного эфира, но также требует затрат энергии на увеличение давления, что приводит к плохой энергоэффективности. С точки зрения увеличения выхода карбонатного сложного эфира, давление в реакции предпочтительно составляет от 0,1 МПа до 10 МПа (абсолютное давление).The reaction pressure is not particularly limited, and is preferably 0.1 MPa to 20 MPa (absolute pressure). If the reaction pressure is lower than 0.1 MPa (absolute pressure), a pressure reducing device is required, which not only complicates the equipment and increases the cost, but also requires energy to reduce the pressure, resulting in poor energy efficiency. On the other hand, if the reaction pressure exceeds 20 MPa, the hydration reaction of the hydration agent may be difficult to proceed depending on the kind of the hydration agent, which not only deteriorates the yield of the carbonate ester, but also requires energy to increase the pressure, resulting in poor energy efficiency. . From the viewpoint of increasing the yield of the carbonate ester, the reaction pressure is preferably 0.1 MPa to 10 MPa (absolute pressure).

[0077][0077]

Время реакции ничем конкретно не ограничено и может определяться в соответствии с видом реакционного субстрата (сырья), видом гидрата и скоростью образования побочного продукта, и составляет, например, от 5 минут до 24 часов, предпочтительно, от 15 минут до 8 часов, и еще более предпочтительно, от 30 минут до 6 часов. При применении непрерывного реактора общее время, проходящее от введения материала в реакционный сосуд до выгрузки полученного продукта из сосуда, с учетом расхода сырья, может оцениваться как время реакции (время нахождения). Кроме того, когда реакционный субстрат циркулирует в каталитической конструкции для прохождения реакции, расход циркуляции можно определить исходя из объемной скорости, выраженной Уравнением (3) ниже.The reaction time is not particularly limited, and may be determined according to the kind of reaction substrate (raw material), the kind of hydrate, and the formation rate of the by-product, and is, for example, 5 minutes to 24 hours, preferably 15 minutes to 8 hours, and more more preferably, from 30 minutes to 6 hours. When using a continuous reactor, the total time elapsed from the introduction of material into the reaction vessel to the discharge of the resulting product from the vessel, taking into account the consumption of raw materials, can be estimated as the reaction time (residence time). In addition, when the reaction substrate is circulated in the catalyst structure to carry out the reaction, the circulation flow rate can be determined based on the space velocity expressed by Equation (3) below.

Figure 00000002
Figure 00000002

Объемная скорость ничем конкретно не ограничена и составляет, например, от 0,005 до 5000 за минуту, предпочтительно, от 0,05 до 500 за минуту, и еще более предпочтительно, от 0,5 до 50 за минуту. Если объемная скорость слишком низкая, CO2 израсходуется раньше, чем пройдет через каталитическую конструкцию, поэтому эффективность реакции может быть низкой, и могут увеличиваться побочные реакции. С другой стороны, большая объемная скорость требует большего размера насоса, что может привести к плохой энергоэффективности. Карбонатный сложный эфир может быть получен эффективно путем циркуляции субстрата реакции, содержащего сырье, в устройстве для получения карбонатного сложного эфира с объемной скоростью в вышеуказанном диапазоне, например, от 0,005 до 5000 (за минуту).The space velocity is not particularly limited and is, for example, from 0.005 to 5000 per minute, preferably from 0.05 to 500 per minute, and even more preferably from 0.5 to 50 per minute. If the space velocity is too low, the CO 2 will be used up before it passes through the catalyst structure, so the reaction efficiency may be low and side reactions may increase. On the other hand, a higher volume velocity requires a larger pump size, which can lead to poor energy efficiency. The carbonate ester can be efficiently produced by circulating the reaction substrate containing the raw material in the carbonate ester maker at a space velocity in the above range, for example, 0.005 to 5000 (per minute).

[0078][0078]

Так можно эффективно получать карбонатный сложный эфир. Кроме того, поскольку в указанном варианте реализации применяют каталитическую конструкцию 1 согласно вышеописанному варианту реализации, предотвращают отделение твердого катализатора 40 от каталитической конструкции и его измельчение. Следовательно, каталитическую конструкцию 1 можно повторно применять даже в жестких условиях среды, необходимых для промышленного способа. Кроме того, каталитический компонент можно регулировать для дальнейшего повышения активности твердого катализатора 40, которую можно сохранять в течение длительного времени.Thus, the carbonate ester can be efficiently produced. In addition, since the catalyst structure 1 according to the above embodiment is used in this embodiment, the solid catalyst 40 is prevented from being separated from the catalyst structure and crushed. Therefore, the catalytic structure 1 can be reused even under the severe environmental conditions required for the industrial process. In addition, the catalyst component can be adjusted to further improve the activity of the solid catalyst 40, which can be maintained for a long time.

[0079][0079]

<4. Устройство для получения карбонатного сложного эфира><4. Carbonate Ester Machine>

Ниже будет описано устройство для получения карбонатного сложного эфира на основе предпочтительного варианта реализации. Устройство для получения карбонатного сложного эфира содержит вышеописанную каталитическую конструкцию для получения карбонатного сложного эфира. В качестве конкретного примера, устройство для получения карбонатного сложного эфира 60 содержит кожух (корпус) 62, показанный на Фигурах 4 и 5. Кожух 62 изготовлен, например, из трубы из нержавеющей стали или подобного материала, и внутри установлена каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира 1. Устройство для получения карбонатного сложного эфира 60 предпочтительно содержит множество каталитических конструкций для получения карбонатного сложного эфира 1, причем указанные каталитические конструкции для получения карбонатного сложного эфира 1 расположены, например, последовательно.The carbonate ester production apparatus based on the preferred embodiment will be described below. The device for producing carbonate ester contains the above-described catalytic structure for producing carbonate ester. As a specific example, the carbonate ester producing apparatus 60 includes a housing 62 shown in Figures 4 and 5. ester 1. The carbonate ester maker 60 preferably comprises a plurality of carbonate ester 1 catalyst structures, said carbonate ester 1 catalyst structures being arranged, for example, in series.

[0080][0080]

Устройство для получения карбонатного сложного эфира 60 обеспечивают путем подачи 64, по которому можно подавать сырье для получения карбонатного сложного эфира, а именно, одноатомный спирт и диоксид углерода, в каталитические конструкции для получения карбонатного сложного эфира 1. Как показывает Стрелка A на Фигуре 4, когда вышеописанное сырье подают в устройство для получения карбонатного сложного эфира 60 через путь введения 64, реакция получения карбонатного сложного эфира протекает внутри каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира 1. Затем, как показывает Стрелка B на Фигуре 4, карбонатный сложный эфир, полученный в реакции получения карбонатного сложного эфира, выгружают из устройства для получения карбонатного сложного эфира 60 вместе с непрореагировавшим сырьем и остальным через путь выгрузки 70.The carbonate ester maker 60 is provided by a feed 64 that can feed the carbonate ester feedstock, namely monohydric alcohol and carbon dioxide, to the carbonate ester catalyst structures 1. As shown by Arrow A in Figure 4, when the above-described feedstock is fed into the carbonate ester producing apparatus 60 through the introduction path 64, the carbonate ester producing reaction proceeds inside the carbonate ester producing catalyst structure 1. Then, as shown by Arrow B in Figure 4, the carbonate ester produced in the reaction the carbonate ester maker is discharged from the carbonate ester maker 60 along with the unreacted feedstock and the rest through the discharge path 70.

[0081][0081]

Для регулирования температуры реакции получения карбонатного сложного эфира в устройство для получения карбонатного сложного эфира 60 подают теплопереносящую текучую среду (не показана). Теплопереносящая текучая среда может увеличивать температуру каталитической конструкции для получения карбонатного сложного эфира 1 и регулировать температуру реакции. Следовательно, устройство для получения карбонатного сложного эфира 60 обеспечено трубой для подачи нагревательной среды 66 для подачи теплопереносящей текучей среды. Теплопереносящую текучую среду подают в устройство для получения карбонатного сложного эфира 60 через ввод 66A трубы для подачи нагревательной среды 66, как показывает Стрелка C на Фигуре 4, и выпускают из устройства для получения карбонатного сложного эфира 60 через вывод 66B, как показывает Стрелка D на Фигуре 4. Затем температуру теплопереносящей текучей среды регулируют до заранее заданной температуры и снова подают в устройство для получения карбонатного сложного эфира 60 через ввод 66A трубы для подачи нагревательной среды 66.In order to control the temperature of the carbonate ester production reaction, a heat transfer fluid (not shown) is supplied to the carbonate ester production apparatus 60. The heat transfer fluid can increase the temperature of the catalyst structure to produce the carbonate ester 1 and control the reaction temperature. Therefore, the carbonate ester maker 60 is provided with a heating medium supply pipe 66 for supplying a heat transfer fluid. The heat transfer fluid is supplied to the carbonate ester maker 60 through the inlet 66A of the heating medium supply pipe 66 as shown by Arrow C in Figure 4, and is discharged from the carbonate ester maker 60 through outlet 66B as shown by Arrow D in the Figure. 4. Then, the temperature of the heat transfer fluid is adjusted to a predetermined temperature and re-supplied to the carbonate ester maker 60 through the inlet 66A of the heating fluid supply pipe 66.

[0082][0082]

Форма устройства для получения карбонатного сложного эфира 60 не ограничена описанной формой. Например, для увеличения расхода текучей среды, содержащей сырье, подаваемой через путь введения, устройство для получения карбонатного сложного эфира может быть разработано в форме, приспособленной для увеличения размеров. Так, если размер устройства для получения карбонатного сложного эфира нужно увеличить, можно расположить вертикально в ряд множество интегрированных конструкций 2, каждая из которых включает множество параллельно расположенных каталитических конструкций для получения карбонатного сложного эфира 1, как показано в примере на Фигуре 6. В устройстве для получения карбонатного сложного эфира 60A, имеющем такую конструкцию, по-видимому, только интегрированную конструкцию 2, содержащую каталитическую конструкцию 1, разрушающуюся после длительной работы, легко можно заменить, и благодаря этому стоимость эксплуатации устройства, необходимого для катализа, может быть минимизированы. Каждая из конструкций 2, содержащая множество параллельно интегрированных каталитических конструкций для получения карбонатного сложного эфира 1, предпочтительно, обеспеченных герметизирующей конструкцией, чтобы обеспечить поток текучей среды через каталитические конструкции 1. Кроме того, когда множество конструкций 2, содержащих множество параллельно интегрированных каталитических конструкций для получения карбонатного сложного эфира 1, расположены вертикально в ряд, предпочтительно обеспечено пространство между ними, чтобы обеспечить стабильное течение текучей среды в устройстве для получения карбонатного сложного эфира 60A. Чтобы близко расположить каталитические конструкции 1 в поперечном сечении устройства для получения карбонатного сложного эфира для минимизации размера устройства, можно применять каталитическую конструкцию в виде прямоугольного параллелепипеда 1B, наподобие показанной на Фигуре 7(B). Благодаря применению такой каталитической конструкции в виде прямоугольного параллелепипеда 1B, множество каталитических конструкций 1B можно близко расположить в поперечном сечении устройства для получения карбонатного сложного эфира, таким образом минимизируя потери емкости резервуара. Форма каталитической конструкции 1B, однако, ничем конкретно не ограничена, и каталитическая конструкция 1B может иметь форму, отличную от прямоугольного параллелепипеда. Кроме того, каталитическая конструкция 1B предпочтительно имеет пористую, пеноподобную, сотоподобную структуру или структуру в форме сетки.The shape of the carbonate ester maker 60 is not limited to the described shape. For example, in order to increase the flow rate of the fluid containing the feedstock supplied through the injection route, the carbonate ester producing apparatus can be designed in a form adapted to increase in size. Thus, if the size of the carbonate ester making apparatus needs to be increased, a plurality of integrated structures 2 can be arranged vertically in a row, each including a plurality of parallel carbonate ester producing catalytic structures 1, as shown in the example of Figure 6. In the apparatus for to obtain a carbonate ester 60A having such a structure, apparently only the integrated structure 2 containing the catalytic structure 1 degraded after long-term operation can be easily replaced, and thus the operating cost of the apparatus required for catalysis can be minimized. Each of the structures 2 containing a plurality of parallel integrated catalyst structures for producing carbonate ester 1, preferably provided with a sealing structure to allow fluid flow through the catalyst structures 1. In addition, when the plurality of structures 2 containing a plurality of parallel integrated catalyst structures for producing carbonate ester 1 are arranged vertically in a row, preferably provided with a space between them to ensure a stable flow of fluid in the carbonate ester maker 60A. In order to closely space the catalyst structures 1 in the cross section of the carbonate ester apparatus to minimize the size of the apparatus, a cuboid catalyst structure 1B such as that shown in Figure 7(B) can be used. By using such a cuboid catalytic structure 1B, a plurality of catalyst structures 1B can be closely spaced in the cross section of the carbonate ester making machine, thus minimizing loss of reservoir capacity. The shape of the catalytic structure 1B, however, is not particularly limited, and the catalytic structure 1B may have a shape other than a cuboid. In addition, the catalytic structure 1B preferably has a porous, foamy, honeycomb-like or grid-like structure.

Интегрированная конструкция 2 предпочтительно содержит закрепленную пластину 62A в качестве детали кожуха 62 для поддержки множества каталитических конструкций 1B. Закрепленную пластину 62A обеспечивают с рамами 62B, соответствующими внешней форме каталитических конструкций 1B. Каталитическая конструкция 1B разъемно закреплена в раме 62B, как показано стрелкой на Фигуре 6. Кроме того, вместо каталитической конструкции 1B в интегрированную конструкцию 2 может быть добавлена сотоподобная конструкция в форме прямоугольного параллелепипеда 1C, не содержащая катализатора. Конструкция 1C, имеющая сотоподобную структуру в форме прямоугольного параллелепипеда, но не несущая катализатора, может применяться для того, чтобы общее количество катализатора, включенного в устройство для получения карбонатного сложного эфира 60A, не было избыточным. Несколько (например, 1 или 2) не содержащих катализатора конструкций 1C может быть обеспечено в интегрированной конструкции 2, содержащей несколько десятков (например, примерно 30 - 40, как показано на Фигуре 6) каталитических конструкций 1B, для регулирования распределения катализатора на соответствующем уровне и подавления образования побочных продуктов.The integrated structure 2 preferably includes a fixed plate 62A as part of the casing 62 to support the plurality of catalytic structures 1B. The fixed plate 62A is provided with frames 62B matching the outer shape of the catalytic structures 1B. The catalytic structure 1B is releasably fixed in the frame 62B as shown by the arrow in Figure 6. In addition, instead of the catalytic structure 1B, a cuboid-shaped honeycomb structure 1C containing no catalyst can be added to the integrated structure 2. Structure 1C having a cuboid honeycomb structure but not carrying a catalyst can be used so that the total amount of catalyst included in the carbonate ester maker 60A is not excessive. Several (e.g., 1 or 2) catalyst-free designs 1C may be provided in an integrated design 2 containing several dozen (e.g., about 30 to 40 as shown in Figure 6) catalyst designs 1B to control catalyst distribution at an appropriate level and suppression of the formation of by-products.

Устройство для получения карбонатного сложного эфира 60A, имеющее конструкцию, в которой каталитические конструкции 1 расположены не только в ряд, но и параллельно, другими словами, множество расположенных в ряд интегрированных конструкций 2, каждая из которых содержит множество параллельно расположенных каталитических конструкций 1, можно выгодно применять в реакционной системе, в которой расход текучей среды, содержащей сырье, составляет, например, 500 м3/ч или более, и предпочтительно 550 м3/ч или более. Если текучую среду подают с меньшим расходом, можно применять устройство для получения карбонатного сложного эфира 60, содержащее, например, 10 или менее каталитических конструкций 1, расположенных только в ряд.The carbonate ester production apparatus 60A having a structure in which the catalyst structures 1 are arranged not only in series but also in parallel, in other words, a plurality of integrated structures 2 arranged in series, each containing a plurality of catalyst structures 1 in parallel, can be advantageously used in a reaction system in which the flow rate of the fluid containing the raw material is, for example, 500 m 3 /h or more, and preferably 550 m 3 /h or more. If the fluid is supplied at a lower flow rate, a carbonate ester maker 60 can be used, containing, for example, 10 or less catalyst structures 1 arranged only in a row.

[0083][0083]

<5. Оборудование для получения карбонатного сложного эфира><5. Carbonate Ester Equipment>

Ниже будет описано оборудование для получения карбонатного сложного эфира, содержащее устройство для получения карбонатного сложного эфира и подобные устройства, на основании предпочтительного варианта реализации. Как можно видеть на Фигуре 7, оборудование для получения карбонатного сложного эфира 100 содержит устройство для получения карбонатного сложного эфира 60, систему подачи сырья для подачи сырья в устройство для получения карбонатного сложного эфира 60, и систему сбора для сбора полученного карбонатного сложного эфира.The carbonate ester production equipment including the carbonate ester production apparatus and the like will be described below based on the preferred embodiment. As can be seen in Figure 7, the carbonate ester production equipment 100 includes a carbonate ester production apparatus 60, a feed supply system for supplying raw materials to the carbonate ester production apparatus 60, and a collection system for collecting the produced carbonate ester.

[0084][0084]

Когда внутренне давление в резервуаре для CO2 72, представляющем собой часть системы подачи, повышают при помощи нагнетательного насоса для CO2 73, диоксид углерода из резервуара для CO2 72 поступает в буферный резервуар 74. В это же время жидкий одноатомный спирт и 2-цианопиридин в качестве сырья, хранящегося в резервуаре для сырья 76, подают из резервуара для сырья 76 в буферный резервуар 74 посредством насоса для сырья 78. Соответственно, диоксид углерода, одноатомный спирт и другое сырье, подаваемое по отдельным линиям в буферный резервуар 74, смешиваются в буферном резервуаре 74. Смесь подают в устройство для получения карбонатного сложного эфира 60 через первый фильтр 80.When the internal pressure in the CO 2 tank 72, which is part of the supply system, is increased using the CO 2 pressure pump 73, carbon dioxide from the CO 2 tank 72 enters the buffer tank 74. At the same time, liquid monohydric alcohol and 2- cyanopyridine as a raw material stored in the raw material tank 76 is supplied from the raw material tank 76 to the buffer tank 74 by means of the raw material pump 78. Accordingly, carbon dioxide, monohydric alcohol and other raw materials supplied through separate lines to the buffer tank 74 are mixed in buffer tank 74. The mixture is fed into the carbonate ester maker 60 through the first filter 80.

[0085][0085]

В устройстве для получения карбонатного сложного эфира 60 каталитическая конструкция для получения сложного эфира 1 ускоряет реакцию получения карбонатного сложного эфира и образуется карбонатный сложный эфир, соответствующий виду одноатомного спирта в сырье. Полученные карбонатные сложные эфиры подают в систему сбора через второй фильтр 82. В системе сбора жидкость, содержащую карбонатный сложный эфир, и жидкость, содержащую непрореагировавшее сырье, а именно, одноатомный спирт, 2-цианопиридин и прочее, разделяют, и затем насос для циркуляции реакционного раствора 84 направляет жидкость, содержащую карбонатный сложный эфир, в насос для экстракции жидкости 86, в то время как жидкость, содержащую одноатомный спирт, направляют обратно в буферный резервуар 74. Жидкости помимо карбонатного сложного эфира удаляют при помощи насоса для экстракции жидкости 86, получая высокочистый карбонатный сложный эфир.In the carbonate ester production apparatus 60, the ester catalyst structure 1 accelerates the carbonate ester production reaction, and a carbonate ester corresponding to the kind of monohydric alcohol in the raw material is formed. The obtained carbonate esters are supplied to the collecting system through the second filter 82. In the collecting system, the liquid containing the carbonate ester and the liquid containing the unreacted raw materials, namely, monohydric alcohol, 2-cyanopyridine, etc., are separated, and then a pump to circulate the reaction solution 84 sends the liquid containing the carbonate ester to the liquid extraction pump 86, while the liquid containing the monohydric alcohol is sent back to the buffer tank 74. Liquids other than the carbonate ester are removed by the liquid extraction pump 86, obtaining a high purity carbonate ester.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

[0086][0086]

Ниже настоящее изобретение будет описано подробнее с помощью примеров и сравнительных примеров, хотя настоящее изобретение не ограничено указанными примерами и сравнительными примерами.Below, the present invention will be described in more detail by way of Examples and Comparative Examples, although the present invention is not limited to these Examples and Comparative Examples.

[0087][0087]

(Пример 1)(Example 1)

1. Получение каталитической конструкции1. Obtaining a catalytic structure

Оксид церия (HSA-20SP, доступный от Solvay Special Chem Japan, Ltd., средний размер частиц: около 10 мкм, содержание примесей: 0,02% или ниже) прокаливали в течение 3 часов на воздухе при 873 K, получая порошкообразный твердый катализатор. Конкретнее, 20 г оксида церия помещали в тигле в муфельную печь (FO310, доступная от Yamato Scientific Co., Ltd.) и повышали температуру со скоростью 10°C/мин до 873 K перед прокаливанием. Полученный твердый катализатор, связующее диоксид кремния (Sumiceram P-750 (в основном смесь связующего на основе силоксана и воды), доступный от ASAHI Chemical Co., Ltd.) и воду взвешивали, получая массовое отношение 2,05:1:1, получая 50 г смеси, образующей каталитический слой, которую использовали для заполнения стакана объемом 50 см3.Cerium oxide (HSA-20SP available from Solvay Special Chem Japan, Ltd., average particle size: about 10 µm, impurity content: 0.02% or less) was calcined for 3 hours in air at 873 K to obtain a powdered solid catalyst . More specifically, 20 g of cerium oxide was placed in a crucible in a muffle furnace (FO310 available from Yamato Scientific Co., Ltd.) and the temperature was raised at a rate of 10° C./min to 873 K before calcination. The obtained solid catalyst binding silica (Sumiceram P-750 (basically a mixture of siloxane and water based binder) available from ASAHI Chemical Co., Ltd.) and water was weighed to obtain a mass ratio of 2.05:1:1, obtaining 50 g of the catalytic bed mixture used to fill a 50 cm 3 beaker.

Кроме того, для получения промежуточного слоя между каталитическим слоем и покрытым катализатором материалом основы, стакан объемом 50 см3 заполняли 50 г маточного раствора связующего диоксида кремния. В качестве покрытого катализатором материала использовали цилиндрические металлические соты диаметром 19 мм, длиной 20 мм и плотностью 100 ячеек/дюйм2 (тип стали: YUS205M1, толщина пластины: 50 мкм, форма плавника (гофрированная фольга) форма: синусоидальная волна, доступные от Nippon Steel and Sumikin Materials Co., Ltd.). эти металлические соты помещали в вышеописанный стакан, заполненный маточным раствором связующего диоксида кремния. После подтверждения, что соты полностью погружены в раствор, соты извлекали и избыток жидкости сдували потоком азота. Полученные покрытые соты высушивали при 80°C и отверждали при 150°C, получая соты, покрытые промежуточным слоем, к которым было прикреплено примерно 30 г/м2 диоксида кремния, т.е. связующего компонента. Толщину пленки промежуточного слоя в данном случае оценивали примерно в 20 мкм.In addition, to form an intermediate layer between the catalyst layer and the catalyst-coated base material, a 50 cm 3 beaker was filled with 50 g of a silica binder stock solution. As the catalyst-coated material, a cylindrical metal honeycomb with a diameter of 19 mm, a length of 20 mm, and a density of 100 cells/in 2 (steel type: YUS205M1, plate thickness: 50 µm, fin shape (corrugated foil) shape: sine wave, available from Nippon Steel and Sumikin Materials Co., Ltd.). these metal honeycombs were placed in the above-described beaker filled with a mother liquor of a silica binder. After confirming that the combs were completely immersed in the solution, the combs were removed and the excess liquid was purged with a stream of nitrogen. The resulting coated honeycomb was dried at 80°C and cured at 150°C to obtain a honeycomb coated with an intermediate layer to which about 30 g/m 2 of silicon dioxide was attached, i.e. binding component. The thickness of the film of the intermediate layer in this case was estimated at about 20 μm.

Затем эти соты помещали в стакан, содержащий вышеуказанную смесь оксида церия и связующего. После подтверждения, что соты полностью погружены в раствор, соты извлекали и избыток жидкости сдували потоком азота. Полученные покрытые соты высушивали при 80°C и отверждали при 150°C, таким образом нанося диоксид кремния, т.е. связующий компонент, и оксид церия, на поверхность промежуточного слоя, и получая каталитическую конструкцию согласно настоящему примеру, на которую в итоге было нанесено примерно 15 г/м2 оксида церия. Толщину пленки каталитического слоя в данном случае оценивали примерно в 14 мкм. Кроме того, если бы аналогично был высушен и отвержден, как описано выше, только связующий компонент, его удельная поверхность, измеренная по методу БЭТ, составила бы 59 м2/г.These honeycombs were then placed in a beaker containing the above mixture of cerium oxide and binder. After confirming that the combs were completely immersed in the solution, the combs were removed and the excess liquid was purged with a stream of nitrogen. The resulting coated honeycombs were dried at 80°C and cured at 150°C, thereby depositing silica, i.e. binder, and cerium oxide, on the surface of the intermediate layer, and obtaining a catalytic structure according to the present example, which was finally coated with about 15 g/m 2 cerium oxide. The film thickness of the catalytic layer in this case was estimated at about 14 µm. Furthermore, if only the binder were similarly dried and cured as described above, its BET specific surface area would be 59 m 2 /g.

[0088][0088]

2. Получение карбонатного сложного эфира2. Obtaining a carbonate ester

Использовали пять полученных каталитических конструкций (каждая содержала 0,3 прикрепленного оксида церия) и закрепляли их в центре 1-дюймовой трубы из нержавеющей стали, служившей реактором с неподвижным слоем (см. Фигуры 4 и 5). Взвешивали 323 г 1-пропанола и 93 г 2-цианопиридина и смешивали в мольном отношении 6:1, получая смесь, которую подавали в вышеуказанный реактор с неподвижным слоем с расходом 150 мл/мин при помощи циркуляционного насоса, в то время как CO2 вводили в трубу для продувки. Затем повышали давление до абсолютного значения 1,0 МПа. Кроме того, при помощи нагревателя повышали температуру до 132°C. Давали реакции протекать в течение 6 часов начиная от момента достижения желаемой температуры. После 6 часов реакции при 132°C реактор охлаждали до комнатной температуры, затем снижали давление до нормального давлении и добавляли вещество внутреннего стандарта, т.е. 1-гексанол. Полученный продукт собирали и анализировали при помощи ГХ (газовой хроматографии).Five catalytic structures obtained (each containing 0.3 attached cerium oxide) were used and fixed in the center of a 1 inch stainless steel tube serving as a fixed bed reactor (see Figures 4 and 5). 323 g of 1-propanol and 93 g of 2-cyanopyridine were weighed and mixed in a molar ratio of 6:1, obtaining a mixture, which was fed into the above fixed-bed reactor at a flow rate of 150 ml/min using a circulation pump, while CO 2 was introduced into the purge pipe. Then the pressure was increased to an absolute value of 1.0 MPa. In addition, using a heater raised the temperature to 132°C. The reaction was allowed to proceed for 6 hours from the moment the desired temperature was reached. After 6 hours of reaction at 132°C, the reactor was cooled to room temperature, then the pressure was reduced to normal pressure and the internal standard substance was added, i.e. 1-hexanol. The resulting product was collected and analyzed by GC (gas chromatography).

[0089][0089]

Степень прохождения реакции синтеза определяли путем расчета выхода DPrC, а именно, выхода дипропилкарбоната в качестве полученного продукта (здесь и далее обозначаемого «DPrC»), а также мольного отношения побочных продуктов и DPrC, исходя из концентрации каждого из компонентов согласно следующему уравнению ниже (где побочные продукты относятся к воде, получаемой вместе с DPrC, и продуктам помимо 2-пиколинамида (здесь и далее обозначаемого «2-PA»), который является гидратом 2-цианопиридина (здесь и далее обозначаемого «2-CP»). Побочными продуктами были пропилкарбамат, пропилпиколинат, пропил-пиридин-2-карбоксимидат и подобные соединения.The synthesis reaction rate was determined by calculating the yield of DPrC, namely the yield of dipropyl carbonate as the product obtained (hereinafter referred to as "DPrC"), as well as the mole ratio of by-products and DPrC, based on the concentration of each of the components according to the following equation below (where By-products refer to water produced together with DPrC and products other than 2-picolinamide (hereinafter referred to as "2-PA"), which is a hydrate of 2-cyanopyridine (hereinafter referred to as "2-CP"). By-products were propyl carbamate, propyl picolinate, propyl pyridine-2-carboximidate and the like.

[0090][0090]

Если спирт (моль)/нитрильная группа (моль) ≥2:If alcohol (mol)/nitrile group (mol) ≥2:

Выход DPrC (мольн. %)=((молярная масса DPrC)/(молярная масса подаваемой нитрильной группы)) x 100Yield of DPrC (mole %)=((molar mass of DPrC)/(molar mass of nitrile group fed)) x 100

[0091][0091]

Если спирт (моль)/нитрильная группа (моль)<2:If alcohol (mol) / nitrile group (mol)<2:

Выход DPrC (мольн. %)=(2 x (молярная масса DPrC)/(молярная масса подаваемого 1-пропанола)) x 100Yield DPrC (mole %)=(2 x (molar mass of DPrC)/(molar mass of 1-propanol fed)) x 100

[0092][0092]

Побочные продукты/DPrC (мольн. %)=(сумма молярных масс компонентов побочных продуктов)/(молярная масса DPrC) x 100By-products/DPrC (mole %)=(sum of molar masses of by-product components)/(molar masses of DPrC) x 100

[0093][0093]

В результате, в вышеуказанных условиях, выход DPrC составлял 55 мольн. % и отношение побочных продуктов/DPrC было снижено до 1,0 мольн. %. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, когда указанную конструкцию повторно прокаливали и применяли много раз в вышеуказанных условиях реакции, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы.As a result, under the above conditions, the yield of DPrC was 55 mol. % and the ratio of side products/DPrC was reduced to 1.0 mol. %. In addition, the cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction. In addition, when this structure was repeatedly calcined and used many times under the above reaction conditions, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material.

[0094][0094]

Конкретнее, наличие ухудшения эффективности реакции из-за повторного применения катализатора с повторным прокаливанием и наличие отпадения катализатора оценивали по следующим критериям, ни один из которых не наблюдался в Примере 1. Повторное прокаливание катализатора проводили путем промывания использованной каталитической конструкцией тем же видом спирта, который применяли для синтеза диалкилкарбоната, а затем прокаливания полученной конструкции при 300°C в течение 3 часов на термостойкой тарелке в муфельной печи, после регулирования концентрации кислорода в воздухе до уровня, равного или меньшего предела взрываемости спирта путем смешивания азота с воздухом. Альтернативно, катализатор можно повторно прокаливать, не вынимая каталитической конструкции из реактора, а оставляя каталитическую конструкцию закрепленной в реакторе, путем проведения прокаливания тем же образом, который описан выше, за исключением того, что не используют муфельную печь.More specifically, the presence of deterioration in reaction efficiency due to reuse of the catalyst with recalcination and the presence of catalyst dropout were evaluated by the following criteria, none of which were observed in Example 1. Recalcination of the catalyst was carried out by washing the used catalyst structure with the same kind of alcohol that was used for the synthesis of dialkyl carbonate, and then calcining the resulting structure at 300°C for 3 hours on a heat-resistant plate in a muffle furnace, after adjusting the oxygen concentration in the air to a level equal to or less than the explosive limit of alcohol by mixing nitrogen with air. Alternatively, the catalyst can be re-calcined without removing the catalyst structure from the reactor, but leaving the catalyst structure fixed in the reactor, by carrying out the calcination in the same manner as described above, except that a muffle furnace is not used.

[0095][0095]

(Наличие ухудшения эффективности реакции)(Presence of deterioration in reaction efficiency)

Ухудшение эффективности реакции считали «наличествующим», если выход карбонатного сложного эфира уменьшался на 5 мольн. % или больше по сравнению с первым применением, и ухудшение эффективности реакции считали «отсутствующим», если выход карбонатного сложного эфира уменьшался менее чем на 5 мольн. %.Deterioration in reaction efficiency was considered "present" if the yield of the carbonate ester was reduced by 5 mol. % or more compared with the first application, and the deterioration of the reaction efficiency was considered "absent" if the yield of the carbonate ester decreased by less than 5 mol. %.

(Наличие отпадения)(Presence of falling away)

Отпадение катализатора считали «наличествующим», если масса каталитической конструкции после реакции уменьшалась на 0,2 г или более, по сравнению с массой до реакции (примерно 8,80 г), и отпадение катализатора считали «отсутствующим», если масса каталитической конструкции после реакции уменьшалась менее чем на 0,2 г. Catalyst dropout was considered "present" if the post-reaction weight of the catalytic structure decreased by 0.2 g or more compared to the pre-reaction weight (about 8.80 g), and catalyst dropout was considered "absent" if the post-reaction weight of the catalytic structure decreased by less than 0.2 g.

Наличие ухудшения эффективности реакции и наличие отпадения катализатора при реакции и прокаливании таким же образом оценивали в примерах и сравнительных примерах, приведенных в настоящем описании.The presence of a deterioration in the reaction efficiency and the presence of a catalyst falling off during the reaction and calcination were similarly evaluated in the Examples and Comparative Examples given in the present specification.

[0096][0096]

(Примеры 2-4)(Examples 2-4)

Каталитические конструкции согласно Примерам 2 - 4 получали так же, как и в Примере 1, за исключением того, что оксид церия наносили путем повторного погружения металлических сот в жидкость для нанесения покрытия, содержащую порошок оксида церия, несколько раз для прикрепления оксида церия в количестве примерно 30 г/м2, 70 г/м2 и 150 г/м2, соответственно. Каталитические слои полученных конструкций имели толщину пленки, оценивающуюся как примерно 20 мкм, примерно 50 мкм и примерно 100 мкм, соответственно.The catalytic structures of Examples 2 to 4 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the cerium oxide was applied by re-dipping the metal honeycomb into the coating liquid containing the cerium oxide powder several times to attach the cerium oxide in an amount of about 30 g/m 2 , 70 g/m 2 and 150 g/m 2 , respectively. The catalytic layers of the resulting structures had film thicknesses estimated at about 20 µm, about 50 µm, and about 100 µm, respectively.

[0097][0097]

Когда оценивали реакции с использованием каждой из каталитических конструкций, каталитическая конструкция, несущая 30 г/м2 катализатора согласно Примеру 2 показала выход DPrC 57 мольн. % и отношение побочные продукты/DPrC, сниженное до 1,2 мольн. %. Каталитическая конструкция из Примера 3, несущая 70 г/м2 катализатора, показала выход DPrC 52 мольн. % и отношение побочные продукты/DPrC, сниженное до 1,4 мольн. %. Каталитическая конструкция из Примера 4, несущая 150 г/м2 катализатора, показала выход DPrC 42 мольн. % и отношение побочные продукты/DPrC, сниженное до 2,7 мольн. %. Кроме того, на всех конструкциях порошок оксида церия не отпадал от основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, после того, как каждую конструкцию повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись и было подтверждено, что оксид церия не отпадает от материала основы.When the reactions were evaluated using each of the catalytic constructs, the catalytic construct bearing 30 g/m 2 of catalyst according to Example 2 showed a DPrC yield of 57 mol. % and the ratio of by-products/DPrC, reduced to 1.2 mol. %. The catalytic structure from Example 3, carrying 70 g/m 2 of catalyst, showed a yield of DPrC of 52 mol. % and the ratio of by-products/DPrC, reduced to 1.4 mol. %. The catalytic structure of Example 4, carrying 150 g/m 2 of catalyst, showed a yield of DPrC of 42 mol. % and the ratio of by-products/DPrC, reduced to 2.7 mol. %. In addition, on all structures, the cerium oxide powder did not fall off the base and had high adhesion even after the reaction. In addition, after each structure was re-calcined and used in the same manner as in Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that cerium oxide did not fall off from the base material.

[0098][0098]

(Пример 5)(Example 5)

Взвешивали тот же порошок оксида церия, что и в Примере 1, связующее диоксид кремния (Sumiceram, P-700-D (преимущественно смесь порошка диоксида кремния со средним размером частиц около 5 мкм, связующего на основе силоксана и воды), доступный от ASAHI Chemical Co., Ltd.) и воду, получая массовое отношение 2:0,95:1,5, получая 50 г смеси, образующей каталитический слой, которую использовали для заполнения стакана объемом 50 см3. Оставшаяся часть процедуры соответствовала Примеру 2, в результате получали каталитическую конструкцию, несущую 30 г/м2 катализатора согласно Примеру 5. Толщину пленки каталитического слоя оценивали как примерно 20 мкм. Оценивали реакцию с применением указанной конструкции и получили выход DPrC 54 мольн. % и отношение побочные продукты/DPrC, сниженное до 0,9 мольн. %. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции.The same cerium oxide powder as in Example 1 was weighed, a silica binder (Sumiceram, P-700-D (preferably a mixture of silica powder with an average particle size of about 5 μm, a siloxane-based binder and water), available from ASAHI Chemical Co., Ltd.) and water to give a weight ratio of 2:0.95:1.5 to give 50 g of the catalyst bed mixture, which was used to fill a 50 cm 3 beaker. The remainder of the procedure was as in Example 2, resulting in a catalyst structure bearing 30 g/m 2 of catalyst according to Example 5. The film thickness of the catalyst layer was estimated to be about 20 µm. The reaction was evaluated using this construct and a yield of DPrC of 54 mol was obtained. % and the ratio of by-products/DPrC, reduced to 0.9 mol. %. In addition, the cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction.

Кроме того, когда указанную конструкцию повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы. Конкретнее, после вышеописанной оценки активности каталитическую конструкцию из Примера 5 подвергали регенерирующей обработке путем прокаливания в течение 3 часов на воздухе при 573 K и снова подвергали оценке активности. В результате выход DPrC составил 54 мольн. % и отношение побочные продукты/DPrC составило 0,9 мольн. %, то есть такое же, как при первичной оценке Примера 5. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от основы и имел высокую адгезию даже после реакции.In addition, when this structure was re-calcined and used in the same manner as in Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material. More specifically, after the activity evaluation described above, the catalyst structure of Example 5 was subjected to a regeneration treatment by calcination for 3 hours in air at 573 K, and again subjected to activity evaluation. As a result, the yield of DPrC was 54 mol. % and the ratio of by-products/DPrC was 0.9 mol. %, that is, the same as in the initial evaluation of Example 5. In addition, the cerium oxide powder did not fall off the base and had high adhesion even after the reaction.

[0099][0099]

(Примеры 6 и 7)(Examples 6 and 7)

Каталитические конструкции согласно Примерам 6 и 7 получали аналогично Примеру 1, за исключением того, что в качестве металлических сот материала основы применяли цилиндрические металлические сотовые конструкции диаметром 19 мм, длиной 20 мм и плотностью 300 и 300 ячеек на квадратный дюйм (тип стали: YUS205M1, толщина пластины: 50 мкм, форма плавника (гофрированная фольга: синусоидальная волна, доступные от Nippon Steel and Sumikin Materials Co., Ltd.), соответственно, и количество прикрепленного оксида церия составляло 30 г/м2. Толщина пленки каталитического слоя в обоих случаях составляла примерно 11 мкм. Когда каждую из конструкций оценивали в реакции, каталитическая конструкция с 200 ячеек на квадратный дюйм согласно Примеру 6 показала выход DPrC 58 мольн. % и отношение побочные продукты/DPrC, сниженное до 1,1 мольн. %. В то же время каталитическая конструкция с 300 ячеек на квадратный дюйм согласно Примеру 7 показала выход DPrC 59 мольн. % и отношение побочные продукты/DPrC, сниженное до 1,0 мольн. %. Кроме того, в обеих конструкциях порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, когда каждую из конструкций повторно прокаливали и применяли много раз аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы.Catalyst structures according to Examples 6 and 7 were prepared similarly to Example 1, except that cylindrical metal honeycombs with a diameter of 19 mm, a length of 20 mm and a density of 300 and 300 cells per square inch were used as metal honeycombs of the base material (steel type: YUS205M1, plate thickness: 50 µm, fin shape (corrugated foil: sine wave, available from Nippon Steel and Sumikin Materials Co., Ltd.), respectively, and the amount of attached cerium oxide was 30 g/m 2. The film thickness of the catalytic layer in both cases When each of the constructs was evaluated in the reaction, the 200 cells per square inch catalytic design of Example 6 showed a DPrC yield of 58 mole % and a byproduct/DPrC ratio reduced to 1.1 mole %. The 300 cells per square inch catalytic design of Example 7 showed a DPrC yield of 59 mole % and a by-products/DPrC ratio reduced to 1.0 mole. %. In addition, in both designs, the cerium oxide powder did not fall off the base material and had high adhesion even after the reaction. In addition, when each of the structures was re-calcined and used many times in the same manner as Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material.

[0100][0100]

(Пример 8)(Example 8)

Взвешивали тот же порошок оксида церия, что и в Примере 1, связующее диоксид кремния (Sumiceram, P-700-D (преимущественно смесь порошка диоксида кремния со средним размером частиц около 5 мкм, связующего на основе силоксана и воды), доступный от ASAHI Chemical Co., Ltd.) и воду, получая массовое отношение 2:0,95:1,5, получая 50 г смеси, образующей каталитический слой, которую использовали для заполнения стакана объемом 50 см3. Оставшаяся часть процедуры соответствовала Примеру 2, за исключением того, что не наносили предварительно связующее диоксид кремния для создания промежуточного слоя между каталитическим слоем и покрытым катализатором материалом основы, в результате получали каталитическую конструкцию с прикрепленным 30 г/м2 катализатора согласно Примеру 8. Толщину пленки каталитического слоя оценивали как примерно 20 мкм. Оценивали реакцию с применением указанной конструкции и получили выход DPrC 54 мольн. % и отношение побочные продукты/DPrC, сниженное до 0,9 мольн. %. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Когда указанную конструкцию повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись, но было подтверждено, что часть порошка оксида церия отпадала от материала основы, хотя степень указанного отпадения была приемлемой.The same cerium oxide powder as in Example 1 was weighed, a silica binder (Sumiceram, P-700-D (preferably a mixture of silica powder with an average particle size of about 5 μm, a siloxane-based binder and water), available from ASAHI Chemical Co., Ltd.) and water to give a weight ratio of 2:0.95:1.5 to give 50 g of the catalyst bed mixture, which was used to fill a 50 cm 3 beaker. The remainder of the procedure was the same as Example 2, except that no silica pre-binder was applied to create an intermediate layer between the catalyst layer and the catalyst-coated base material, resulting in a catalyst structure with 30 g/m 2 attached catalyst according to Example 8. the catalytic layer was estimated to be about 20 µm. The reaction was evaluated using this construct and a yield of DPrC of 54 mol was obtained. % and the ratio of by-products/DPrC, reduced to 0.9 mol. %. In addition, the cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction. When this structure was re-calcined and used in the same manner as Example 1, the reaction characteristics hardly changed, but it was confirmed that a part of the cerium oxide powder fell off from the base material, although the degree of said falling off was acceptable.

[0101][0101]

(Пример 9)(Example 9)

Каталитический компонент, отличный от вышеописанных примеров, применяли следующим образом.A catalyst component other than the examples described above was used as follows.

Конкретнее, гидроксид натрия вводили в раствор, полученный при растворении нитрата церия и нитрата циркония, в котором церий составлял 20 ат.масс. %, получая осадок. Осадок отфильтровывали, промывали водой и прокаливали в течение 3 часов на воздухе при 1273 К. затем применяли сита для дифференциации частиц по размерам, получая порошок оксида церия-циркония со средним размером частиц примерно 10 мкм и содержанием примесей 0,1% или менее. Оставшаяся часть процедуры соответствовала Примеру 2, в результате получали каталитическую конструкцию, несущую 30 г/м2 катализатора. Толщину пленки каталитического слоя оценивали как примерно 20 мкм. Оценивали реакцию с применением указанной конструкции и получили выход DPrC 48 мольн. % и отношение побочные продукты/DPrC, сниженное до 0,8 мольн. %. Порошок оксида церия-циркония не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Когда указанную конструкцию повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия-циркония не отпадал от материала основыMore specifically, sodium hydroxide was introduced into a solution obtained by dissolving cerium nitrate and zirconium nitrate, in which cerium was 20 at.mass. %, getting a precipitate. The precipitate was filtered off, washed with water, and calcined for 3 hours in air at 1273 K. Then, sieves were used to differentiate particle sizes, obtaining a cerium-zirconium oxide powder with an average particle size of about 10 μm and an impurity content of 0.1% or less. The remainder of the procedure was as in Example 2, resulting in a catalyst structure bearing 30 g/m 2 of catalyst. The film thickness of the catalytic layer was estimated to be about 20 µm. The reaction was evaluated using this construct and a yield of 48 mol DPrC was obtained. % and the ratio of by-products/DPrC, reduced to 0.8 mol. %. The cerium-zirconium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction. When this structure was re-calcined and used in the same manner as Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium-zirconium oxide powder did not fall off from the base material.

[0102][0102]

(Примеры 10-14)(Examples 10-14)

Каталитические конструкции получали аналогично Примеру 1. Каталитические конструкции получали и оценивали аналогично Примеру 1, за исключением того, что для оценки в реакции вместо 1-пропанола применяли метанол, этанол и н-бутанол (первичные спирты), изопропанол в качестве вторичного спирта и трет-бутиловый спирт (третичный спирт), соответственно. В результате выходы диметилкарбоната, диэтилкарбоната, дибутилкарбоната, диизопропилкарбоната и ди-трет-бутилкарбоната составили 56 мольн. %, 55 мольн. %, 52 мольн. %, 48 мольн. % и 42 мольн. %, соответственно, тогда как отношения побочные продукты/карбонатный сложный эфир были снижены до 0,8 мольн. %, 0,9 мольн. %, 1,0 мольн. %, 1,4 мольн. % и 1,8 мольн. %, соответственно. Во всех случаях порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, когда указанные конструкции повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакций почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы.Catalyst constructs were prepared analogously to Example 1. Catalyst constructs were prepared and evaluated analogously to Example 1, except that methanol, ethanol and n-butanol (primary alcohols), isopropanol as secondary alcohol and tert- butyl alcohol (tertiary alcohol), respectively. As a result, the yields of dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, diisopropyl carbonate and di-tert-butyl carbonate were 56 mol. %, 55 mol. %, 52 mol. %, 48 mol. % and 42 mol. %, respectively, while the ratio of side products/carbonate ester were reduced to 0.8 mol. %, 0.9 mol. %, 1.0 mol. %, 1.4 mol. % and 1.8 mol. %, respectively. In all cases, the cerium oxide powder did not fall off the base material and had high adhesion even after the reaction. In addition, when these structures were re-calcined and used in the same manner as Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material.

[0103][0103]

(Примеры 15-17)(Examples 15-17)

Каталитическую конструкцию из Примера 5 оценивали в реакции аналогично описанному в Примере 3, за исключением давления в реакции, составлявшего 2,0 МПа, 4,0 МПа и 8,0 МПа, соответственно. В результате выходы DPrC составили 55 мольн. %, 55 мольн. % и 54 мольн. %, соответственно, и отношения побочные продукты/DPrC были снижены до 0,7 мольн. %, 0,6 мольн. % и 0,5 мольн. %, соответственно. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, когда указанные конструкции повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы.The catalyst structure of Example 5 was evaluated in a reaction similar to that described in Example 3, except for the reaction pressure of 2.0 MPa, 4.0 MPa and 8.0 MPa, respectively. As a result, the yields of DPrC were 55 mol. %, 55 mol. % and 54 mol. %, respectively, and the ratio of by-products/DPrC were reduced to 0.7 mol. %, 0.6 mol. % and 0.5 mol. %, respectively. In addition, the cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction. In addition, when these structures were re-calcined and used in the same manner as Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material.

[0104][0104]

(Пример 18)(Example 18)

Оксид церия (HS, средний размер частиц: около 5 мкм, содержание примесей: 0,02% или ниже, доступный от Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) прокаливали в течение 3 часов на воздухе при 873 K, получая порошкообразный твердый катализатор. Полученный порошок применяли для получения каталитической конструкции аналогично Примеру 1, за исключением того, что количество прикрепленного катализатора составляло 200 г/м2. Толщину пленки промежуточного слоя в данном случае оценивали примерно в 140 мкм. Оценивали реакцию с применением указанной конструкции и получили выход DPrC в указанных условиях, равный 40 мольн. %. При этом отношение побочные продукты/DPrC было снижено до 2,9 мольн. %. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, когда указанную конструкцию повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы.Cerium oxide (HS, average particle size: about 5 μm, impurity content: 0.02% or less, available from Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was calcined for 3 hours in air at 873 K to obtain a powdery solid catalyst . The obtained powder was used to obtain a catalytic structure similar to Example 1, except that the amount of attached catalyst was 200 g/m 2 . The thickness of the film of the intermediate layer in this case was estimated at about 140 μm. The reaction was evaluated using the indicated construct and a yield of DPrC under the indicated conditions was 40 mol. %. The ratio of by-products/DPrC was reduced to 2.9 mol. %. In addition, the cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction. In addition, when this structure was re-calcined and used in the same manner as in Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material.

[0105][0105]

(Пример 19)(Example 19)

Каталитическую конструкцию получали и оценивали в реакции аналогично Примеру 1, за исключением того, что в качестве сотового материала основы применяли SUS304. В результате получили выход DPrC в указанных условиях, равный 51 мольн. %. При этом отношение побочные продукты/DPrC было снижено до 1,2 мольн. %. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, когда указанную конструкцию повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы.The catalytic structure was prepared and evaluated in a reaction similar to Example 1, except that SUS304 was used as the honeycomb base material. The result was a yield of DPrC under these conditions, equal to 51 mol. %. The ratio of by-products/DPrC was reduced to 1.2 mol. %. In addition, the cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction. In addition, when this structure was re-calcined and used in the same manner as in Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material.

[0106][0106]

(Пример 20)(Example 20)

Каталитическую конструкцию получали и оценивали в реакции аналогично Примеру 1, за исключением того, что в качестве сотового материала основы применяли керамику (400 ячеек на квадратный дюйм, цилиндрической формы, торговое название: Honeyceram, доступный от NGK Insulators, Ltd.). В результате выход DPrC ы указанных условиях составил 50 мольн. %. При этом отношение побочные продукты/DPrC было снижено до 1,2 мольн. %. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, когда указанную конструкцию повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы.The catalytic structure was prepared and evaluated in a reaction similar to Example 1, except that ceramic (400 cells per square inch, cylindrical, trade name: Honeyceram, available from NGK Insulators, Ltd.) was used as the honeycomb base material. As a result, the yield of DPrC under these conditions was 50 mol. %. The ratio of by-products/DPrC was reduced to 1.2 mol. %. In addition, the cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction. In addition, when this structure was re-calcined and used in the same manner as in Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material.

(Пример 21)(Example 21)

Каталитическую конструкцию получали и оценивали в реакции аналогично Примеру 1, за исключением того, что в качестве неорганического связующего применяли золь диоксида кремния (доступный от JGC Catalyst and Chemicals Ltd.). в результате выход DPrC в указанных условиях составил 54 мольн. %. При этом отношение побочные продукты/DPrC было снижено до 1,1 мольн. %. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, когда указанную конструкцию повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы.The catalytic structure was prepared and evaluated in a reaction similar to Example 1, except that a silica sol (available from JGC Catalyst and Chemicals Ltd.) was used as the inorganic binder. as a result, the yield of DPrC under these conditions was 54 mol. %. In this case, the ratio of by-products/DPrC was reduced to 1.1 mol. %. In addition, the cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction. In addition, when this structure was re-calcined and used in the same manner as in Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material.

[0107][0107]

(Пример 22)(Example 22)

Каталитическую конструкцию получали и оценивали в реакции аналогично Примеру 1, за исключением того, что в качестве неорганического связующего применяли золь оксида алюминия (доступный от Nissan Chemical Corporation). В результате выход DPrC в указанных условиях составил 51 мольн. %. При этом отношение побочные продукты/DPrC было снижено до 1,2 мольн. %. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, когда указанную конструкцию повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы.The catalytic structure was prepared and evaluated in a reaction similar to Example 1, except that alumina sol (available from Nissan Chemical Corporation) was used as the inorganic binder. As a result, the yield of DPrC under these conditions was 51 mol. %. The ratio of by-products/DPrC was reduced to 1.2 mol. %. In addition, the cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction. In addition, when this structure was re-calcined and used in the same manner as in Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material.

[0108][0108]

(Пример 23)(Example 23)

Каталитическую конструкцию получали и оценивали в реакции аналогично Примеру 1, за исключением того, что в качестве агента гидратации применяли бензонитрил. В результате выход DPrC в указанных условиях составил 40 мольн. %. При этом отношение побочные продукты/DPrC было снижено до 2,8 мольн. %. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, когда указанную конструкцию повторно прокаливали и применяли аналогично Примеру 1, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы.The catalytic structure was prepared and evaluated in a reaction similar to Example 1, except that benzonitrile was used as the hydration agent. As a result, the yield of DPrC under these conditions was 40 mol. %. At the same time, the ratio of by-products/DPrC was reduced to 2.8 mol. %. In addition, the cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction. In addition, when this structure was re-calcined and used in the same manner as in Example 1, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material.

[0109][0109]

(Сравнительный пример 1)(Comparative example 1)

Каталитическую конструкцию получали и оценивали в реакции аналогично Примеру 1, за исключением того, что повышали давление газообразного азота во время продувки после нанесения порошка оксида церия, благодаря чему конечное количество прикрепленного оксида церия составило 8 г/м2. Толщину пленки промежуточного слоя в данном случае оценивали примерно в 6 мкм Оценивали реакцию с применением указанной конструкции и получили выход DPrC в указанных условиях всего 30 мольн. %. При этом отношение побочные продукты/DPrC возросло до 3,6 мольн. %. Порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции.The catalytic structure was prepared and evaluated in a reaction similar to Example 1, except that the pressure of nitrogen gas was increased during the purge after the application of cerium oxide powder, whereby the final amount of attached cerium oxide was 8 g/m 2 . The thickness of the film of the intermediate layer in this case was estimated at about 6 μm. %. At the same time, the ratio of by-products/DPrC increased to 3.6 mol. %. The cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction.

[0110][0110]

(Сравнительный пример 2)(Comparative example 2)

Каталитическую конструкцию получали и оценивали в реакции аналогично Примеру 1, за исключением того, что количество прикрепленного оксида церия составляло 250 г/м2. Толщину пленки промежуточного слоя в данном случае оценивали примерно в 180 мкм. Оценивали реакцию с применением указанной конструкции и получили выход DPrC всего 22 мольн. %. При этом отношение побочные продукты/DPrC возросло до 4,5 мольн. %. Оксид церия частично отпал от материала основы, и адгезия после реакции была недостаточной.The catalytic structure was prepared and evaluated in a reaction similar to Example 1, except that the amount of attached cerium oxide was 250 g/m 2 . The thickness of the film of the intermediate layer in this case was estimated at about 180 μm. The reaction was evaluated using this construct and a yield of DPrC of only 22 mol was obtained. %. At the same time, the ratio of by-products/DPrC increased to 4.5 mol. %. The cerium oxide was partially detached from the base material, and the adhesion after the reaction was insufficient.

[0111][0111]

Вышеописанные результаты собраны в Таблицах 1 - 4.The above results are summarized in Tables 1 to 4.

В каждой таблице: «металлические соты 1» относится к цилиндрическим металлическим сотам 100 ячеек на квадратный дюйм (тип стали: YUS205M1, толщина пластины: 50 мкм, форма плавника (гофрированная фольга) форма: синусоидальная волна, доступные от Nippon Steel and Sumikin Materials Co., Ltd.); «металлические соты 2» относится к цилиндрическим металлическим сотам 200 ячеек на квадратный дюйм (тип стали: YUS205M1, толщина пластины: 50 мкм, форма плавника (гофрированная фольга) форма: синусоидальная волна, доступные от Nippon Steel and Sumikin Materials Co., Ltd.); «металлические соты 3» относится к цилиндрическим металлическим сотам 300 ячеек на квадратный дюйм (тип стали: YUS205M1, толщина пластины: 50 мкм, форма плавника (гофрированная фольга) форма: синусоидальная волна, доступные от Nippon Steel and Sumikin Materials Co., Ltd.); «металлические соты 4» относится к цилиндрическим металлическим сотам 100 ячеек на квадратный дюйм (тип стали: SUS304, толщина пластины: 50 мкм, форма плавника (гофрированная фольга) форма: синусоидальная волна, доступные от Nippon Steel and Sumikin Materials Co., Ltd.); и «керамические соты» относится к цилиндрическим керамическим сотам 400 ячеек на квадратный дюйм (торговое название: Honeyceram, доступные от NGK Insulators, Ltd.).In each table: "metal honeycomb 1" refers to 100 cells per square inch cylindrical metal honeycomb (steel type: YUS205M1, plate thickness: 50um, fin shape (corrugated foil) shape: sine wave, available from Nippon Steel and Sumikin Materials Co. ., Ltd.); "metal honeycomb 2" refers to 200 cells per square inch cylindrical metal honeycomb (steel type: YUS205M1, plate thickness: 50 µm, fin shape (corrugated foil) shape: sine wave, available from Nippon Steel and Sumikin Materials Co., Ltd. ); "metal honeycomb 3" refers to 300 cells per square inch cylindrical metal honeycomb (steel type: YUS205M1, plate thickness: 50um, fin shape (corrugated foil) shape: sine wave, available from Nippon Steel and Sumikin Materials Co., Ltd. ); "metal honeycomb 4" refers to 100 cells per square inch cylindrical metal honeycomb (steel type: SUS304, plate thickness: 50 µm, fin shape (corrugated foil) shape: sine wave, available from Nippon Steel and Sumikin Materials Co., Ltd. ); and "ceramic honeycomb" refers to 400 cells per square inch cylindrical ceramic honeycomb (trade name: Honeyceram, available from NGK Insulators, Ltd.).

Кроме того, в каждой таблице «диоксид кремния 1» относится к диоксиду кремния, полученному из Sumiceram, P-750 (доступный от ASAHI Chemical Co., Ltd.); «диоксид кремния 2» относится к диоксиду кремния, полученному из Sumiceram, P-700-D (доступный от ASAHI Chemical Co., Ltd.); «диоксид кремния 3№относится к диоксиду кремния, полученному из золя диоксида кремния (доступный от JGC Catalyst and Chemicals Ltd.); и «оксид алюминия» относится к оксиду алюминия, полученному из золя оксида алюминия (доступный от Nissan Chemical Corporation).In addition, in each table, "silica 1" refers to silica obtained from Sumiceram, P-750 (available from ASAHI Chemical Co., Ltd.); "silica 2" refers to silica obtained from Sumiceram, P-700-D (available from ASAHI Chemical Co., Ltd.); “Silica 3Ni” refers to silica obtained from a silica sol (available from JGC Catalyst and Chemicals Ltd.); and "alumina" refers to alumina obtained from an alumina sol (available from Nissan Chemical Corporation).

[0112][0112]

[Таблица 1][Table 1]

Пример 1Example 1 Пример 2Example 2 Пример 3Example 3 Пример 4Example 4 Пример 5Example 5 Пример 6Example 6 Пример 7Example 7 Каталитическая конструкцияcatalytic design Материал основыBase material ВидView Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 2Metal honeycombs 2 Металлические соты 3Metal honeycombs 3 ФормаForm ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin Число ячеек (ячеек/дюйм2)Number of cells (cells/inch 2 ) 100100 100100 100100 100100 100100 200200 300300 Каталитический слойcatalytic layer Твердый катализаторsolid catalyst ВидView CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 Средний размер частиц (мм)Average particle size (mm) 1010 1010 1010 1010 1010 1010 1010 Количество на основе (г/м2)Quantity based (g/m 2 ) 1515 30thirty 7070 150150 30thirty 30thirty 30thirty Вид неорганического связующегоType of inorganic binder Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 2Silica 2 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Наличие промежуточного слояThe presence of an intermediate layer ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent Условия реакцииReaction conditions Одноатомный спиртMonohydric alcohol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol Агент гидратацииHydration agent 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine Давление в реакции (МПа)Reaction pressure (MPa) 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 ОценкиRatings Выход карбонатного сложного эфира (мольн. %)Yield of carbonate ester (mole %) 5555 5757 5252 4242 5454 5858 5959 Отношение побочные продукты/карбонатный сложный эфир (мольн. %)By-Products/Carbonate Ester Ratio (mole %) 1,0 1.0 1,21.2 1,41.4 2,72.7 0,90.9 1,11.1 1,0 1.0 Выход карбонатного сложного эфира после повторного прокаливания катализатора (мольн. %)Yield of carbonate ester after catalyst re-calcination (mole %) 5555 5757 5151 4242 5353 5858 5959 Ухудшение эффективности реакции из-за многократного применения (повторное применение после прокаливания катализатора)Deterioration of reaction efficiency due to repeated use (repeated use after calcination of the catalyst) ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent Разность масс каталитической конструкции до и после реакции/прокаливания (г)Mass difference of catalytic structure before and after reaction/calcination (g) 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 Наличие отпаденияPresence of falling away ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent Толщина катализатора (мкм)Catalyst Thickness (µm) 1515 2020 5050 100100 2020 2020 2020

[0113][0113]

[Таблица 2][Table 2]

Пример 8Example 8 Пример 9Example 9 Пример 10Example 10 Пример 11Example 11 Пример 12Example 12 Пример 13Example 13 Пример 14Example 14 Каталитическая конструкцияcatalytic design Материал основыBase material ВидView Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 ФормаForm ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin Число ячеек (ячеек/дюйм2)Number of cells (cells/inch 2 ) 100100 100100 100100 100100 100100 100100 100100 Каталитический слойcatalytic layer Твердый катализаторsolid catalyst ВидView CeO2 CeO 2 CeO2, ZrO2 CeO2 , ZrO2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 Средний размер частиц (мм)Average particle size (mm) 1010 1010 1010 1010 1010 1010 1010 Количество на основе (г/м2)Quantity based (g/m 2 ) 30thirty 30thirty 1515 1515 1515 1515 1515 Вид неорганического связующегоType of inorganic binder Диоксид кремния 2Silica 2 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Наличие промежуточного слояThe presence of an intermediate layer AbsentAbsent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent Условия реакцииReaction conditions Одноатомный спиртmonohydric alcohol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol метанолmethanol этанолethanol н-бутанолn-butanol изопропанолisopropanol трет-бутиловый спиртtert-butyl alcohol Агент гидратацииHydration agent 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine Давление в реакции (МПа)Reaction pressure (MPa) 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 ОценкиRatings Выход карбонатного сложного эфира (мольн. %)Yield of carbonate ester (mole %) 5454 4848 5656 5555 5252 4848 4242 Отношение побочные продукты/карбонатный сложный эфир (мольн. %)By-Products/Carbonate Ester Ratio (mol %) 0,90.9 0,80.8 0,80.8 0,90.9 1,0 1.0 1,41.4 1,81.8 Выход карбонатного сложного эфира после повторного прокаливания катализатора (мольн. %)Yield of carbonate ester after catalyst re-calcination (mole %) 5454 4949 5656 5555 5151 4848 4141 Ухудшение эффективности реакции из-за многократного применения (повторное применение после прокаливания катализатора)Deterioration of reaction efficiency due to repeated use (repeated use after calcination of the catalyst) ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent Разность масс каталитической конструкции до и после реакции/прокаливания (г)Mass difference of the catalytic structure before and after the reaction/calcination (g) 0,20.2 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 Наличие отпаденияPresence of falling away Слабо присутствуетWeakly present ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent Толщина катализатора (мкм)Catalyst Thickness (µm) 2020 2020 1515 1515 1515 1515 1515

[0114][0114]

[Таблица 3][Table 3]

Пример 15Example 15 Пример 16Example 16 Пример 17Example 17 Пример 18Example 18 Пример 19Example 19 Пример 20Example 20 Пример 21Example 21 Каталитическая конструкцияcatalytic design Материал основыBase material ВидView Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 4Metal honeycombs 4 Керамические сотыceramic honeycomb Металлические соты 1Metal honeycombs 1 ФормаForm ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin Число ячеек (ячеек/дюйм2)Number of cells (cells/inch 2 ) 100100 100100 100100 100100 100100 400400 100100 Каталитический слойcatalytic layer Твердый катализаторsolid catalyst ВидView CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 Средний размер частиц (мм)Average particle size (mm) 1010 1010 1010 55 1010 1010 1010 Количество на основе (г/м2)Quantity based (g/m 2 ) 30thirty 30thirty 30thirty 200200 1515 1515 1515 Вид неорганического связующегоType of inorganic binder Диоксид кремния 2Silica 2 Диоксид кремния 2Silica 2 Диоксид кремния 2Silica 2 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 3Silica 3 Наличие промежуточного слояThe presence of an intermediate layer ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent Условия реакцииReaction conditions Одноатомный спиртMonohydric alcohol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol Агент гидратацииHydration agent 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine Давление в реакции (МПа)Reaction pressure (MPa) 2,0 2.0 4,0 4.0 8,0 8.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 ОценкиRatings Выход карбонатного сложного эфира (мольн. %)Yield of carbonate ester (mole %) 5555 5555 5454 4040 5151 5050 5454 Отношение побочные продукты/карбонатный сложный эфир (мольн. %)By-Products/Carbonate Ester Ratio (mole %) 0,70.7 0,60.6 0,50.5 2,92.9 1,21.2 1,21.2 1,11.1 Выход карбонатного сложного эфира после повторного прокаливания катализатора (мольн. %)Yield of carbonate ester after catalyst re-calcination (mole %) 5454 5555 5454 3939 5151 5050 5353 Ухудшение эффективности реакции из-за многократного применения (повторное применение после прокаливания катализатора)Deterioration of reaction efficiency due to repeated use (repeated use after calcination of the catalyst) ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent Разность масс каталитической конструкции до и после реакции/прокаливания (г)Mass difference of catalytic structure before and after reaction/calcination (g) 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 Наличие отпаденияPresence of falling away ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent Толщина катализатора (мкм)Catalyst Thickness (µm) 2020 2020 2020 150150 1515 1515 1515

[0115][0115]

[Таблица 4][Table 4]

Пример 22Example 22 Пример 23Example 23 Сравнительный пример 1Comparative Example 1 Сравнительный пример 2Comparative Example 2 Каталитическая конструкцияcatalytic design Материал основыBase material ВидView Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 Металлические соты 1Metal honeycombs 1 ФормаForm ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin ПлавникFin Число ячеек (ячеек/дюйм2)Number of cells (cells/inch 2 ) 100100 100100 100100 100100 Каталитический слойcatalytic layer Твердый катализаторsolid catalyst ВидView CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 CeO2 CeO 2 Средний размер частиц (мм)Average particle size (mm) 1010 1010 1010 1010 Количество на основе (г/м2)Quantity based (g/m 2 ) 1515 1515 88 250250 Вид неорганического связующегоType of inorganic binder Оксид алюминияAluminium oxide Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Диоксид кремния 1Silica 1 Наличие промежуточного слояThe presence of an intermediate layer ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent ПрисутствуетPresent Условия реакцииReaction conditions Одноатомный спиртMonohydric alcohol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol 1-пропанол1-propanol Агент гидратацииHydration agent 2-цианопиридин2-cyanopyridine бензонитрилbenzonitrile 2-цианопиридин2-cyanopyridine 2-цианопиридин2-cyanopyridine Давление в реакции (МПа)Reaction pressure (MPa) 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 1,0 1.0 ОценкиRatings Выход карбонатного сложного эфира (мольн. %)Yield of carbonate ester (mole %) 5151 4040 30thirty 2222 Отношение побочные продукты/карбонатный сложный эфир (мольн. %)By-Products/Carbonate Ester Ratio (mol %) 1,21.2 2,82.8 3,63.6 4,54.5 Выход карбонатного сложного эфира после повторного прокаливания катализатора (мольн. %)Yield of carbonate ester after catalyst re-calcination (mole %) 5050 4040 3131 1515 Ухудшение эффективности реакции из-за многократного применения (повторное применение после прокаливания катализатора)Deterioration of reaction efficiency due to repeated use (repeated use after calcination of the catalyst) ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ПрисутствуетPresent Разность масс каталитической конструкции до и после реакции/прокаливания (г)Mass difference of the catalytic structure before and after the reaction/calcination (g) 0,0 0.0 0,0 0.0 0,0 0.0 0,70.7 Наличие отпаденияPresence of falling away ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ОтсутствуетAbsent ПрисутствуетPresent Толщина катализатора (мкм)Catalyst Thickness (µm) 1515 1515 1010 200200

[0116][0116]

Так, в Примерах 1 - 23 карбонатные сложные эфиры были получены с хорошим выходом, и образование побочных продуктов было снижено. Кроме того, каталитические конструкции из Примеров 1 - 23 были способны противостоять ухудшению эффективности реакции (каталитической активности) и отделению катализатора даже после повторного применения.Thus, in Examples 1-23, the carbonate esters were obtained in good yield and the formation of by-products was reduced. In addition, the catalyst structures of Examples 1 to 23 were able to withstand deterioration in reaction efficiency (catalytic activity) and catalyst separation even after repeated use.

[0117][0117]

С другой стороны, в Сравнительных примерах 1 и 2 выходы карбонатных сложных эфиров были низкими, поскольку количество твердого катализатора на основе было или слишком велико, или слишком мало, и количество образовавшихся побочных продуктов было большим. Кроме того, в Сравнительном примере 2, где было большее количество твердого катализатора на основе, наблюдалось ухудшение эффективности по причине отпадения и отделения твердого катализатора.On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the yields of carbonate esters were low because the amount of solid-based catalyst was either too large or too small, and the amount of by-products formed was large. In addition, in Comparative Example 2, where there was a larger amount of solid catalyst on the basis, deterioration in efficiency was observed due to falling off and separation of the solid catalyst.

[0118][0118]

Кроме того, когда твердый катализатор подвергали реакции аналогично Примеру 1 без применения материала основы, порошкообразный твердый катализатор дополнительно измельчался и вызывал закупорку фильтров, что затрудняло дальнейшую работу.In addition, when the solid catalyst was subjected to the reaction in the same manner as in Example 1 without the use of a base material, the powdered solid catalyst was further crushed and caused clogging of the filters, making further work difficult.

[0119][0119]

(Пример 24)(Example 24)

Каталитическую конструкцию, несущую 30 г/м2 прикрепленного оксида церия согласно Примеру 2 применяли для оценки в непрерывной проточной реакции. Подготовленный буферный резервуар наполняли 445 г раствора того же состава, который применяли для реакции. Реакционный раствор поступал из этого резервуара в реактор со скоростью 111 г/ч, и такое же количество раствора отбирали из реактора. Время нахождения реакционного раствора в реакторе составляло 240 минут, что представляет собой 2/3 от времени согласно Примерам 1 - 7.A catalytic structure bearing 30 g/m 2 attached cerium oxide according to Example 2 was used for evaluation in a continuous flow reaction. The prepared buffer tank was filled with 445 g of a solution of the same composition that was used for the reaction. The reaction solution was fed from this tank into the reactor at a rate of 111 g/h, and the same amount of solution was withdrawn from the reactor. The residence time of the reaction solution in the reactor was 240 minutes, which is 2/3 of the time according to Examples 1 to 7.

[0120][0120]

В результате выходы DPrC через 6, 12, 18 и 22 часа реакции составляли в общем примерно 29 мольн. %. Отношения побочные продукты/DPrC составляли в эти моменты времени 0,8 мольн. %, 1,0 мольн. %, 1,0 мольн. % и 1,0 мольн. %, соответственно, подтверждая насыщенные и стабильные условия. Кроме того, порошок оксида церия не отпадал от материала основы и имел высокую адгезию даже после реакции. Кроме того, когда указанную конструкцию повторно применяли несколько раз, характеристики реакции почти не изменялись, и было подтверждено, что порошок оксида церия не отпадал от материала основы. Следовательно, каталитическая конструкция согласно настоящему изобретению также показала себя применимой в непрерывно действующем реакторе, приспособленном к высокому расходу сырья.As a result, the outputs of DPrC after 6, 12, 18 and 22 hours of reaction were in total about 29 mol. %. The by-product/DPrC ratios were 0.8 mol at these times. %, 1.0 mol. %, 1.0 mol. % and 1.0 mol. %, respectively, confirming saturated and stable conditions. In addition, the cerium oxide powder did not fall off from the base material and had high adhesion even after the reaction. In addition, when this structure was repeated several times, the reaction characteristics hardly changed, and it was confirmed that the cerium oxide powder did not fall off from the base material. Therefore, the catalytic design according to the present invention has also been shown to be useful in a continuous reactor adapted to a high feed rate.

[0121][0121]

(Пример 25)(Example 25)

Каталитический компонент, отличный от вышеуказанных примеров, готовили следующим образом.A catalyst component other than the above examples was prepared as follows.

Вначале оксид лантана (LaO3⋅⋅H2O) в качестве предшественника катализатора растворяли в 2 г сверхчистой воды в флаконе для образцов объемом 20 мл.First, lanthanum oxide (LaO 3 ⋅⋅H 2 O) as a catalyst precursor was dissolved in 2 g of ultrapure water in a 20 ml sample vial.

В это же время 2,5 г CeO2, уже прокаленного при 600°C в течение 3 часов, помешали в стеклянный стакан объемом 50 мл. Раствор, содержащий предшественник, равномерно добавляли к CeO2 в стакане и полученный результат перемешивали стеклянной палочкой. Стакан помещали на обогреваемую мешалку, температуру которой предварительно устанавливали примерно 80°C, и перемешивали раствор в стакане стеклянной палочкой. Продолжали перемешивание стеклянной палочкой, поддерживая металлические компоненты в однородном состоянии, до выпаривания воды.At the same time, 2.5 g of CeO 2 , already calcined at 600° C. for 3 hours, was stirred into a 50 ml glass beaker. The solution containing the precursor was uniformly added to the CeO 2 in the beaker, and the result was stirred with a glass rod. The beaker was placed on a heated stirrer, the temperature of which was previously set to about 80°C, and the solution in the beaker was stirred with a glass rod. Stirring was continued with a glass rod, keeping the metal components in a homogeneous state, until the water evaporated.

Кроме того, 2 г сверхчистой воды помещали во флакон, в котором находился раствор предшественника, для ополаскивания флакона, и полученный раствор выливали в стакан, содержащий CeO2. Затем перемешивание стеклянной палочкой до испарения воды и последующее ополаскивание повторяли еще один раз таким же образом. Полученный продукт высушивали на обогреваемой мешалке в течение примерно 2 часов для полного испарения воды из стакана.In addition, 2 g of ultrapure water was put into a vial containing the precursor solution to rinse the vial, and the resulting solution was poured into a beaker containing CeO 2 . Then stirring with a glass rod until the water evaporated and subsequent rinsing was repeated one more time in the same way. The resulting product was dried on a heated stirrer for about 2 hours to completely evaporate the water from the beaker.

Компоненты предшественника катализатора из стакана переносили в тигель и прокаливали в муфельной печи. Программу прокаливания устанавливали на повышение температуры со скоростью 2°C/мин и прокаливание при 400°C в течение 4 часов.The catalyst precursor components were transferred from the beaker to a crucible and calcined in a muffle furnace. The calcination program was set to raise the temperature at a rate of 2°C/min and calcinate at 400°C for 4 hours.

[0122][0122]

Полученный катализатор из Примера 25 и катализатор для сравнительного примера, приготовленный так же, как описано в Примере 25, но не содержащий оксида лантана, применяли для получения карбонатного сложного эфира в описанных ниже условиях.The obtained catalyst from Example 25 and the comparative example prepared in the same manner as described in Example 25 but without lanthanum oxide were used to prepare a carbonate ester under the conditions described below.

[0123][0123]

(Условия реакции получения карбонатного сложного эфира)(Reaction conditions for producing carbonate ester)

-Мольное отношение подачи: (PrOH)/(2-CP)/(Катализатор (CeO2+LaO3 или CeO2))-Molar feed ratio: (PrOH)/(2-CP)/(Catalyst (CeO 2 +LaO 3 or CeO 2 ))

=300/50/1=300/50/1

-Катализатор: образец, прикрепленный на фольгу (примерно 150 г/м2)- Catalyst: sample attached to foil (approx. 150 g/m 2 )

-Количество реакционного раствора: 325 г- Amount of reaction solution: 325g

-Количество подаваемого/выгружаемого раствора: 162,5 г/ч- The amount of the supplied / discharged solution: 162.5 g / h

-Время нахождения: 2 ч- Stay time: 2 hours

-Давление в реакции: 0,9 МПа-Reaction pressure: 0.9Mpa

-Температура в реакции: 132°C- Reaction temperature: 132°C

Полученные результаты показаны на Фигуре 3. Как можно видеть из графика на Фигуре 3, катализатор из Примера 25 подтвердил сохранение высокой каталитической активности в течение длительного времени благодаря регулированию компонентов катализатора без проведении регенерирующей обработки, такой как прокаливание, описанное в Примере 1. Конкретнее, как можно видеть на графике, показанном на Фигуре 3, где в качестве сравнения был использован катализатор сравнения, выход карбонатного сложного эфира был высоким сразу после начала реакции, но было обнаружено, что активность снижалась. С другой стороны, когда был использован катализатор из Примера 25, превосходная каталитическая активность сохранялась без существенного изменения даже через 50 часов реакции.The results obtained are shown in Figure 3. As can be seen from the graph in Figure 3, the catalyst of Example 25 proved to maintain high catalytic activity for a long time by controlling the catalyst components without performing a regenerating treatment such as the calcination described in Example 1. More specifically, as can be seen in the graph shown in Figure 3, where a reference catalyst was used as a comparison, the yield of the carbonate ester was high immediately after the start of the reaction, but it was found that the activity decreased. On the other hand, when the catalyst of Example 25 was used, the excellent catalytic activity was maintained without significant change even after 50 hours of reaction.

[0124][0124]

Хотя предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения были подробно описаны, настоящее изобретение не ограничено указанными вариантами реализации. Средний специалист в той области техники, к которой относится настоящее изобретение, разумеется, поймет различные изменения и модификации в рамках объема технический идей, определяемых формулой изобретения, и такие изменения и модификации следует рассматривать как надлежащим образом входящие в технический объем настоящего изобретения.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to these embodiments. One of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will, of course, understand various changes and modifications within the scope of the technical ideas defined by the claims, and such changes and modifications should be considered as properly falling within the technical scope of the present invention.

ОПИСАНИЕ ПОЗИЦИОННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙDESCRIPTION OF POSITIONING DESIGNATIONS

[0125][0125]

1, 1A Каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира1, 1A Catalyst design for carbonate ester production

10 Материал основы10 Base material

20 Каталитический слой20 Catalyst layer

30 Промежуточный слой30 Interlayer

40 Твердый катализатор40 Solid catalyst

50 Неорганическое связующее50 Inorganic binder

60 Устройство для получения карбонатного сложного эфира60 Carbonate ester plant

100 Оборудование для получения карбонатного сложного эфира100 Carbonate ester equipment

Claims (32)

1. Способ получения карбонатного сложного эфира, включающий стадию обеспечения возможности взаимодействия одноатомного спирта и диоксида углерода между собой в присутствии каталитической конструкции и агента гидратации с образованием карбонатного сложного эфира, где:1. A method for producing a carbonate ester, which includes the step of enabling the interaction of monohydric alcohol and carbon dioxide with each other in the presence of a catalytic structure and a hydration agent to form a carbonate ester, where: каталитическая конструкция содержит материал основы и каталитический слой, образованный на по меньшей мере части поверхности материала основы, и содержащий твердый катализатор и неорганическое связующее;the catalytic structure comprises a base material and a catalytic layer formed on at least a portion of the surface of the base material and containing a solid catalyst and an inorganic binder; твердый катализатор содержит оксид церия;the solid catalyst contains cerium oxide; количество твердого катализатора на основе составляет от 15 до 200 г/м2; иthe amount of solid catalyst based is from 15 to 200 g/m 2 ; And неорганическое связующее содержит диоксид кремния и/или оксид алюминия.the inorganic binder contains silicon dioxide and/or alumina. 2. Способ получения карбонатного сложного эфира по п. 1, отличающийся тем, что указанное неорганическое связующее содержит диоксид кремния.2. A method for producing a carbonate ester according to claim 1, characterized in that said inorganic binder contains silicon dioxide. 3. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что указанная каталитическая конструкция дополнительно содержит промежуточный слой, состоящий из неорганического связующего, образованный между каталитическим слоем и материалом основы.3. The method of obtaining a carbonate ester according to any one of paragraphs. 1 or 2, characterized in that said catalytic structure further comprises an intermediate layer consisting of an inorganic binder formed between the catalytic layer and the base material. 4. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что количество твердого катализатора на основе, находящегося в каталитическом слое, составляет от 15 до 150 г/м2.4. The method of obtaining a carbonate ester according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the amount of solid catalyst based in the catalytic layer is from 15 to 150 g/m 2 . 5. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что количество твердого катализатора на основе составляет от 15 до 70 г/м2.5. The method of obtaining a carbonate ester according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the amount of solid catalyst based on is from 15 to 70 g/m 2 . 6. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что указанный материал основы содержит сквозные отверстия, которые служат в качестве проходных путей для одноатомного спирта и диоксида углерода, и6. The method of obtaining a carbonate ester according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that said base material contains through holes that serve as passageways for monohydric alcohol and carbon dioxide, and каталитический слой образован на поверхности указанных сквозных отверстий.the catalytic layer is formed on the surface of said through holes. 7. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что указанный твердый катализатор дополнительно содержит оксид редкоземельного элемента.7. The method of obtaining a carbonate complex ester according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that said solid catalyst additionally contains an oxide of a rare earth element. 8. Способ получения карбонатного сложного эфира по п. 7, отличающийся тем, что указанный твердый катализатор содержит оксид лантана.8. A method for producing a carbonate ester according to claim 7, characterized in that said solid catalyst contains lanthanum oxide. 9. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что средняя толщина каталитического слоя составляет 12-180 мкм.9. The method of obtaining a carbonate ester according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that the average thickness of the catalytic layer is 12-180 microns. 10. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что указанный материал основы представляет собой металлические соты.10. The method of obtaining a carbonate ester according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that said base material is a metal honeycomb. 11. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что указанный агент гидратации содержит нитрильное соединение.11. The method of obtaining a carbonate ester according to any one of paragraphs. 1-10, characterized in that said hydration agent contains a nitrile compound. 12. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что указанный агент гидратации содержит 2-цианопиридин.12. The method of obtaining a carbonate ester according to any one of paragraphs. 1-11, characterized in that said hydration agent contains 2-cyanopyridine. 13. Каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира, содержащая:13. A catalytic structure for producing a carbonate ester, containing: материал основы; иbase material; And каталитический слой, образованный на по меньшей мере части поверхности материала основы и содержащий твердый катализатор и неорганическое связующее,a catalytic layer formed on at least a part of the surface of the base material and containing a solid catalyst and an inorganic binder, где:Where: указанный твердый катализатор содержит оксид церия;said solid catalyst contains cerium oxide; количество твердого катализатора на основе составляет от 15 до 200 г/м2; иthe amount of solid catalyst based is from 15 to 200 g/m 2 ; And указанное неорганическое связующее содержит диоксид кремния и/или оксид алюминия.said inorganic binder contains silicon dioxide and/or alumina. 14. Каталитическая конструкция для получения карбонатного сложного эфира по п. 13, отличающаяся тем, что количество твердого катализатора на основе составляет от 15 до 150 г/м2.14. A catalytic structure for producing a carbonate ester according to claim 13, characterized in that the amount of solid catalyst on the basis is from 15 to 150 g/m 2 . 15. Устройство для получения карбонатного сложного эфира, содержащее:15. A device for producing a carbonate ester, comprising: каталитическую конструкцию для получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 13 или 14; иa catalytic structure for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. 13 or 14; And путь введения для подачи по меньшей мере одноатомного спирта и диоксида углерода в указанную каталитическую конструкцию.an introduction route for supplying at least a monohydric alcohol and carbon dioxide to said catalytic structure. 16. Устройство для получения карбонатного сложного эфира по п. 15, дополнительно содержащее путь выведения, по которому выходит карбонатный сложный эфир, полученный из одноатомного спирта и диоксида углерода.16. The carbonate ester maker according to claim 15, further comprising an excretion route through which the carbonate ester derived from a monohydric alcohol and carbon dioxide exits. 17. Устройство для получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 15 или 16, отличающееся тем, что множество каталитических конструкций расположены в одну линию.17. A device for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. 15 or 16, characterized in that a plurality of catalytic structures are arranged in one line. 18. Устройство для получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 15 или 16, содержащее интегрированную конструкцию, включающую множество параллельно расположенных каталитических конструкций.18. A device for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. 15 or 16 comprising an integrated structure including a plurality of parallel catalytic structures. 19. Способ получения карбонатного сложного эфира, включающий стадию циркуляции реакционного субстрата, содержащего одноатомный спирт и диоксид углерода, через устройство для получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 15-18 с объемной скоростью (в минуту) от 0,005 до 5000, где объемная скорость (в минуту) выражена следующим уравнением: объемная скорость (за минуту) = расход циркуляции (м3/мин)/объем каталитической конструкции (м3).19. A method for producing a carbonate ester, comprising the step of circulating a reaction substrate containing a monohydric alcohol and carbon dioxide through a device for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs. 15-18 with a space velocity (per minute) from 0.005 to 5000, where the space velocity (per minute) is expressed by the following equation: space velocity (per minute) = circulation flow rate (m 3 /min) / catalyst structure volume (m 3 ).
RU2020142188A 2018-07-10 2019-07-08 Method for producing carbonate esters and catalytic structure for producing carbonate esters RU2796601C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-130710 2018-07-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020142188A RU2020142188A (en) 2022-08-10
RU2796601C2 true RU2796601C2 (en) 2023-05-26

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6475949B1 (en) * 1998-12-11 2002-11-05 Mitsui Mining And Smelting Co., Ltd. Promoter for purifying internal engine exhaust and method for preparing the same
JP2012162523A (en) * 2011-01-20 2012-08-30 Nippon Steel Corp Method for producing carbonic acid ester
RU2606623C2 (en) * 2010-09-16 2017-01-10 Басф Се Method of producing acrylic acid from ethanol and formaldehyde

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6475949B1 (en) * 1998-12-11 2002-11-05 Mitsui Mining And Smelting Co., Ltd. Promoter for purifying internal engine exhaust and method for preparing the same
RU2606623C2 (en) * 2010-09-16 2017-01-10 Басф Се Method of producing acrylic acid from ethanol and formaldehyde
JP2012162523A (en) * 2011-01-20 2012-08-30 Nippon Steel Corp Method for producing carbonic acid ester

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3950123B1 (en) Heterogeneous catalyst based on ionic liquid, and preparation method therefor and use thereof
RU2437715C1 (en) Material with composite particles on substrate, method of producing said material and method of producing compounds using material with composite particles on substrate as chemical synthesis catalyst
JP4885947B2 (en) Method for producing acrylic acid from glycerol
RU2476267C2 (en) Composite oxide of catalyst of reforming of hydrocarbons, method of its obtaining and method of obtaining synthesis-gas with its application
CN1217736C (en) Cocatalytic polymetallic oxide catalyst
JP5458352B2 (en) Method for producing carbonate ester
US11123716B2 (en) Denitrification catalyst for vessel, using ceramic nanotubes grown on porous metal structure, and preparation method thereof
KR101365787B1 (en) Process conditions for pt-re bimetallic water gas shift catalysts
CN1665589A (en) Catalyst for exhaust gas purification
CN106694008A (en) Method for catalyzing hydrazine hydrate dehydrogenation by using supported RhNi/CeO2@C3N4 nano-catalyst
JP2004089812A (en) Hydrogen producing catalyst and preparation method therefor
RU2796601C2 (en) Method for producing carbonate esters and catalytic structure for producing carbonate esters
US20180319734A1 (en) A process for the synthesis of dialkyl carbonates
JP2019502546A (en) Catalyst composition and process for the direct production of hydrogen cyanide in an acrylonitrile reactor feed stream
JP2004313984A (en) Dimethycarbonate synthetic catalyst
JP7488763B2 (en) Method for producing carbonate ester and catalyst structure for producing carbonate ester
La et al. Direct synthesis of dimethyl carbonate from CH 3 OH and CO 2 by H 3 PW 12 O 40/Ce x Ti 1-x O 2 catalyst
EP2621858A2 (en) Multiphase alumina particle
JP2009125736A (en) Exhaust gas treatment catalyst and exhaust gas cleaner
JP6522916B2 (en) Waste water treatment catalyst and waste water treatment method using the same
JP2021151986A (en) Method and device for producing carbonate ester
JP2011236146A (en) Method for producing diaryl carbonate and method for producing polycarbonate
JP5394280B2 (en) Reforming catalyst for hydrogen production, method for producing the same, and method for producing hydrogen using the catalyst
Jadhav et al. A Green process for selective hydrolysis of cinnamaldehyde in water to natural benzaldehyde by using Ti and Zn modified hydrotalcites as catalysts
Vasantha et al. Facile synthesis of bis (indolyl) methanes over cordierite honeycomb coated with modified forms of zirconia under microwave irradiation condition