SK284530B6 - Process for the preparation of cyclic carbonates - Google Patents
Process for the preparation of cyclic carbonates Download PDFInfo
- Publication number
- SK284530B6 SK284530B6 SK1082-98A SK108298A SK284530B6 SK 284530 B6 SK284530 B6 SK 284530B6 SK 108298 A SK108298 A SK 108298A SK 284530 B6 SK284530 B6 SK 284530B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- catalyst
- reaction medium
- mpa
- carbon
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Epoxy Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Vynález sa týka spôsobu prípravy cyklických karbonátov za miernych reakčných podmienok, umožňujúcich dosahovať vysokú selektivitu na cyklické karbonáty, pritom s využitím technicky dostupných a ľahko regenerovateľných katalyzátorov, resp. katalytických systémov.The present invention relates to a process for the preparation of cyclic carbonates under mild reaction conditions allowing to obtain high selectivity for cyclic carbonates, using technically available and readily regenerable catalysts, respectively. catalytic systems.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Alkylénkarbonáty alebo cyklické estery kyseliny uhličitej a alfa-, beta-dioly, ale aj alkenylkarbonáty, ako aj éterkarbonáty sa síce môžu vyrábať reakciou a-, β-nenasýtených alebo α-, γ-diolov s fosgénom alebo s alkylchlórmravčanmi [Nemirovskij J.: J. prakt. Chem. 28, 439 (1883); Vorländer D.: Hun. 280, 186 (1894); Allpress C. F., Maw V.: J. Chem. Soc. 125, 225g (1924)]. Tiež reakciou chlórmravčanov alkylnatých s glykonátmi alkalických kovov, ako aj účinkom koncentrovaných roztokov uhličitanu sodného s 1,2- a 1,3-dichlórhydrínmi [nemecký pat. 516 281 (1931); franc. pat. 1 139 206 (1957)]. Uvedené postupy sú náročné na suroviny a hlavne, vznikajú nimi nízkohodnotné až odpadné vedľajšie produkty, zaťažujúce odpadnú vody, ktoré je nutné so značnými nákladmi likvidovať. Z tohto hľadiska je technicky zaujímavejšia preesterifikácia dialkylkarbonátov diolmi [Morgan M. S., Gretcher L. H.: J. Am. Chem. Soc. 68, 781 (1946)], ale postup si vyžaduje dostupnosť nejakého dialkylkarbonátu [Sarel S. et al: J. Org. Chem. 24 (12), 1873 (1959)]. V prípade adície trichlóroctovej kyseliny na oxirán, resp. alkyloxirány [US 2 784 201 (1957)], zase potreba korozívnej a technicky náročnej kyseliny trichlóroctovej. Ale najväčší záujem vzbudzuje adícia epoxidov s oxidom uhličitým [nem. pat. 740 366 (1943); US 2 667 497 (1954), 1 758 946, 2 773 881 (1956) a 2 873 282 (1956], pričom ako katalyzátory sú známe hydroxidy alkalických kovov na aktívnom uhlí, bezvodé halogenidy vápnika a horčíka, pričom výťažok produktov dosahuje 57 až 83 %. Ďalej sa ako účinné katalyzátory ukázali pyridín, akridín a niektoré alifatické terc, aminy. Na takých katalyzátoroch pri teplote 180 až 200 °C a tlaku 5 až 10 MPa výťažok alkylénkarbonátov dosahuje 97 až 98 %. Podobne vysoké výťažky sa dosahujú [US 2 733 070 (1956)] aj pri použití kvartémych alkylhalogenidov amónnych, ako (CeH5)NBr a i. Pretože sa však tvoria aj nežiaduce vedľajšie polyméme produkty, na potlačenia tejto tvorby sa odporúča [US 2 773 881 (1956) a 2 873 282 (1959)] aplikovať veľký nadbytok 50 až 500 % hmota, oxidu uhličitého [Hechler G.: Chem. Ing. tech. 43, 16 903, (1971); Levin S. Z. et al: Neftechimija 11 (4), 573 (1962); Nomura R. et al.: J. Org. Chem. 45, 3735 (1980)]. V skutočnosti však podstatný prebytok oxidu uhličitého môže potlačiť tvorbu len niektorých vedľajších produktov. Tak neprekvapuje, že sa hľadajú ďalšie katalyzátory adície oxidu uhličitého na oxirán, metyloxirán a ďalšie epoxyzlúčeniny, ako alkylchlórantimonové zlúčeniny [Gorski R., Kliniec J.: Przemysl Chemicz. 70/9, 392 (1991); CH 620434 (1976); poľský pat. 138 902 (1983); US 2 994704 (1961)], dusičnany céru [US 5 179 214 (1993)], hydrokarbonylporfiríny chrómu [US 4 663 467(1987)], ftalocyaníny prechodných kovov [US 5 283 356 (1994)], ako aj katalytické systémy na základe kvartémych komplexov prechodných kovov IV.b alebo V.b skupiny periodického systému s Lewisovými bázami [EP 069 494 Al (1982)], ako aj halogenidov prechodných kovov, ale aj halogenidov alkalických kovov, zinku a niklu v kombinácii s aprotickou zásadou - napr. Ν,Ν-dimetylformamidom [Bobylev L. I. et al.:Alkylene carbonates or cyclic esters of carbonic acid and alpha-, beta-diols, but also alkenyl carbonates and ether carbonates can be produced by reacting α-, β-unsaturated or α-, γ-diols with phosgene or with alkyl chloroformates [Nemirovskij J .: J prakt. Chem. 28, 439 (1883); Vorländer D .: Hun. 280, 186 (1894); Allpress CF, Maw V .: J. Chem. Soc. 125, 225g (1924)]. Also, by reaction of alkyl chloroformates with alkali metal glyconates, as well as by the action of concentrated sodium carbonate solutions with 1,2- and 1,3-dichlorohydrins [German Pat. 516,281 (1931); France. pat. 1,139,206 (1957)]. These processes are resource-intensive and, in particular, produce low-value or waste-by-products, burdening waste water, which need to be disposed of at considerable cost. In this regard, the transesterification of dialkyl carbonates with diols is more technically interesting [Morgan MS, Gretcher LH: J. Am. Chem. Soc. 68, 781 (1946)], but the process requires the availability of some dialkyl carbonate [Sarel S. et al: J. Org. Chem. 24 (12), 1873 (1959)]. In the case of addition of trichloroacetic acid to the oxirane, respectively. alkyloxirates [US 2,784,201 (1957)], in turn, the need for corrosive and technically demanding trichloroacetic acid. However, the addition of carbon dioxide epoxides [nem. pat. 740,366 (1943); U.S. Pat. No. 2,667,497 (1954), 1,758,946, 2,773,881 (1956) and 2,873,282 (1956), with alkali metal hydroxides on activated carbon, anhydrous calcium and magnesium halides known as catalysts. Further, pyridine, acridine and some aliphatic tertiary amines have proven to be effective catalysts, and at such catalysts at 180-200 ° C and 5-10 MPa the yield of alkylene carbonates reaches 97-98%. 2,733,070 (1956)] and the use of quaternary halides of ammonium, such as (C e H 5) NBR, and the. Since, however, also form undesirable by-polymeric products, for the suppression of the formation is suggested [US 2,773,881 (1956) and No. 2,873,282 (1959)] to apply a large excess of 50-500% by weight of carbon dioxide [Hechler G .: Chem., 43, 16903, (1971); Levin SZ et al: Neftechimija 11 (4), 573 (1962), Nomura R. et al .: J. Org. Chem., 45, 3735 (1980)]. However, the company substantial excess carbon dioxide can suppress production of only certain by-products. Thus, it is not surprising that other catalysts for the addition of carbon dioxide to oxirane, methyloxirane and other epoxy compounds are sought, such as alkylchloroantimone compounds [Gorski R., Kliniec J .: Przemysl Chemicz. 70/9, 392 (1991); CH 620434 (1976); Polish Pat. 138, 902 (1983); US 2,994704 (1961)], cerium nitrates [US 5,179,214 (1993)], chromium carbonylporphirins [US 4,663,467 (1987)], transition metal phthalocyanines [US 5,283,356 (1994)], and catalytic systems for based on quaternary transition metal complexes IV.b or Vb of the Lewis base periodic system group [EP 069 494 A1 (1982)] as well as transition metal halides, but also alkali metal, zinc and nickel halides in combination with an aprotic base - e.g. Ν, Ν-dimethylformamide [Bobylev LI et al .:
Neftechimija 36/3, 209 (1996)]. Reakčná teplota je najčastejšie 180 až 200 °C a tlak nad 5 MPa alebo sú reakčné teploty dokonca pod 70 °C, ale reakčný čas najmenej 24 h. V niektorých známych experimentálnych výsledkoch síce nekoreloval vysoký tlak pri syntéze cyklických karbonátov s vysokým výťažkom, ale pretože sa spravidla menil aj katalyzátor, anomália sa jednoznačne pripisuje druhu katalyzátora, či katalytického systému. A tak prednosti známych postupov prípravy cyklických karbonátov využíva, problémy i „anomálie“ postupov rieši spôsob podľa tohto vynálezu.Nephtechimija 36/3, 209 (1996)]. The reaction temperature is most often 180 to 200 ° C and the pressure above 5 MPa, or the reaction temperatures are even below 70 ° C, but the reaction time is at least 24 h. In some known experimental results, although the high pressure did not correlate with the synthesis of cyclic carbonates in high yield, but as the catalyst has also generally changed, the anomaly is clearly attributed to the type of catalyst or catalyst system. Thus, the advantages of the known cyclic carbonate preparation processes take advantage of the problems and "anomalies" of the processes solved by the method of the present invention.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Podľa tohto vynálezu sa spôsob prípravy cyklických karbonátov všeobecného vzorca, v ktorom sú R a R’ rovnaké alebo rozdielne a predstavujú vodík, alkyl, alkenyl alebo halogénalkyl s počtom uhlíkov v molekule 1 až 20, cykloalkyl a jeho halogénderivát s počtom uhlíkov v molekule 5 až 12, aryl alebo alkylaryl a ich halogénderiváty s počtom uhlíkov 6 až 12, éteralkyl s počtom uhlíkov 2 až 12 a ich halogénderiváty a nitroderiváty, adíciou oxidu uhličitého na najmenej jednu epoxyzlúčeninu všeobecného vzorcaAccording to the present invention, a process for the preparation of cyclic carbonates of the formula wherein R and R 'are the same or different and are hydrogen, alkyl, alkenyl or haloalkyl of 1 to 20 carbon atoms, cycloalkyl and its halogen derivative with 5 to 5 carbon atoms 12, aryl or alkylaryl and their halogenated derivatives having a carbon number of 6 to 12, etheralkyl with a carbon number of 2 to 12 and their halogenated derivatives and nitro derivatives, by the addition of carbon dioxide to at least one epoxy compound of the general formula
O /\ABOUT /\
HC--CHHC - CH
Rx XR' pri teplote 50 až 180 “C, za spolupôsobenia aprotického bázického prostredia a najmenej jedného katalyzátora a/alebo katalytického systému, vybraného spomedzi kvartémych halogenidov amóniových solí a báz, solí močoviny, halogenidov: alkalických zemín, zinku, kadmia, hliníka, železa, kobaltu, niklu, chrómu, molybdénu, tália, antimónu, zirkónu, hafiiia, céru, nióbu, organokovových zlúčenín prechodných kovov, ako metalporfyrínov, ftalocyanínov železa, chrómu, mangánu, titánu, vanádu, zirkónu, niklu, kadmia, zinku, hydroxyalumíniumftalocyanínu, chlóralumíniumftalocyanínu, komplexov organotetraalkylfosfóniových halogenidov cínu tak, že parciálny tlak oxidu uhličitého v reakčnom prostredí je 20 kPa až 3,5 MPa a celkový tlak reakčného prostredia maximálne 6 MPa, pričom reakčné prostredie je bez vody alebo obsah vody dosahuje najviac 0,8 % hmota., počítané na hmotnosť epoxyreaktantov alebo zmesi epoxyreaktantov a produktov s rozpúšťadlom, pričom katalyzátor a/alebo katalytický systém obsahuje v molekule priemerne 0,5 až 4 halogenidové anióny a/alebo ligandy a aspoň časť katalyzátora alebo katalytického systému sa recykluje.R x X R 'at 50 to 180 ° C, in association with an aprotic basic medium and at least one catalyst and / or catalyst system selected from quaternary ammonium halides and bases, urea salts, alkaline earth, zinc, cadmium, aluminum halides , iron, cobalt, nickel, chromium, molybdenum, thallium, antimony, zirconium, hafiiium, cerium, niobium, organometallic compounds of transition metals such as metallphorphyrins, iron phthalocyanines, chromium, manganese, titanium, vanadium, zirconium, zirconium hydroxyaluminium phthalocyanine, chloraluminium phthalocyanine, organotetraalkylphosphonium tin halide complexes such that the partial pressure of carbon dioxide in the reaction medium is 20 kPa to 3.5 MPa and the total reaction medium pressure is maximum 6 MPa, the reaction medium being free of water or water content not more than 0.8% %, calculated on the weight of epoxy reactants or a mixture of epoxy reactants, and pro solvent-containing products, wherein the catalyst and / or catalyst system comprises on average 0.5 to 4 halide anions and / or ligands per molecule and at least a portion of the catalyst or catalyst system is recycled.
Výhodou spôsobu podľa tohto vynálezu je vysoká selektivita adície oxidu uhličitého s epoxyzlúčeninami na cyklické karbonáty, za minimálneho parciálneho tlaku oxidu uhličitého. Možnosť zužitkovať nerafínovaný oxid uhličitý vrátane inertného zemného plynu, či iné plyny, obsahujúce oxid uhličitý a tiež nízku citlivosť katalyzátorov, čiAn advantage of the process of the present invention is the high selectivity of addition of carbon dioxide with epoxy compounds to cyclic carbonates, at a minimum partial pressure of carbon dioxide. Possibility to utilize unrefined carbon dioxide including inert natural gas or other gases containing carbon dioxide and also low sensitivity of catalysts,
SK 284530 Β6 katalytických systémov na zvyčajné katalytické jedy. Potom nižšie prevádzkové náklady, najmä nižšia spotreba energií, ako aj podstatne nižšie investičné náklady na zariadenie.Catalyst systems for conventional catalytic poisons. Then lower operating costs, in particular lower energy consumption, as well as substantially lower investment costs for equipment.
Na uskutočnenie spôsobu podľa tohto vynálezu sú vhodné známe katalyzátory a katalytické systémy, pričom najvhodnejšie sú zlúčeniny kovov, obsahujúce v molekule halogenidové anióny alebo ligandy.Known catalysts and catalyst systems are suitable for carrying out the process of the invention, with metal compounds containing halide anions or ligands in the molecule being most suitable.
Ako plyn obsahujúci oxid uhličitý, okrem čistého oxidu uhličitého, je použiteľný nielen zvyčajný komerčný technický oxid uhličitý, ale dokonca aj inertný zemný plyn, obsahujúci aspoň 50 % obj. oxidu uhličitého alebo exhalovaný oxid uhličitý. Možno tak využiť uvoľňovaný oxid uhličitý z fermentačných procesov, dokonca aj z pálenia vápencov, dolomitov a magnezitov. Pritom je však vhodné dbať nielen o „odprášenie”, minimalizáciu obsahu dusíka a kyslíka, ale najmä vodnej pary, ktorý by konkurenčnou reakciou reagovala s epoxyzlúčeninami.As the carbon dioxide-containing gas, in addition to the pure carbon dioxide, not only conventional commercial technical carbon dioxide, but even inert natural gas containing at least 50% by volume of water can be used. carbon dioxide or exhaled carbon dioxide. It is possible to utilize the released carbon dioxide from fermentation processes, even from limestone, dolomite and magnesite burning. However, it is advisable to take care not only of "dedusting", minimizing the nitrogen and oxygen content, but especially of the water vapor, which would react with the epoxy compounds in a competitive reaction.
Kvôli dostatočnej hnacej sile, a tým dostatočnej reakčnej rýchlosti, je potrebný parciálny tlak oxidu uhličitého minimálne 20 kPa. Ale pri podstatne vyššom parciálnom tlaku oxidu uhličitého sa dosahuje prekvapujúco negatívny účinok na selektivitu cyklických karbonátov. Tak pri vyššom parciálnom tlaku oxidu uhličitého tento čoraz väčšmi až prednostne pred jeho inzerciou do oxiránového kruhu, napomáha hlavne polyadícii epoxyzlúčenín, čím sa zreteľne znižuje selektivita na žiadané cyklické karbonáty. Pri posudzovaní vplyvu celkového tlaku je potrebné dbať najmä v prípade etylénoxidu a propylénoxidu aj na tlak ich pár pri reakčnej teplote. Dobrou pomôckou pre voľbu vhodného parciálneho tlaku oxidu uhličitého je závislosť tenzie pár etylénoxidu, pár propylénoxidu i epichlórhydrínu, znázornená na obr. 1. Pochopiteľne, pri kontinuálnom uskutočnení procesu výroby, či už etylénkarbonátu alebo propylénkarbonátu, či obidvoch súčasne, pri stálom „nedostatku“ etylénoxidu alebo propylénoxidu v reakčnom prostredí, tlak ich pár je reálne nižší.A sufficient carbon dioxide partial pressure of at least 20 kPa is required for sufficient propulsion and hence a sufficient reaction rate. However, at a substantially higher carbon dioxide partial pressure, a surprisingly negative effect on the selectivity of the cyclic carbonates is achieved. Thus, at a higher partial pressure of carbon dioxide, this increasingly even more preferably prior to its insertion into the oxirane ring, aids in particular in the polyaddition of the epoxy compounds, thereby clearly reducing the selectivity to the desired cyclic carbonates. When assessing the effect of the total pressure, the vapor pressure at the reaction temperature must be taken into account in particular for ethylene oxide and propylene oxide. A good aid for selecting a suitable partial pressure of carbon dioxide is the vapor pressure dependence of ethylene oxide, propylene oxide vapor and epichlorohydrin, shown in FIG. Obviously, in a continuous process of production, whether ethylene carbonate or propylene carbonate, or both, at a constant "shortage" of ethylene oxide or propylene oxide in the reaction medium, their vapor pressure is actually lower.
Zvlášť je potrebné dbať, aby sa do reakčného prostredia nedostali alebo len v nepatrnej miere aprotické zlúčeniny, ako sú voda, alkoholy, kyseliny, amíny ap., či už s reaktantmi alebo s katalyzátorom. Preto je vhodné epoxyzlúčeniny čo najlepšie vysušiť, podobne, ako aj plyn obsahujúci oxid uhličitý. V prípade katalyzátorov je vhodné dať prednosť nehydratovaným formám. Spôsob podľa tohto vynálezu je síce uskutočniteľný aj pri obsahu nad 0,8 % hmotn. vody/epoxyzlúčeniny v reakčnom prostredí, dokonca polárny katalyzátor sa môže ešte lepšie prejaviť na konverziiIn particular, care must be taken that aprotic compounds, such as water, alcohols, acids, amines, etc., do not get into the reaction medium or only to a minor extent, whether with reactants or with a catalyst. It is therefore appropriate to dry the epoxy compounds as best as possible, as well as the carbon dioxide-containing gas. In the case of catalysts, preference is given to non-hydrated forms. Although the process according to the invention can also be carried out at a content of over 0.8% by weight. water / epoxy compounds in the reaction medium, even a polar catalyst may have an even better effect on conversion
Tabuľka 1 epoxyzlúčeniny, ale selektivita na cyklické karbonáty zreteľne poklesne.Table 1 epoxy compounds, but the selectivity to cyclic carbonates clearly decreases.
Katalyzátory, resp. katalytické systémy priemerne na molekulu majú obsahovať 0,5 až 4 halogenidové anióny a/alebo ligandy, najvhodnejšie, ak pripadá na 1 molekulu 1 až 2 halogenidové anióny a/alebo ligandy. Vzhľadom na pomerne dobrú stabilitu katalyzátorov, či katalytického systému, je tieto vhodné recirkulovať. Spravidla nie je potrebná technicky náročná regenerácia a môže postačovať len kompenzácia strát čerstvým katalyzátorom.Catalysts, respectively. catalyst systems, on average per molecule, should contain 0.5 to 4 halide anions and / or ligands, most preferably 1 to 2 halide anions and / or ligands per molecule. Given the relatively good stability of the catalysts or catalyst system, it is appropriate to recirculate them. As a rule, technically demanding regeneration is not necessary and only the compensation of the losses with the fresh catalyst may be sufficient.
Ďalšie údaje o uskutočnení spôsobu podľa tohto vynálezu, ako aj ďalšie prednosti, sú zrejmé z príkladov.Further data on carrying out the process of the invention as well as other advantages are apparent from the examples.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Príklad 1Example 1
Do autoklávu z nehrdzavejúcej ocele s objemom 125 cm3, vybaveného vrtuľovým miešadlom (1000 ot./min.), sa naváži 15,0 g Ν,Ν-dimetylformamidu s obsahom 0,05 % hmotn. vody, 15 g propylénoxidu s prímesou 0,013 % hmotn. vody a rôzne druhy a množstva kobaltnatých solí, pričom sa dbá na ich rozpustnosť v pripravenej násade. Po uzavretí autoklávu a odstránení vzduchu sa vovedie oxid uhličitý na tlak 2,5 MPa. Nato sa obsah autoklávu za neustáleho miešania vyhreje na teplotu 120 °C a pri tejto udržuje s presnosťou +2 °C počas 3 h. Pri poklese celkového tlaku v autokláve pod 2 MPa, sa dotláča oxidom uhličitým. Potom sa autokláv rýchlo schladí, produkt sa vyberie, odváži a analyzuje metódou GC.Weigh 15.0 g of Ν, Ν-dimethylformamide containing 0.05% w / w into a 125 cm 3 stainless steel autoclave equipped with a propeller stirrer (1000 rpm). water, 15 g propylene oxide with 0.013 wt. water and various types and quantities of cobalt salts, taking care of their solubility in the prepared batch. After the autoclave was closed and the air was removed, carbon dioxide was passed to a pressure of 2.5 MPa. Thereafter, the contents of the autoclave are heated to 120 ° C with constant stirring and maintained at an accuracy of +2 ° C for 3 h. When the total pressure in the autoclave drops below 2 MPa, it is pressurized with carbon dioxide. The autoclave is then rapidly cooled, the product is removed, weighed and analyzed by GC.
V obidvoch experimentoch namiesto etylénoxidu s prímesou 0,013 % hmotn. vody sa použije vody prostý propylénoxid, dorafinovaný zeolitmi. Jeho čistota je 99,997 % hmotn.In both experiments, instead of ethylene oxide with 0.013 wt. The water used is propylene oxide-free water, refined with zeolites. Its purity is 99.997 wt.
Dosiahnuté výsledky s rôznymi typmi a množstvami katalyzátora sú zhrnuté v tab. 1.The results obtained with the different types and amounts of catalyst are summarized in Tab. First
Príklad 2Example 2
Postupuje sa podobne ako v príklade 1, len sa porovnávajú účinnosti halogenidov rôznych katalyzátorov pri obsahu 0,0195 mol/mol propylénoxidu. Dosiahnuté výsledky sú zhrnuté v tab. 2.The procedure is analogous to Example 1, but comparing the halide activities of the different catalysts at 0.0195 mol / mol propylene oxide. The results are summarized in Tab. Second
“ PO = propylénoxid bPO = prostý vody (bezvodý), čistoty 99,997 % hmotn.'PO = propylene oxide b PO = water-free (anhydrous), purity 99,997% w / w
Tabuľka 2Table 2
Príklad 3Example 3
Postupuje sa podobne ako v príklade 1, len násadu na každý pokus tvorí 15,0 g Ν,Ν-dimetylformamidu s obsahom 0,29 % hmota, vody, 15 g propylénoxidu s prímesou 0,013 % hmota, vody, 0,82 g suchého CaCl2, počiatočný tlak pri teplote miestnosti 2,0 MPa a skúma sa v izochronných (3 h) pokusoch vplyv teploty. Tak pri teplote 70, 120 a 150 °C konverzia propylénoxidu dosahuje 41,5; 99,2 a 93,6 % a selektivita na propylénkarbonát 0,2; 84,5 a 81 %.The procedure is as in Example 1, except that 15.0 g of Ν, Ν-dimethylformamide containing 0.29% by weight of water, 15 g of propylene oxide with 0.013% by weight of water, 0.82 g of dry CaCl are used for each experiment. 2 , the initial pressure at room temperature was 2.0 MPa and the effect of temperature was examined in isochronous (3 h) experiments. Thus at 70, 120 and 150 ° C the conversion of propylene oxide reaches 41.5; 99.2 and 93.6% and selectivity to propylene carbonate 0.2; 84.5 and 81% respectively.
Príklad 4Example 4
Postupuje sa podobne ako v príklade 3, len miesto N,N-dimetylformamidu sa použije 15 g trietylamínu s prímesou vody 0,04 % hmota, a miesto 0,8 g CaCl2 sa použilo len 0,3 g, ale navyše 0,6 g tetraporfyrínchloridu chromitého. Pri počiatočnom tlaku 2 MPa oxidu uhličitého a neprekročení 3 MPa, pri poklese na 1,2 až 2 MPa sa dotláčal oxid uhličitý na hodnota 3 MPa. Pri teplote 120 ±2 °C počas 3 h konverzia propylénoxidu dosahuje 100 % a selektivita na propylénkarbonát 94,5 %. Ale pri celkovom tlaku 6 až 9 MPa konverzia propylénoxidu dosahuje tiež prakticky 100 %, ale selektivita na propylénkarbonát len 74 až 76 %, pričom zvyšok tvorí hlavne propylénglykol a oligoméry.The procedure is as in Example 3 was used instead of N, N-dimethylformamide was used 15 g of triethylamine with the addition of 0.04% by weight of water, and the place of 0.8 g of CaCl 2 was used as 0.3 grams, but the addition of 0.6 g of chromium tetraporphyrin chloride. At an initial pressure of 2 MPa of carbon dioxide and not exceeding 3 MPa, while decreasing to 1.2 to 2 MPa, the carbon dioxide was pressurized to 3 MPa. At a temperature of 120 ± 2 ° C for 3 h the conversion of propylene oxide reaches 100% and the selectivity to propylene carbonate is 94.5%. However, at a total pressure of 6-9 MPa, the conversion of propylene oxide also reaches practically 100%, but the selectivity to propylene carbonate is only 74 to 76%, the remainder being mainly propylene glycol and oligomers.
Tabuľka 3Table 3
Príklad 5Example 5
Do autoklávu, špecifikovaného v príklade 1, sa naváži 15 g Ν,Ν-dimetylformamidu, 5 g triizobutylamínu, 1 g trifenylantimóndibromidu, 0,1 g bromidu kobaltnatého a 15 g epoxidu. Po odstránení vzduchu sa vovedie oxid uhličitý. Reakčná teplota sa udržuje 120 ±2 °C a čas 180 min. V jednotlivých pokusoch sa mení celkový tlak a druh epoxidu.15 g of Ν, Ν-dimethylformamide, 5 g of triisobutylamine, 1 g of triphenylantiminodibromide, 0.1 g of cobalt bromide and 15 g of epoxide are weighed into the autoclave specified in Example 1. After removal of air, carbon dioxide is passed. The reaction temperature is maintained at 120 ± 2 ° C for 180 min. In each experiment, the total pressure and the type of epoxide vary.
V produkte sa pomocou GC alebo HPLC stanovuje obsah vytvorených cyklických karbonátov. Závislosť konverzie a selektivity jednotlivých epoxidov na zodpovedajúce cyklické karbonáty od celkového tlaku počas reakcie oxidu uhličitého s epoxyzlúčeninou je zrejmá z výsledkov v tab. 3.The content of cyclic carbonates formed is determined in the product by GC or HPLC. The dependence of the conversion and selectivity of the individual epoxides on the corresponding cyclic carbonates on the total pressure during the reaction of carbon dioxide with the epoxy compound is evident from the results in Tab. Third
Príklad 6Example 6
Do autoklávu, špecifikovaného v príklade 1, sa naváži 10 g Ν,Ν-dimetylformamidu s prímesou vody 0,28 % hmotn. vody, 5 g formamidu s prímesou 0,11 % hmotn. vody, rôzne množstvá katalyzátora, resp. katalytického systému, 15 g etylénoxidu s prímesou 0,06 % hmotn. vody alebo zmesi etylénoxidu s propylénoxidom s prímesou 0,013 % hmotn. vody. Ďalej sa privedie „prírodný“ oxid uhličitý (inertný zemný plyn) tohto zloženia (v % obj.): CO2 = 91,82, N2 = 4,96, CH4 = 3,07, etán = 0,11, propán = = 0,03, n-bután = 0,01 a prímesi sírovodíka a karbonylsulfidu. Reakcia sa uskutočňuje pri rôznom celkovom tlaku, ktorý sa udržuje privádzaním čerstvého inertného zemného plynu. Reakčná teplota je 110 ±3 °C a čas 180 min. Ďalšie reakčné podmienky a dosiahnuté výsledky konverzie alkylénoxidov, ako aj selektivity na etylénkarbonát a/alebo propylénkarbonát sú zhrnuté v tab. 4. Závislosť tenzie pár etylénoxidu, propylénoxidu a epichlórhydrínu od teploty je graficky znázornený na obr. 1.10 g of Ν, Ν-dimethylformamide are added to the autoclave specified in Example 1 with a water admixture of 0.28% by weight. 5 g of formamide with 0.11 wt. water, various amounts of catalyst, respectively. 15 g of ethylene oxide with an admixture of 0.06 wt. % water or a mixture of ethylene oxide with propylene oxide with an admixture of 0.013 wt. water. Further, "natural" carbon dioxide (inert natural gas) of the following composition (in% vol.) Is introduced: CO 2 = 91.82, N 2 = 4.96, CH 4 = 3.07, ethane = 0.11, propane = 0.03, n-butane = 0.01 and admixtures of hydrogen sulfide and carbonyl sulfide. The reaction is carried out at different total pressures which are maintained by the introduction of fresh inert natural gas. The reaction temperature is 110 ± 3 ° C and time 180 min. Further reaction conditions and the achieved results of the conversion of alkylene oxides as well as the selectivity to ethylene carbonate and / or propylene carbonate are summarized in Tab. 4. The temperature dependence of the vapor pressure of ethylene oxide, propylene oxide and epichlorohydrin is shown graphically in FIG. First
Tabuľka 4Table 4
Príklad 7Example 7
S použitím suchého chloridu vápenatého v množstve 0,82 g na každý pokus, 15 g Ν,Ν-dimetylformamidu a 15 g propylénoxidu, špecifikovaných v príklade 6, rovnakým postupom, sa pri reakčnom čase 180 min. a celkovom tlaku max. 3,5 MPa skúma vplyv teploty na konverziu propylénoxidu a selektivitu na propylénkarbonát, pri teplotách 70 +2 °C, 120 +2 °C a 150 ±2 °C.Using dry calcium chloride in an amount of 0.82 g for each experiment, 15 g of Ν, Ν-dimethylformamide and 15 g of propylene oxide, as specified in Example 6, in the same manner, at a reaction time of 180 min. and max. 3.5 MPa investigates the effect of temperature on propylene oxide conversion and selectivity to propylene carbonate, at temperatures of 70 + 2 ° C, 120 + 2 ° C and 150 + 2 ° C.
Konverzia propylénoxidu dosahuje 42 %, 100 % a 94 %. Selektivita na propylénkarbonát je 19,6 %, 84 % a 82 %.The conversion of propylene oxide is 42%, 100% and 94%. The selectivity to propylene carbonate is 19.6%, 84% and 82%, respectively.
Pri teplote 120 +2 °C, s rovnakým množstvom suchého chloridu vápenatého po 0,82 g v každom pokuse a max.At a temperature of 120 + 2 ° C, with the same amount of dry calcium chloride of 0.82 g in each experiment and max.
tlaku 3,5 MPa sa sleduje vplyv množstva Ν,Ν-dimetylformamidu pri reakčnej dobe 3 h, s použitím 4,4 g, 15 g a 30 g Ν,Ν-dimetylformamidu. Konverzia propylénoxidu dosahuje 84,5 %, 99,8 % a 93,9 %. Selektivita na propylénkarbonát 64,5 %, 84 % a 62 %. Zvyšok do 100 % tvoria hlavne propylénglykol a oligoméry propylénoxidu, resp. polypropylénglykoly.The pressure of 3.5 MPa was monitored for the effect of the amount of Ν, Ν-dimethylformamide at a reaction time of 3 h, using 4.4 g, 15 g and 30 g of Ν, Ν-dimethylformamide. The conversion of propylene oxide reached 84.5%, 99.8% and 93.9%. Selectivity to propylene carbonate 64.5%, 84% and 62%. The remainder to 100% are mainly propylene glycol and oligomers of propylene oxide, respectively. polypropylene.
Príklad 8Example 8
Do spodu kolóny, resp. absorbéra z nehrdzavejúcej ocele, sa do výšky 800 cm naplní zmesou Ν,Ν-dimetylformamidu a propylénkarbonátu v hmotnostnom pomere : 1 a 1 % hmotn. bromidu kobaltnatého počítané na propylénkarbonát, pri celkovom tlaku 1100 ±20 kPa a teplote 120 ±3 °C a do spodu (reaktora) sa dávkuje propylénoxid v množstve 0,40 dm3/dm3 reakčného objemu za hodinu a súčasne sa prívodom suchého technického oxidu uhličitého, čistoty 99,1 % hmotn. udržuje uvedený tlak 1100 +20 kPa. Vrchom absorbéra, v ktorom prebieha hlavne reakcia propylénoxidu s oxidom uhličitým, sa odvádza surový reakčný produkt, z ktorého sa rektifikáciou oddelí neskonvertovaný propylénoxid, Ν,Ν-dimetylformamid a propylénkarbonát. Zvyšok vo varáku rektifikačnej kolóny obsahujúci prakticky zlúčeniny kobaltu, hlavne bromid kobaltnatý, propylcnkarbonát, propylénglykol až polypropylénglykol, ako aj prímesi Ν,Ν-dimetylformamidu sa po pridaní ďalšieho Ν,Ν-dimetylformamidu, získaného hlavne rektifikáciou nastrekuje späť spolu s čerstvým a regencrovaným propylénoxidom do spodu absorbéra. Konverzia propylénoxidu dosahuje 88 až 92 % a selektivita na propylénkarbonát 90 až 93 %.At the bottom of the column, respectively. of a stainless steel absorber, filled to a height of 800 cm with a mixture of Ν, Ν-dimethylformamide and propylene carbonate in a weight ratio of 1 to 1% by weight. cobalt bromide, calculated on propylene carbonate, at a total pressure of 1100 ± 20 kPa and a temperature of 120 ± 3 ° C and at the bottom (reactor), propylene oxide is metered in at a rate of 0.40 dm 3 / dm 3 reaction volume per hour while feeding dry technical oxide % of carbon dioxide, purity 99.1 wt. maintains a pressure of 1100 ± 20 kPa. At the top of the absorber, in which propylene oxide is mainly reacted with carbon dioxide, the crude reaction product is removed, from which unconverted propylene oxide, Ν, Ν-dimethylformamide and propylene carbonate are separated by rectification. The remainder of the rectification column containing practically cobalt compounds, in particular cobalt bromide, propyl carbonate, propylene glycol to polypropylene glycol, as well as the addition of Ν, Ν-dimethylformamide, after addition of further Ν, Ν-dimethylformamide, obtained mainly by rectification together with the rectification at the bottom of the absorber. The conversion of propylene oxide is 88 to 92% and the selectivity to propylene carbonate is 90 to 93%.
Príklad 9Example 9
Postupuje sa podobne ako v príklade 8, ale pracovný tlak sa udržuje 2400 +50 kPa. Konverzia propylénoxidu dosahuje 90 až 93 % a selektivita na propylénkarbonát 82 až 87 %.The procedure is similar to Example 8, but the working pressure is maintained at 2400 + 50 kPa. The conversion of propylene oxide is 90 to 93% and the selectivity to propylene carbonate is 82 to 87%.
Príklad 10Example 10
Postupuje sa podobne ako v príklade 8, len namiesto propylénoxidu sa nastrekuje do absorbéra 3,4-epoxy-l-butén, pričom prvú náplň absorbéra tvorí len Ν,Ν-dimetylformamid s obsahom 1 % hmotn. bromidu kobaltnatého a až v ďalšom vedení procesu výroby nenasýteného cyklického karbonátu sa s regenerovaným katalyzátorom vracia okrem regenerovaného katalyzátora a časti Ν,Ν-dimetylformamidu ešte ťažký organický zvyšok z varáka rektifikačnej kolóny. Konverzia 3,4-epoxy-l-buténu dosahuje 82 až 86 % a selektivita na zodpovedajúci nenasýtený cyklický karbonát 88 až 88 %.The procedure is similar to that of Example 8, except that 3,4-epoxy-1-butene is injected into the absorber instead of propylene oxide, the first absorber filling being only Ν, Ν-dimethylformamide containing 1 wt. In addition to the regenerated catalyst and part of the Ν, dim-dimethylformamide, a heavy organic residue from the reboiling column of the rectification column is returned to the regenerated catalyst in the next run of the unsaturated cyclic carbonate production process. The conversion of 3,4-epoxy-1-butene reaches 82 to 86% and the selectivity to the corresponding unsaturated cyclic carbonate is 88 to 88%.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Spôsob výroby podľa tohto vynálezu je využiteľný hlavne v chemickom priemysle a perspektívne aj v ďalších odvetviach, nielen na výrobu cenných organických medziproduktov, rozpúšťadiel, komonomérov, ale aj na zužitkovanie čoraz problematickejšieho oxidu uhličitého.The process according to the invention is particularly useful in the chemical industry and, in the future, in other sectors, not only for the production of valuable organic intermediates, solvents, comonomers, but also for the utilization of increasingly problematic carbon dioxide.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK1082-98A SK284530B6 (en) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | Process for the preparation of cyclic carbonates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK1082-98A SK284530B6 (en) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | Process for the preparation of cyclic carbonates |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK108298A3 SK108298A3 (en) | 2000-02-14 |
SK284530B6 true SK284530B6 (en) | 2005-06-02 |
Family
ID=20434245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK1082-98A SK284530B6 (en) | 1998-08-10 | 1998-08-10 | Process for the preparation of cyclic carbonates |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK284530B6 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100427477C (en) * | 2006-12-28 | 2008-10-22 | 宁波万华聚氨酯有限公司 | Process of synthesizing cyclic carbonate by epoxy compound with carbon dioxide reaction |
US9006425B2 (en) | 2009-03-18 | 2015-04-14 | University Of York | Aluminum complexes and their use in the synthesis of cyclic carbonates |
US9242955B2 (en) | 2007-04-25 | 2016-01-26 | University Of York | Synthesis of cyclic carbonates |
US9273024B2 (en) | 2008-03-07 | 2016-03-01 | University Of York | Synthesis of cyclic carbonates |
-
1998
- 1998-08-10 SK SK1082-98A patent/SK284530B6/en unknown
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100427477C (en) * | 2006-12-28 | 2008-10-22 | 宁波万华聚氨酯有限公司 | Process of synthesizing cyclic carbonate by epoxy compound with carbon dioxide reaction |
US9242955B2 (en) | 2007-04-25 | 2016-01-26 | University Of York | Synthesis of cyclic carbonates |
US9273024B2 (en) | 2008-03-07 | 2016-03-01 | University Of York | Synthesis of cyclic carbonates |
US9006425B2 (en) | 2009-03-18 | 2015-04-14 | University Of York | Aluminum complexes and their use in the synthesis of cyclic carbonates |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK108298A3 (en) | 2000-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4283580A (en) | Process for the production of alkylene glycols | |
Baba et al. | Carbonate formation from oxiranes and carbon dioxide catalyzed by organotin halide-tetraalkylphosphonium halide complexes. | |
US6265592B1 (en) | Method for the continuous production of 1,3-dioxolan-2-ones | |
US5489702A (en) | Process for the production of dialkyl carbonate | |
US4851555A (en) | Process for preparing alkylene oxides from alkylene carbonates | |
JP2013500963A (en) | Process for producing dialkyl carbonate | |
US5391767A (en) | Process for the preparation of alkylene carbonates | |
EP3950660A1 (en) | Method for preparing dimethyl carbonate | |
JP3085722B2 (en) | Method for producing alkylene carbonate | |
SK284530B6 (en) | Process for the preparation of cyclic carbonates | |
US5283356A (en) | Process for manufacturing alkylene carbonates using metal phthalocyanine catalysts | |
KR100321115B1 (en) | Process for the preparation of alkylenecarbonate | |
JP3026114B2 (en) | Production method of organic carbonate | |
US4931571A (en) | Process for preparing alkylene carbonates from alkylene oxides | |
CN115108912B (en) | Strong alkaline ionic liquid catalytic CO 2 Method for synthesizing dimethyl carbonate | |
CN100999514A (en) | Process of synthesizing cyclic carbonate by epoxy compound with carbon dioxide reaction | |
CN109761954A (en) | The preparation method of two thio cyclic carbonate ester class compounds | |
KR101232125B1 (en) | Method and catalyst for preparing alkylene carbonates | |
CN102863471A (en) | Process for catalyzing preparation of tricresyl phosphite-(2-chloroethyl) ester | |
JP4186482B2 (en) | Epoxidation catalyst for allyl compound and method for producing epoxy compound using the same | |
JPH08259507A (en) | Nitration of acetophenone derivative | |
WO1994011335A1 (en) | Process for producing carbonic diester | |
US3146274A (en) | Oxidation of halogen-containing mono-olefinic compounds | |
JP3360410B2 (en) | Method for producing epoxy compound | |
JPS60123431A (en) | Production of phenoxyacetone compound |