[發(fā)明專利]一種環(huán)狀碳酸酯的制備系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112044390A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張志炳;周政;胡興邦;劉甲
• 申請（專利權(quán)）人: 南京延長反應(yīng)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;B01J19/00;C07D317/36;B01J31/02
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本發(fā)明提供了一種環(huán)狀碳酸酯的制備系統(tǒng)及方法，所述制備系統(tǒng)包括：羧化反應(yīng)釜，所述羧化反應(yīng)釜內(nèi)裝填有離子液體催化劑；所述羧化反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)置有微界面機(jī)組，所述微界面機(jī)組由若干個微界面發(fā)生器構(gòu)成，所述羧化反應(yīng)釜的側(cè)壁上設(shè)置有氣相進(jìn)料口、氧化劑進(jìn)料口以及烯烴進(jìn)料口，二氧化碳從所述氣相進(jìn)料口進(jìn)入到所述羧化反應(yīng)釜內(nèi)部的微界面機(jī)組內(nèi)部以用于破碎二氧化碳?xì)怏w為微米級別的微氣泡。本發(fā)明的制備系統(tǒng)增大羧化反應(yīng)過程中二氧化碳與原位生成的環(huán)狀碳酸酯之間的相界傳質(zhì)面積，并進(jìn)行充分混合再進(jìn)行羧化反應(yīng)，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于二氧化碳和環(huán)狀碳酸酯羧化反應(yīng)在反應(yīng)釜內(nèi)部無法得到充分混合，導(dǎo)致系統(tǒng)反應(yīng)效率降低的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)狀碳酸酯制備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種環(huán)狀碳酸酯的制備系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

環(huán)狀碳酸酯是一種重要的化學(xué)產(chǎn)品，環(huán)狀碳酸酯在有機(jī)合成中間體，極性非質(zhì)子型溶劑，鋰離子電池電解質(zhì)，聚合物單體等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。工業(yè)上合成環(huán)狀碳酸酯是采用環(huán)氧化合物與二氧化碳羧化法。該工藝采用金屬鹵化物和銨鹽為催化劑，在壓力2.0-5.0MPa和溫度100-150℃下實現(xiàn)了環(huán)氧化合物和二氧化碳合成環(huán)狀碳酸酯。

然而大部分環(huán)氧化合物有毒性，可能會誘發(fā)癌癥。相較于環(huán)氧化合物，烯烴來源更廣泛，價格更便宜且毒性較小。烯烴通過環(huán)氧化反應(yīng)可以制備化合物。以烯烴和二氧化碳為原料，以咪唑碳酸氫鹽離子液體為雙功能催化劑，將烯烴環(huán)氧化反應(yīng)和環(huán)氧化合物與二氧化碳羧化反應(yīng)串聯(lián)，一步合成環(huán)狀碳酸酯。烯烴與二氧化碳氧化羧化法生產(chǎn)環(huán)狀碳酸酯可以降低原料成本，避免環(huán)氧化合物的分離及存儲，簡化生產(chǎn)流程。

同時，現(xiàn)有的二氧化碳羧化反應(yīng)系統(tǒng)制備環(huán)狀碳酸酯時，是通過將液體原料和二氧化碳?xì)怏w直接通入反應(yīng)釜中進(jìn)行羧化反應(yīng)，由于二氧化碳?xì)怏w和液體原料在反應(yīng)釜中無法得到充分混合，從而導(dǎo)致反應(yīng)需要在較高的二氧化碳操作壓力下進(jìn)行，反應(yīng)效率低下，反應(yīng)能耗高。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種環(huán)狀碳酸酯的制備系統(tǒng)，該制備系統(tǒng)基于微界面反應(yīng)強(qiáng)化技術(shù)，通過微界面發(fā)生器將二氧化碳高效破碎成微米級氣泡，并分散到液體原料中形成微界面體系，以數(shù)十倍地提高羧化反應(yīng)釜內(nèi)的氣液相界面積，大幅提高氣相向反應(yīng)液的傳質(zhì)速率及宏觀加氫速率，以實現(xiàn)由烯烴與二氧化碳直接合成環(huán)狀碳酸酯，并達(dá)到解決現(xiàn)有技術(shù)中由于二氧化碳和液體原料在反應(yīng)釜內(nèi)無法得到充分混合，導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)效率低下的問題。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種采用上述制備系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)狀碳酸酯的制備方法，反應(yīng)得到的環(huán)狀碳酸酯純度高，應(yīng)用廣泛，提高了環(huán)狀碳酸酯本身的適用面，值得廣泛推廣應(yīng)用。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種環(huán)狀碳酸酯的制備系統(tǒng)，包括羧化反應(yīng)釜，所述羧化反應(yīng)釜內(nèi)裝填有離子液體催化劑；

所述羧化反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)置有微界面機(jī)組，所述微界面機(jī)組由若干個微界面發(fā)生器構(gòu)成，所述羧化反應(yīng)釜的側(cè)壁上設(shè)置有氣相進(jìn)料口、氧化劑進(jìn)料口以及烯烴進(jìn)料口，二氧化碳從所述氣相進(jìn)料口進(jìn)入到所述羧化反應(yīng)釜內(nèi)部的微界面機(jī)組內(nèi)部以用于破碎二氧化碳?xì)怏w為微米級別的微氣泡；

從所述羧化反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)后的氧化羧化反應(yīng)液依次經(jīng)過閃蒸罐、脫水塔、精餾塔提純后，得到環(huán)狀碳酸酯產(chǎn)品。

本發(fā)明的環(huán)狀碳酸酯的制備系統(tǒng)，通過在羧化反應(yīng)釜內(nèi)部設(shè)置有微界面發(fā)生器，將進(jìn)入的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行分散破碎成微氣泡，從而提高傳質(zhì)效果，在微界面發(fā)生器內(nèi)部通入的烯烴溶液、以及氧化劑水溶液是配合氣體的分散破碎，相當(dāng)于介質(zhì)的作用。

優(yōu)選地，所述羧化反應(yīng)釜內(nèi)的微界面發(fā)生器沿垂直方向由上至下依次設(shè)置，每個微界面發(fā)生器之間設(shè)置有液體互通通道。

優(yōu)選地，所述微界面發(fā)生器的個數(shù)為3個，相鄰所述微界面發(fā)生器之間的底面與頂面之間連接有所述液體互通通道。