EA026103B1 - Способ получения химических соединений из диоксида углерода - Google Patents

Способ получения химических соединений из диоксида углерода Download PDF

Info

Publication number
EA026103B1
EA026103B1 EA201492001A EA201492001A EA026103B1 EA 026103 B1 EA026103 B1 EA 026103B1 EA 201492001 A EA201492001 A EA 201492001A EA 201492001 A EA201492001 A EA 201492001A EA 026103 B1 EA026103 B1 EA 026103B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
carbon dioxide
gas
reaction
carbon monoxide
oxygen
Prior art date
Application number
EA201492001A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201492001A1 (ru
Inventor
Нильс Кристиан Шёдт
Ханзен Джон Бёгильд
Педерзен Клаус Фриз
Original Assignee
Хальдор Топсёэ А/С
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 Хальдор Топсёэ А/С filed Critical Хальдор Топсёэ А/С
Publication of EA201492001A1 publication Critical patent/EA201492001A1/ru
Publication of EA026103B1 publication Critical patent/EA026103B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D305/00—Heterocyclic compounds containing four-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atoms
    • C07D305/02—Heterocyclic compounds containing four-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atoms not condensed with other rings
    • C07D305/10—Heterocyclic compounds containing four-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atoms not condensed with other rings having one or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D305/12—Beta-lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/40—Carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C201/00—Preparation of esters of nitric or nitrous acid or of compounds containing nitro or nitroso groups bound to a carbon skeleton
    • C07C201/02—Preparation of esters of nitric acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/10—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide
    • C07C51/14—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide on a carbon-to-carbon unsaturated bond in organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/035—Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with saturated hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/36—Preparation of carboxylic acid esters by reaction with carbon monoxide or formates
    • C07C67/38—Preparation of carboxylic acid esters by reaction with carbon monoxide or formates by addition to an unsaturated carbon-to-carbon bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C68/00—Preparation of esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C68/01—Preparation of esters of carbonic or haloformic acids from carbon monoxide and oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C68/00—Preparation of esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C68/04—Preparation of esters of carbonic or haloformic acids from carbon dioxide or inorganic carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00—Preparation of oxiranes
    • C07D301/02—Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/04—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with air or molecular oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • 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
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
    • 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
    • Y02P20/582—Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Epoxy Compounds (AREA)

Abstract

Способ получения химического соединения из исходного материала, содержащего диоксид углерода, включающий следующие этапы: а) получение потока исходного материала, состоящего, главным образом, из диоксида углерода; b) электролиз на этапе электролиза диоксида углерода в потоке поступающего материала с получением первого газового потока, содержащего монооксид углерода, и второго газового потока, содержащего кислород, причем молярное отношение монооксида углерода к кислороду на этапе электролиза составляет приблизительно 1:0,5; с) регулирование композиции таким образом, чтобы первый газовый поток или второй газовый поток или оба газовых потока включали диоксид углерода, либо путем осуществления неполной конверсии CO, либо путем продувки одного или обоих газовых потоков газом, содержащим CO, либо на каком-либо этапе между электролизером и реактором окислительного карбонилирования путем разбавления одного или обоих газовых потоков газом, содержащим CO, при этом поддерживая общее молярное отношение монооксида углерода к кислороду в диапазоне приблизительно 1:0,5; и d) введение первого и второго технологического потока на реакционный этап и реакция первого и второго технологического потока, совместно или последовательно, с подложкой с получением химического соединения с помощью реакции окислительного карбонилирования с монооксидом углерода и кислородом, содержащимися в технологическом потоке поступающего материала.

Description

Настоящее изобретение относится к получению химических соединений, например топлива, химикатов и полимеров из диоксида углерода (СОг). Изобретение объединяет две известные технологии, т.е. электролиз диоксида углерода и реакцию окислительного карбонилирования, в единую технологию, где две технологии показывают взаимный синергетический эффект. Изобретение представляет собой экологически безопасный способ, в результате которого получают ценные и востребованные химические соединения, а также происходит полное потребление диоксида углерода.
Путем применения электрического тока в высокотемпературном электролизере диоксид углерода расщепляется на монооксид углерода (СО) и кислород (О2) в соответствии с уравнениями для полуэлемента
1) СОг(г) + 2э' = СО(г) + О2'(электролит)
2) О2'(электролит) = 1/гО2(г) + 2э'
При этом общая реакция представляет собой
3) СО2(г) = СО(г) + *4О2(г)
Таким образом, получают два раздельных газовых потока; а именно: монооксид углерода и кислород в молярном соотношении 2:1.
Ниже по тексту документа реакции окислительного карбонилирования могут быть названы в целях простоты окислительным карбонилированием. Окислительное карбонилирование, представляет собой способ, как правило, каталитический, который сочетает карбонилирование и окисление. Обычно термин реакция окислительного карбонилирования описывает одновременную реакцию монооксида углерода и кислорода по меньшей мере с одной подложкой с получением продукта реакции.
В контексте настоящего изобретения термин окислительное карбонилирование следует понимать в более широком смысле.
Таким образом, двухэтапные реакции, когда по меньшей мере одна подложка, отличная от СО и О2, сначала вступает в реакцию с кислородом, а промежуточный продукт этой реакции затем вступает в реакцию с монооксидом углерода, или наоборот, должны считаться способами окислительного карбонилирования и считаются частью настоящего изобретения. В случае если реакцию окислительного карбонилирования осуществляют как две последовательные реакции, эти отдельные реакции, при необходимости, могут осуществляться в двух отдельных реакторах, при необходимости, с различными катализаторами и, при необходимости, с различными условиями реакции; при необходимости, указанные две последовательные реакции могут осуществляться путем подачи монооксида углерода и кислорода в один и тот же реактор в разных точках. Одновременная реакция монооксида углерода и кислорода по меньшей мере с одной подложкой с получением продукта реакции ниже по тексту документа именуется комбинированное окислительное карбонилирование, а вышеуказанные двухэтапные реакции именуются последующее окислительное карбонилирование. Такие реакции, в общем, могут именоваться окислительным карбонилированием и также охватываются настоящим изобретением.
В соответствии с наиболее общим вариантом осуществления настоящее изобретение относится к способу получения химического соединения из исходного материала, содержащего диоксид углерода, включающему следующие этапы:
a) получение потока исходного материала, содержащего диоксид углерода;
b) электролиз на этапе электролиза по меньшей мере части количества диоксида углерода в потоке поступающего материала с получением первого газового потока, содержащего монооксид углерода, и второго газового потока, содержащего кислород, причем молярное отношение монооксида углерода к кислороду составляет приблизительно 1:0,5;
c) введение диоксида углерода в первый и/или во второй газовый поток или путем поддержания степени конверсии диоксида углерода на этапе электролиза менее 100% и/или путем продувки первого и/или второго газового потока или обоих газовых потоков продувочным газом, содержащим диоксид углерода, и/или на любом этапе между этапом электролиза и последующим реакционным этапом газом, содержащим диоксид углерода, с получением первого технологического потока, содержащего монооксид углерода, и второго технологического потока, содержащего кислород, при этом первый и/или второй технологический поток дополнительно содержит диоксид углерода, а молярное отношение монооксида углерода в первом технологическом потоке к кислороду во втором технологическом потоке составляет приблизительно 1:0,5;
ά) введение первого и второго технологического потока на реакционный этап, и реакция первого и второго технологического потока, совместно или последовательно, с подложкой с получением химического соединения с помощью реакции окислительного карбонилирования с монооксидом углерода и кислородом, содержащимися в технологическом потоке поступающего материала.
Следует отметить, что при любом уровне конверсии СО2 в электролизере, независимо от того, каким образом происходит смешение или разбавление двух газовых потоков, молярное соотношение монооксида углерода и кислорода, получаемых в электролизере, будет составлять приблизительно 1:0,5.
Как уже упоминалось, окислительное карбонилирование может также осуществляться последова- 1 026103 тельно. Таким образом, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения подложка вступает в реакцию с первым технологическим потоком перед вступлением в реакцию со вторым технологическим потоком.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения подложка вступает в реакцию со вторым технологическим потоком перед вступлением в реакцию с первым технологическим потоком.
Предпочтительно, чтобы каждый газовый поток в любом положении в процессе имел состав вне режима детонации для состава указанного газа при соответствующих температуре и давлении. Это достигается путем разбавления одного или обоих реагирующих потоков газом, богатым СО2, перед смешиванием газового потока, содержащего О2, с потоком восстановительного газа.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения газ, содержащий кислород, разбавляют газом богатым диоксидом углерода перед охлаждением до температуры подачи в реактор окислительного карбонилирования.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения газ, содержащий кислород, разбавляют в достаточной степени газом, богатым диоксидом углерода, для того, чтобы обеспечить объемную концентрацию О2 менее 20%; более предпочтительно менее 10%.
Во всех вариантах осуществления изобретения электролиз диоксида углерода предпочтительно осуществляют в твердооксидном электролизере.
Во всех вариантах осуществления изобретения электролиз диоксида углерода предпочтительно осуществляют при давлении в диапазоне от 0,1 до 50 бар.
Применимые подложки для способа окислительного карбонилирования включают метанол, этилен и пропен, окислительное карбонилирование которых осуществляют с получением диметилкарбоната, Рпропиолактона и соединений метакриловой кислоты, соответственно, как подробно объясняется примерами ниже. Для окислительного карбонилирования могут применяться другие подложки, и вышеприведенные примеры не предназначены для ограничения изобретения, а служат в качестве иллюстрации применения изобретения.
Реакция окислительного карбонилирования может осуществляться в каталитическом реакторе, в который подают оба газовых потока: газовый поток, содержащий кислород, и газовый поток, содержащий монооксид углерода.
В качестве альтернативы реакция может осуществляться в несколько раздельных этапов, когда реакцию окисления осуществляют в первом реакторе путем подачи в реактор газового потока, содержащего кислород, в присутствии подложки, при одном комплексе реакционных условий, после чего осуществляют реакцию карбонилирования путем подачи во второй реактор газового потока, содержащего монооксид углерода, при аналогичном или другом комплексе реакционных условий, или в первом реакторе может осуществляться реакция карбонилирования путем подачи в реактор газового потока, содержащего монооксид углерода, в присутствии подложки, при одном комплексе реакционных условий, после чего осуществляют реакцию окисления путем подачи во второй реактор газового потока, содержащего кислород, при аналогичном или другом комплексе реакционных условий.
Продукт, содержащийся в выходящем из реактора или реакторов потоке, сепарируют из непрореагировавших подложек. Этот способ сепарации может представлять собой, например, дистилляцию или любой другой способ сепарации, который обеспечивает соответствующую эффективность сепарации, применимую для способа.
Предпочтительно непрореагировавшую подложку подают на предшествующие этапы способа, где осуществляют реакцию окислительного карбонилирования.
Реакции окислительного карбонилирования могут осуществляться в газовой фазе в адиабатическом или охлаждаемом реакторе или в реакторе с псевдоожиженным слоем; они могут осуществляться в жидкой фазе в реакторе с орошаемым слоем или периодическом реакторе; или они могут осуществляться в реакторе любого другого типа, который может быть пригодным для осуществления реакции этого типа.
Катализ реакций согласно настоящему изобретению может осуществляться с использованием гетерогенных или гомогенных катализаторов или их комбинации. В случае если реакции осуществляют в жидкой фазе, может использоваться растворитель или сорастворитель, или жидкая фаза может состоять в основном из продукта реакции. Предполагается, что реакции согласно настоящему изобретению осуществляют при повышенном давлении и при повышенной температуре.
Растворитель для реакции в жидкой фазе предпочтительно может быть расширен СО2 таким образом, чтобы содержание СО2 составляло до 40 мас.%.
Сверхкритический диоксид углерода может быть использован в качестве растворителя для реакции окислительного карбонилирования.
Все варианты осуществления изобретения могут включать дополнительный этап сепарации химического продукта из диоксида углерода и возврата сепарированного диоксида углерода в процесс на этап электролиза.
Преимуществами изобретения являются следующие:
a) образование СО и О2 в виде раздельных газов высокой степени чистоты;
b) исключение получения синтез-газа, разделения СО/Н2, а также воздушной сепарации;
- 2 026103
с) избежание рисков и затрат, связанных с хранением, обработкой и транспортировкой СО и О2; й) потребление СО2, что дает возможность уменьшить общее содержание парниковых газов в атмосфере;
е) возможность разбавления реагирующих газов СО2 (уже заранее имеется в наличии в способе), которая зачастую является преимуществом при реакциях окисления, так как этим достигается более эффективный температурный контроль, более высокая селективность, а иногда и более высокая скорость реакции. Данный предмет анализируется, например, в работе [Заид-Еои Рагк апй Ли З. Υοο 81ий1е8 ίη Зигкасе Зс1епсе апй Са1а1у818 153 (2004), 303-314];
ί) возможность использования сверхкритического СО2 в качестве растворителя для реакции окислительного карбонилирования, так как, при необходимости, СО2 уже имеется в наличии;
д) возможность использования для реакции или, при необходимости, для одной из реакций, жидких растворителей, расширенных СО2. Возможность использования жидких растворителей, расширенных СО2, для повышения растворимости других газов (например, СО и О2) в жидкой реакционной среде хорошо известна. СО2 уже заранее имеется в наличии в способе;
й) возможность использования продукта реакции в качестве растворителя для поглощения СО2 из источника разбавленного СО2.
Эффективными растворителями для СО2 могут являться ДМК и другие диалкилкарбонаты, например 1,3-пропандиол. Этот вариант осуществления изобретения представляет собой дальнейший этап интеграции.
Примеры.
Пример 1 А. Комбинированное окислительное карбонилирование метанола с получением диметилкарбоната (ДМК):
4) 2СН3ОН + СО + С2О2 = СНзОСООСНз + Н2О
В качестве катализатора для реакции может выступать СиС1, в качестве альтернативы, Си(ОСН3)С1, катализаторы на основе цеолита, Си и Υ, Рй или Си-Рй, катализаторы на основе Аи, а также, возможно, другие катализаторы. Предпочтительно использовать катализатор, не требующий наличия активного хлора (в любой форме), так как наличие хлорсодержащих соединений может привести к проблемам коррозии и нежелательному загрязнению продукта. Вместо использования метанола в качестве подложки можно использовать другие спирты, гликоли или полиолы. Таким образом, при использовании этанола будет получен диэтилкарбонат, при использовании этиленгликоля будет получен этиленкарбонат и т.д. Подобным образом, вместо спиртов в качестве подложки можно использовать простые эфиры, в результате чего будут получены сложные эфиры угольной кислоты без совместного получения воды.
Пример 1 В. Последующее окислительное карбонилирование метанола с получением диметилкарбоната с использованием метилнитрита в качестве промежуточного продукта:
5) 2СН3ОН + 2ΝΟ + ‘ДОг = 2ΟΗ3ΟΝΟ + Н2О
6) 20Η3ΟΝΟ + СО = СНзОСООСНз + 2ΝΟ
Реакция 5) может осуществляться как некаталитическая реакция в газовой фазе. Реакция 6) может также осуществляться в газовой фазе с использованием, например, палладий-содержащих катализаторов, таких как палладиевые катализаторы на алюмооксидной основе.
В одном из вариантов осуществления изобретения синтез метанола осуществляют из СО, который генерируется на катоде, с использованием реакции конверсии водяного газа для конверсии части СО в Н2, после чего следует традиционный синтез метанола с использованием, например, катализатора на основе Си/Ζη/ΑΙ. Избыточный О2, который генерируется на катоде, может быть удален или использован для других целей. Для синтеза ДМК может использоваться пример 1А или пример 1В или любые другие способы окислительного карбонилирования. В соответствии с этим частным вариантом осуществления изобретения продукт ДМК будет получен полностью из СО2.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения электрический ток, необходимый для электролиза СО2, обеспечивается полностью или частично с использованием устройства для получения энергии из возобновляемых источников, такого как фотогальванический элемент. Для того чтобы обеспечить постоянный уровень производства, источником электрического тока, при необходимости, может быть соответствующий аккумулятор.
Пример 2. Окисление этилена с получением этиленоксида с последующим карбонилированием с получением Р-пропиолактона (последующее окислительное карбонилирование):
- 3 026103
Можно использовать другие олефины, помимо этилена. Таким образом, использование пропилена с получением пропиленоксида в реакции 7) и метил-пропиолактона в реакции 8) является одним из альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения. Другими олефинами, которые могут использоваться, являются 1-бутен, 2-бутен, стирол, циклопентен, циклогексен и т.д.
Пример 3. Карбонилирование пропена в присутствии Н2О или спирта (КОН, где К может быть Н или алкильной группой) с получением изомасляной кислоты или сложного эфира изомасляной кислоты, с последующим окислением до метакриловой кислоты или алкилметакрилата (последующее окислительное карбонилирование):
Катализ реакции 9) может осуществляться с использованием сильных кислот, а катализ реакции 10) может осуществляться с использованием, например, катализатора на основе оксида висмута и железа.
Вышеприведенные примеры 1-3 служат для иллюстрации объема изобретения и не предназначены для ограничения изобретения. Диметилкарбонат (ДМК) считается высоко универсальным соединением. Он может использоваться вместо опасных веществ, таких как диметилсульфат в реакциях метилирования и фосген в реакциях карбонилирования (например, при получении изоцианатов). Он также является превосходным, экологически безопасным растворителем для многих химических веществ и полимеров; он также может применяться в электролитных составах в литиевых аккумуляторах. Кроме того, ДМК имеет высокое октановое число и может использоваться в качестве жидкого топлива в смеси с бензином или (теоретически) сам по себе. По мнению некоторых специалистов, он может использоваться в качестве дизельного топлива. Тем не менее, на данный момент применение ДМК ограничено в связи с его относительно высокой стоимостью производства. β-пропиолактон может использоваться для производства широкого спектра полезных химикатов. Таким образом, он может вступать в реакции с получением акриловой кислоты и полиакрилатов, он может гидрогенизироваться, например над катализатором на основе Νί, Си или Рй с получением 1,3-пропандиола, он может гидролизоваться с получением 3гидроксипропановой кислоты и нескольких других соединений. Метакриловая кислота и метакрилатные эфиры широко используются при производстве полимеров.

Claims (18)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ получения химического соединения из исходного материала, содержащего диоксид углерода, включающий следующие этапы:
    a) предоставление потока поступающего материала, содержащего диоксид углерода;
    b) электролиз по меньшей мере части количества диоксида углерода в потоке поступающего материала с получением первого газового потока, содержащего монооксид углерода, и второго газового потока, содержащего кислород, причем молярное отношение монооксида углерода к кислороду составляет 1:0,5;
    c) введение диоксида углерода в первый и/или во второй газовый поток или путем поддержания степени конверсии диоксида углерода на этапе электролиза менее 100% и/или путем продувки первого или второго газового потока или обоих газовых потоков продувочным газом, содержащим диоксид углерода, и/или на каком-либо этапе между этапом электролиза и последующим реакционным этапом газом, содержащим диоксид углерода, с получением первого технологического потока, содержащего монооксид углерода, и второго технологического потока, содержащего кислород, при этом первый и/или второй технологический поток дополнительно содержит диоксид углерода, а молярное отношение монооксида углерода в первом технологическом потоке к кислороду во втором технологическом потоке составляет 1:0,5;
    й) введение первого и второго технологического потока на реакционный этап и реакция первого и второго технологического потока, совместно или последовательно, с подложкой с получением химического соединения с помощью реакции окислительного карбонилирования с монооксидом углерода и кислородом, содержащимися в технологическом потоке поступающего материала, причем подложка для получения химического соединения представляет собой спирт или олефин.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подложка вступает в реакцию с первым технологическим потоком, содержащим монооксид углерода, перед вступлением в реакцию со вторым технологическим потоком, содержащим кислород.
  3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подложка вступает в реакцию со вторым технологическим потоком, содержащим кислород, перед вступлением в реакцию с первым технологическим потоком, содержащим монооксид углерода.
    - 4 026103
  4. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что этап электролиза осуществляют в твердооксидном электролизере.
  5. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что подложка представляет собой метанол.
  6. 6. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что подложка представляет собой этилен.
  7. 7. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что подложка представляет собой пропен.
  8. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что указанное химическое соединение используют в качестве растворителя для поглощения диоксида углерода.
  9. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что реакцию окислительного карбонилирования осуществляют в одном реакторе в газовой фазе.
  10. 10. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что реакцию окислительного карбонилирования осуществляют в одном реакторе в жидкой фазе.
  11. 11. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что реакцию окислительного карбонилирования осуществляют в двух реакторах, расположенных последовательно, в газовой или в жидкой фазе.
  12. 12. Способ по любому из пп.10, 11, отличающийся тем, что растворитель для реакции в жидкой фазе насыщают СО2 таким образом, чтобы содержание СО2 составляло до 40 мас.%.
  13. 13. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что в качестве растворителя для реакции окислительного карбонилирования используют сверхкритический диоксид углерода.
  14. 14. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что непрореагировавшую подложку возвращают в процесс на этап реакции окислительного карбонилирования.
  15. 15. Способ по любому из пп.1-10, включающий дополнительный этап сепарации химического продукта от диоксида углерода и возврата сепарированного диоксида углерода в процесс на этап электролиза.
  16. 16. Способ по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что газовый поток, содержащий монооксид углерода, и газовый поток, содержащий кислород, полученные на этапе Ь), не объединяют до введения на этап ά).
  17. 17. Способ по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что газовый поток, содержащий монооксид углерода, полученный на этапе Ь), смешивают с газовым потоком, содержащим кислород, полученным на этапе Ь), до введения на этап ά).
  18. 18. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что электрический ток, необходимый для электролиза диоксида углерода, обеспечивается полностью или частично конверсией солнечной энергии или энергии ветра.
EA201492001A 2012-05-02 2013-04-11 Способ получения химических соединений из диоксида углерода EA026103B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201270225 2012-05-02
PCT/EP2013/057567 WO2013164172A1 (en) 2012-05-02 2013-04-11 Process for the production of chemical compounds from carbon dioxide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201492001A1 EA201492001A1 (ru) 2015-04-30
EA026103B1 true EA026103B1 (ru) 2017-03-31

Family

ID=48143274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201492001A EA026103B1 (ru) 2012-05-02 2013-04-11 Способ получения химических соединений из диоксида углерода

Country Status (15)

Country Link
US (1) US9273020B2 (ru)
EP (1) EP2844614B1 (ru)
JP (1) JP5841295B2 (ru)
KR (1) KR101553579B1 (ru)
CN (1) CN104364194B (ru)
AR (1) AR092001A1 (ru)
AU (1) AU2013256880B2 (ru)
BR (1) BR112014027417A2 (ru)
CA (1) CA2872354C (ru)
CL (1) CL2014002928A1 (ru)
EA (1) EA026103B1 (ru)
ES (1) ES2555473T3 (ru)
TW (1) TWI570105B (ru)
WO (1) WO2013164172A1 (ru)
ZA (1) ZA201407627B (ru)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2955158B1 (en) * 2014-06-11 2020-05-27 Haldor Topsøe A/S A process for safe production of phosgene
DE102016203947A1 (de) 2016-03-10 2017-09-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Herstellung von Synthesegas
DE102016218235A1 (de) 2016-09-22 2018-03-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Propanol, Propionaldehyd und/oder Propionsäure aus Kohlendioxid, Wasser und elektrischer Energie
WO2018107450A1 (en) * 2016-12-16 2018-06-21 Rhodia Operations Electrochemical process for producing a propiolactone compound
JP6744242B2 (ja) * 2017-03-10 2020-08-19 株式会社東芝 化学反応システム
US10374230B2 (en) 2017-03-31 2019-08-06 Arya Mangesh Bairat Method of providing electricity to a vehicle
WO2019144135A1 (en) 2018-01-22 2019-07-25 Opus-12 Incorporated System and method for carbon dioxide reactor control
US20210054510A1 (en) 2018-04-13 2021-02-25 Haldor Topsøe A/S A method for generating gas mixtures comprising carbon monoxide and carbon dioxide for use in synthesis reactions
CN110563585B (zh) * 2019-10-11 2021-02-09 山东德普化工科技有限公司 碳酸二甲酯的制备方法
US11001549B1 (en) * 2019-12-06 2021-05-11 Saudi Arabian Oil Company Electrochemical reduction of carbon dioxide to upgrade hydrocarbon feedstocks
US11591226B1 (en) 2020-08-25 2023-02-28 Advanced Energy Materials, Llc Plasma assisted distributed chemical production
CN114262906B (zh) * 2020-09-15 2023-11-21 武汉大学 捕集co2制备co的熔盐电解技术
US12018392B2 (en) 2022-01-03 2024-06-25 Saudi Arabian Oil Company Methods for producing syngas from H2S and CO2 in an electrochemical cell
WO2024035474A1 (en) 2022-08-12 2024-02-15 Twelve Benefit Corporation Acetic acid production
WO2024132837A1 (en) 2022-12-21 2024-06-27 Topsoe A/S Use of co2-rich gas as a sweeping gas in a chemical plant
WO2024132838A1 (en) 2022-12-21 2024-06-27 Topsoe A/S Use of co2-rich flue gas as a sweeping gas in an electrolysis unit

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080023338A1 (en) * 2006-07-31 2008-01-31 Battelle Energy Alliance, Llc High temperature electrolysis for syngas production

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6415388A (en) * 1987-07-07 1989-01-19 Terumo Corp Electrode for reducing gaseous carbon dioxide
JP3009703B2 (ja) * 1990-05-02 2000-02-14 正道 藤平 二酸化炭素ガス還元用電極触媒
KR960006546B1 (ko) * 1993-07-28 1996-05-17 한국과학기술연구원 초산에스테르의 제조 방법
DE4424710A1 (de) * 1994-07-13 1996-01-18 Basf Ag Verfahren zur Carbonylierung von Olefinen
JP3332594B2 (ja) * 1994-08-12 2002-10-07 ダイセル化学工業株式会社 酢酸の精製方法
GB9705699D0 (en) * 1997-03-19 1997-05-07 Ici Plc Process for the carbonylation of ethylene
JP3520321B2 (ja) * 2000-02-28 2004-04-19 独立行政法人産業技術総合研究所 脂肪族含酸素化合物の製造方法
CN1226272C (zh) * 2003-06-03 2005-11-09 河北工业大学 一种碳酸二甲酯的制备方法
CN1775734A (zh) 2005-12-06 2006-05-24 河北工业大学 环境友好溶剂法苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯的方法
CN1962602B (zh) * 2006-11-22 2010-05-12 陕西师范大学 甲醇与一氧化碳、氧反应制取碳酸二甲酯的方法
CN101747234A (zh) 2008-12-08 2010-06-23 河南师范大学 一种合成苯氨基甲酸酯的方法
JP5530288B2 (ja) * 2010-07-26 2014-06-25 国立大学法人東京工業大学 二酸化炭素の吸着還元剤及び還元方法
DE102010041033A1 (de) 2010-09-20 2012-03-22 Siemens Aktiengesellschaft Stoffverwertung mit elektropositivem Metall
CN102181876B (zh) * 2011-03-30 2012-12-19 昆明理工大学 一种电化学催化还原二氧化碳制备一氧化碳的方法与装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080023338A1 (en) * 2006-07-31 2008-01-31 Battelle Energy Alliance, Llc High temperature electrolysis for syngas production

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NI, M.: "Modeling of a solid oxide electrolysis cell for carbon dioxide electrolysis", CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, ELSEVIER SEQUOIA, LAUSANNE, CH, vol. 164, no. 1, 15 October 2010 (2010-10-15), CH, pages 246 - 254, XP027381904, ISSN: 1385-8947 *
OTSUKA, K. ; YAGI, T. ; YAMANAKA, I.: "Dimethyl carbonate synthesis by electrolytic carbonylation of methanol in the gas phase", ELECTROCHIMICA ACTA., ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, BARKING., GB, vol. 39, no. 14, 1 October 1994 (1994-10-01), GB, pages 2109 - 2115, XP026506809, ISSN: 0013-4686, DOI: 10.1016/0013-4686(94)E0175-Y *

Also Published As

Publication number Publication date
AR092001A1 (es) 2015-03-18
AU2013256880B2 (en) 2015-02-26
US9273020B2 (en) 2016-03-01
JP5841295B2 (ja) 2016-01-13
CN104364194A (zh) 2015-02-18
WO2013164172A1 (en) 2013-11-07
EP2844614A1 (en) 2015-03-11
CL2014002928A1 (es) 2015-02-20
ES2555473T3 (es) 2016-01-04
CN104364194B (zh) 2016-09-14
ZA201407627B (en) 2016-05-25
JP2015517454A (ja) 2015-06-22
CA2872354A1 (en) 2013-11-07
KR101553579B1 (ko) 2015-09-17
BR112014027417A2 (pt) 2017-06-27
CA2872354C (en) 2017-04-25
KR20140134724A (ko) 2014-11-24
TW201410648A (zh) 2014-03-16
EA201492001A1 (ru) 2015-04-30
AU2013256880A1 (en) 2014-11-13
TWI570105B (zh) 2017-02-11
US20150057458A1 (en) 2015-02-26
EP2844614B1 (en) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA026103B1 (ru) Способ получения химических соединений из диоксида углерода
US9969708B2 (en) Method for producing glyceric acid carbonate
JP2015513548A (ja) 炭酸エステルおよびジオール生成物の製造法
CN102212009B (zh) 尿素醇解法联产碳酸二甲酯和二甲醚的工艺
RU2543482C2 (ru) Способ получения углеводородов из синтез-газа
WO2016002649A1 (ja) イソブチレンの製造方法、メタクリル酸の製造方法、およびメタクリル酸メチルの製造方法
CN115466181A (zh) 一种使用长效催化剂的酯交换生产碳酸二甲酯的方法
EP3402911B1 (en) Process for producing oxalic acid
Centi et al. Catalytic Technologies for the Conversion and Reuse of CO2
CN103613504B (zh) 以碳酸丙(乙)烯酯和甲醇为原料制备碳酸二甲酯的方法
TWI825236B (zh) 二烷基碳酸酯之製造方法
TWI331145B (ru)
KR20160084738A (ko) Zif-95를 촉매로 사용한 글리세롤카보네이트의 제조방법
US20230024976A1 (en) Methods of producing dimethyl carbonate
CN102649755A (zh) Co气相偶联制碳酸二甲酯的方法
CN101885682A (zh) 一种由二氧化碳和苯酚直接合成碳酸二苯酯的方法
KR20240029904A (ko) 이산화탄소 직접 전환을 통한 디메틸카보네이트의 제조방법 및 그 촉매
Homs et al. New and Future Developments in Catalysis: Chapter 1. Catalytic Processes for Activation of CO2
CN105541629A (zh) 一种酯交换合成碳酸二甲酯的方法
KR20160036553A (ko) 벤조산의 제조 방법
KR20160045663A (ko) 벤조산의 제조 방법
KR20150123039A (ko) 벤조산의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU