制备碳酸二烷酯之方法;PROCESS FOR MAKING DIALKYL CARBONATES

摘要

本发明揭示一种自例如C1-C3醇之醇与尿素之反应制备碳酸二烷酯之方法，其中馈料中之水及胺基甲酸铵杂质在预反应器中移除。水与馈料中之尿素反应以产生胺基甲酸铵，其随馈料中初始之胺基甲酸铵一起分解为氨及二氧化碳。此外，一些尿素与醇在第一反应器中反应以产生作为碳酸二烷酯前驱体之胺基甲酸烷酯。碳酸二烷酯产生于第二反应区。非所要之副产物胺基甲酸N-烷基酯烷基酯在稳态反应器操作下自第二反应区随氨、醇及碳酸二烷酯连续蒸馏出。胺基甲酸N-烷基酯烷基酯可在第三反应区转化为杂环化合物以作为固体自系统移除。

主权项

1.一种制备碳酸二烷酯之方法，其包含下列步骤：(a)将包含尿素、醇、水及胺基甲酸铵之物流馈入至第一反应区；(b)同时在该操作于温度与压力条件下之第一反应区中，(i)使水与尿素反应以形成胺基甲酸铵，(ii)使胺基甲酸铵分解为氨及二氧化碳；及(c)自该第一反应区移除氨、二氧化碳及醇；(d)自该第一反应区移除尿素及醇；(e)将该尿素及醇馈入至第二反应区；(f)使醇及尿素在包含二烷基烷氧化物之有机锡错合物之同质催化剂之存在下于高沸点溶剂中反应以形成碳酸二烷酯，及(g)自该第二反应区移除碳酸二烷酯及醇，其中该高沸点溶剂之沸点温度比该碳酸二烷酯之沸点温度至少高出20℉。 ;2.如请求项1之方法，其中醇与尿素在该第一反应区反应以形成胺基甲酸烷酯。 ;3.如请求项1之方法，其中该醇为C1-C3醇。 ;4.如请求项3之方法，其中该醇为C3醇。 ;5.一种制备碳酸二甲酯之方法，其包含下列步骤：(a)将含有尿素、甲醇、水及胺基甲酸铵之该物流馈入至第一反应区/蒸馏区；(b)同时在该第一反应/蒸馏区中，(i)使水与尿素反应以形成胺基甲酸铵，(ii)使馈料中之胺基甲酸铵及得自水与尿素反应形成之胺基甲酸铵分解为氨及二氧化碳，及(iii)自尿素且藉由蒸馏分离氨、二氧化碳及甲醇；(c)将氨、二氧化碳及甲醇作为第一顶部产物自该第一反应/蒸馏区移除；(d)将尿素及甲醇作为第一底部产物自该第一反应/蒸馏区移除；(e)将该第一底部产物及甲醇馈入至第二反应/蒸馏区；(f)同时在该第二反应/蒸馏区中，(i)使甲醇与尿素在包含二烷基甲氧化物之有机锡错合物的同质催化剂之存在下于高沸点溶剂中反应以形成碳酸二烷酯，其中该高沸点溶剂之沸点温度比该碳酸二烷酯之沸点温度至少高出20℉，且(ii)自该同质催化剂藉由蒸馏分离碳酸二甲酯及氨；(g)将碳酸二甲酯及甲醇作为第二顶部产物自该第二反应/蒸馏区移除；且(h)自该第二反应/蒸馏区中移除第二底部产物。 ;6.如请求项5之方法，其中藉由萃取蒸馏法将该第二顶部产物中之碳酸二甲酯自甲醇分离。 ;7.如请求项5之方法，其中将一惰性稀释剂添加至该第一顶部产物中。 ;8.如请求项5之方法，其中浓缩该第一顶部产物中之甲醇且使该浓缩之甲醇之一部分作为回流返回至接近该第一反应/蒸馏区之顶部，且该浓缩甲醇之残余部分返回至该第一反应/蒸馏区之较低区段。 ;9.如请求项5之方法，其中将该第二底部产物之第一部分馈入该第一反应/蒸馏区，将该第二底部产物之第二部分再循环至该第二反应/蒸馏区且将该第二底部产物之第三部分馈入第三蒸馏管柱反应器中用于催化剂再生及重物清除。 ;10.如请求项5之方法，其中浓缩该第二顶部产物且使该浓缩之第二顶部产物之一部分以回流返回至该第二反应/蒸馏区。 ;11.一种用于生产碳酸二甲酯之方法，其包含下列步骤：(a)将含有尿素、甲醇、水及胺基甲酸铵之物流馈入至第一蒸馏管柱反应器中；(b)同时在该第一蒸馏管柱反应器中，(i)使该尿素之一部分与该甲醇之一部分反应以产生胺基甲酸甲酯，(ii)使水与尿素反应以形成胺基甲酸铵，(iii)使馈料中之胺基甲酸铵及得自水与尿素反应而产生之胺基甲酸铵分解为氨及二氧化碳，且(iv)藉由蒸馏自尿素及胺基甲酸甲酯分离氨、二氧化碳及甲醇；(c)将氨、二氧化碳及甲醇作为第一顶部产物自该第一蒸馏管柱反应器中移除；(d)将尿素及胺基甲酸甲酯作为第一底部产物自该蒸馏管柱反应器中移除；(e)将该第一底部产物及甲醇馈入至第二蒸馏管柱反应器中；(f)同时在该第二蒸馏管柱反应器中，(i)使甲醇与尿素在包含二烷基甲氧化物之有机锡错合物的同质催化剂之存在下于高沸点溶剂中反应以形成碳酸二甲酯，其中该高沸点溶剂之沸点温度比该碳酸二烷酯之沸点温度至少高出20℉，且(ii)藉由蒸馏自该同质催化剂中分离碳酸二甲酯及氨；(g)将碳酸二甲酯及甲醇作为第二顶部产物自该第二蒸馏管柱反应器中移除；(h)将均质催化剂作为第二底部产物自该第二蒸馏管柱反应器中移除；(i)藉由萃取蒸馏法自该第二顶部产物中之甲醇分离碳酸二甲酯；且(j)将该第二底部产物之第一部分馈入至该第一蒸馏管柱反应器中；(k)将该第二底部产物之第二部分馈入至其中再生催化剂且清除重物之第三蒸馏管柱反应器中；且(l)使该第二底部产物之第三部分再循环至该第二蒸馏管柱反应器中。 ;12.一种藉由包含具有作为杂质之水及碳酸铵之尿素及醇的反应物之反应而制备碳酸二烷酯之方法，其包含下列步骤：(a)将包含尿素及醇之反应物馈入至主反应区中；(b)将有机锡化合物及高沸点溶剂馈入至该主反应区中；且(c)同时在该主反应区中(i)使醇与尿素在该有机锡化合物及该高沸点溶剂之存在下反应以产生碳酸二烷酯；且(ii)将该碳酸二烷酯及氨作为蒸气自该主反应区中移除，其中该高沸点溶剂之沸点温度比该碳酸二烷酯之沸点温度至少高出20℉，其中改良包含在主反应区之前之预备反应区，其用于自该等反应物移除水及胺基甲酸铵，其系藉由首先在使该水与尿素反应以形成胺基甲酸铵并使胺基甲酸铵分解为氨及二氧化碳之条件下馈入该等反应物，且在于步骤(a)中馈入反应物之前自该等反应物移除该氨及二氧化碳。 ;13.如请求项12之方法，其中该预备反应区之该温度为液相中200至380℉之范围内之温度。 ;14.如请求项13之方法，其中该预备反应区之该温度在250至350℉之范围内。 ;15.如请求项12之方法，其中在该预备反应区中该醇馈料之一部分与该尿素馈料之一部分反应以形成胺基甲酸烷酯。 ;16.如请求项12之方法，其中该预备反应区及主反应区在蒸馏条件下操作。 ;17.如请求项12之方法，其中藉由使水与尿素反应以形成胺基甲酸铵而胺基甲酸铵分解为氨及二氧化碳而将该水自馈料中移除。 ;18.如请求项17之方法，其中该预备反应区之该温度为液相中200至380℉之范围内之温度。 ;19.如请求项12之方法，其中该等胺基甲酸铵藉由分解为氨及二氧化碳而自该等馈料中移除。 ;20.如请求项19之方法，其中该预备反应区之该温度为液相中200至380℉之范围内之温度。 ;21.如请求项12之方法，其中该高沸点溶剂包含四乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚及三乙二醇二甲基醚中之至少一种。 ;22.如请求项12之方法，其中该醇包含甲醇及乙醇中之至少一种。 ;23.如请求项12之方法，其中该醇包含甲醇且该碳酸二烷酯包含碳酸二甲酯。 ;24.如请求项12之方法，其中该醇包含乙醇且该碳酸二烷酯包含碳酸二乙酯。;图1为根据本发明之制备DMC之一实施例之简化流程图。;图2为DMC分离单元之简化流程图。;图3为根据本发明之制备DEC之一实施例之图示表示。;图4为本方法之反应/蒸馏管柱反应器实施例之简化流程图。;图5为本方法之配备有附加蒸馏塔之催化搅拌槽反应器实施例之简化流程图。