新构型及其在用于在管式反应器中由烷基醇和脲合成氨基甲酸烷基酯的方法中的用途技术

本发明专利技术公开了一种用于在包括管式反应器和汽提器的集成系统中合成氨基甲酸烷基酯的改进的无催化剂方法。该方法包括使脲和醇在自生压力下在所述管式反应器中反应；其中所述方法提供>90％的对氨基甲酸烷基酯的选择性。将脲和醇的混合物以特定的进料速率进料至管式反应器。在自生压力下外部加热管式反应器，以进行合成反应，产生氨基甲酸烷基酯和氨。通过汽提器从管式反应器中除去氨。管式反应器和汽提器串联布置以减少反应的平衡限制并沿正向方向驱动反应。

New configuration and its use in a method for the synthesis of alkyl esters of carbamate from alkyl alcohols and urea in tubular reactors

An improved catalyst free method for the synthesis of alkyl carbamate in an integrated system including a tubular reactor and a stripper is disclosed. The method includes the reaction of urea and alcohol under the self pressure in the tubular reactor, and the method provides >, 90% selectivity of alkyl carbamate. The mixture of urea and alcohol is fed into a tube reactor at a specific feed rate. An external heating tube reactor under the pressure of autogenic pressure is used for the synthesis of alkyl carbamate and ammonia. Ammonia is removed from a tube reactor by a stripper. The tubular reactor and the stripper are arranged in series to reduce the balance limit of the reaction and drive the reaction in the forward direction.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新构型及其在用于在管式反应器中由烷基醇和脲合成氨基甲酸烷基酯的方法中的用途专利
本专利技术涉及用于在具有简单构型的管式反应器中合成氨基甲酸烷基酯的改进的无催化剂方法，以及涉及具有所述构型的管式反应器/其集成系统。专利技术背景碳酸二甲酯(DMC)是重要的中间体，且广泛用于工业中。由于其低毒性，碳酸二甲酯被认为是具有光明发展前景的“绿色”化学产品。这种日益增加的关注主要是由于可生物降解性、低生物累积及其低毒性。正在进行大量的工作，以开发用于合成DMC的环境更安全的路线。碳酸二烷基酯例如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸二丁酯(DBC)具有在锂电池中作为电解质的潜在应用，且可由脲和相应的烷基醇制备。在所有情况下，第一步将是使脲和烷基醇转化为相应的氨基甲酸酯衍生物。这是一种非催化平衡限制反应。常规方法使用搅拌式反应器，其经常限制转化并且不利地影响选择性。文献中已经报道了通过脲醇解的氨基甲酸烷基酯(例如氨基甲酸甲酯MC)合成的催化/非催化路线二者。然而，本领域已知的用于脲醇解的非催化方法产生低产量的氨基甲酸酯，因为这些是平衡反应。进一步的发展采用使用催化剂的管式反应器，以提高转化率以及产量。文献中已经报道了用于该反应的几种反应器构型，多数是以分批、半分批方式在搅拌式容器型反应器中操作。US8338634公开了一种通过使脲与含羟基的化合物在催化剂存在下反应合成氨基甲酸烷基酯的方法。催化剂包含催化活性组分和催化剂载体。反应在反应器中进行，反应器可以是管式反应器。反应可以是连续的、半连续的或间歇的。通过适当的方法将反应期间形成的氨从反应器中除去，以使反应平衡向产物侧移动。US20150315134公开了一种用于在反应器中合成氨基甲酸甲酯和碳酸二甲酯(DMC)的方法。将脲和甲醇或者氨基甲酸甲酯和甲醇进料到反应器中。将进料投入包含悬浮在悬浮液中的固体催化剂颗粒的膨胀浆态床的反应器容器中或固体催化剂填充床中。由于用脲和醇合成氨基甲酸烷基酯是可逆反应，因此平衡转化取决于醇与脲的摩尔比。如果从反应混合物中除去副产物氨，则平衡转化进一步增加。如果提供足够的醇与脲的摩尔比，则可以在不除去氨的情况下实现大量脲转化。本专利技术人观察到，有余地在无催化剂环境中在具有简化构型的管式反应器/集成系统中提供脲醇解反应，通过汽提形成的氨且因此消除平衡限制接近完全转化脲。专利技术目的因此，本专利技术的主要目的是提供一种用于使用简单的集成管式系统合成氨基甲酸烷基酯的无催化剂方法，所述简单的集成管式系统沿正向方向驱动反应并减少反应的平衡限制。另一个目的是提供一种用于合成氨基甲酸烷基酯的管式反应器/集成系统，其具有易于操作的构型和增强反应的性能。又一个目的是进一步合成碳酸二烷基酯，碳酸二烷基酯是一种有用的中间体。专利技术概述因此，本专利技术提供了一种用于在串联的至少一个管式反应器和汽提器的集成系统内合成氨基甲酸烷基酯的无催化剂方法，其包括使脲和醇在自生压力下在所述管式反应器中反应；其中所述方法提供>90％的对氨基甲酸烷基酯的选择性。在另一个实施方案中，其中具有用于合成氨基甲酸烷基酯的无催化剂方法的新型简单构型的管式反应器/集成系统，其包括被外部加热用于使脲和醇反应的至少一个管式反应器和用于除去在所述方法期间形成的氨的汽提器，其中所述管柱和所述汽提器串联布置以实现平衡转化。在本专利技术的另一个实施方案中，本专利技术的管式反应器提供足够的停留时间以沿正向方向驱动反应并实现平衡转化。在又一个实施方案中，其中本专利技术提供了通过使所形成的氨基甲酸烷基酯与醇在所述集成管式系统中反应进一步合成碳酸二烷基酯。在本专利技术的优选实施方案中，其中醇选自甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、戊醇及其异构体、己醇及其异构体、其高级同系物或其异构体。在本专利技术的另一个优选实施方案中，其中反应混合物的温度范围为150-250℃。在本专利技术的另一个实施方案中，其中将摩尔比为10至50的脲和醇以5-25ml/min的进料速率进料至管式反应器中。在本专利技术的另一个实施方案中，其中所述方法可以连续地、半连续地或间歇地进行。在本专利技术的另一个实施方案中，其中所述方法还包括使所述氨基甲酸烷基酯与醇在所述集成系统中反应以得到碳酸二烷基酯。在本专利技术的另一个实施方案中，其中用于合成氨基甲酸烷基酯的无催化剂方法的集成系统包括被外部加热用于使脲和醇反应的至少一个管式反应器和用于除去在所述方法期间形成的氨的汽提器，其中所述管式反应器和所述汽提器串联布置以减少反应的平衡限制并沿正向方向驱动反应。在本专利技术的实施方案中，其中所述集成系统还包括DMC反应器，其中得到的所述氨基甲酸烷基酯与醇蒸气反应以得到碳酸二烷基酯。在本专利技术的另一个实施方案中，其中管式反应器的直径为1/2英寸，并且长度的范围为4至9米，以实现足够的停留时间和高脲转化率。在本专利技术的又一个实施方案中，其中管式反应器的温度范围为150-250℃。附图简述图1描述了管式反应器-汽提器的构型。专利技术详述现在将结合某些优选的和任选的实施方案详细描述本专利技术，从而可以更全面地理解和领会本专利技术的各个方面。本专利技术公开了用于使用脲和醇在无催化剂环境中和在包括管式反应器的集成系统中合成氨基甲酸烷基酯的反应方法，其中以这样的方式设定所述管式反应器的尺寸，使得其为反应提供足够的停留时间，以完成和实现平衡转化。此外，管式反应器串联设置有汽提器，使得在反应期间形成的氨在减压下被抽出，这使得可逆反应沿正向反应进行，并消除了对原料的过量使用，从而使该方法成本有效。在第一个实施方案中，本专利技术涉及在串联的至少一个管式反应器和汽提器的集成系统内合成氨基甲酸烷基酯的无催化剂方法，其包括使脲和醇在自生压力下在所述管式反应器中反应；其中所述方法提供>90％的对氨基甲酸烷基酯的选择性。本专利技术的方法还包括通过使形成的氨基甲酸烷基酯与醇在所述集成系统的与汽提器串联的DMC反应器柱中反应合成碳酸二烷基酯，其为一种有用的中间体。在任选的实施方案中，该方法包括使所述氨基甲酸烷基酯和所述碳酸二烷基酯在所述集成系统的与汽提器串联的另外的管式反应器中反应，以得到N-烷基氨基甲酸烷基酯，除去二氧化碳和可回收/再利用的醇。醇可以选自但不限于甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、戊醇及其异构体、己醇及其异构体、其高级同系物或其异构体。用于合成氨基甲酸烷基酯的反应可以连续地、半连续地或间歇地进行。将原料添加至反应器的顺序不是关键的，并且添加材料的最佳方式可以用定向实验确定。此外，使用串联布置的汽提器连续地或间歇地将反应期间形成的氨从管式反应器中除去，以使反应平衡向产物侧移动。在一个实施方案中，脲和醇的反应可以在单个管式反应器中或在多个管式反应器中进行，以在少于一小时的停留时间内以95％的对氨基甲酸烷基酯的选择性完全转化脲。用于合成氨基甲酸烷基酯的管式反应器中的方法的温度在约5-30巴的自生压力下保持在150-250℃，优选160-200℃。将成分脲和醇以5-25ml/min的进料速率进料至管式反应器，以得到氨基甲酸烷基酯。脲与醇的摩尔比的范围为10至50。制备碳酸二烷基酯的温度范围为150至200℃，且借助背压调节器将压力保持在15至30巴的范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在串联的至少一个管式反应器和汽提器的集成系统内合成氨基甲酸烷基酯的无催化剂方法，其包括使脲和醇在自生压力下在所述管式反应器中反应；其中所述方法提供>90％的对氨基甲酸烷基酯的选择性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.13 IN 0678/DEL/20151.一种用于在串联的至少一个管式反应器和汽提器的集成系统内合成氨基甲酸烷基酯的无催化剂方法，其包括使脲和醇在自生压力下在所述管式反应器中反应；其中所述方法提供>90％的对氨基甲酸烷基酯的选择性。2.根据权利要求1所述的无催化剂方法，其中所述醇选自甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、戊醇及其异构体、己醇及其异构体、其高级同系物或其异构体。3.根据权利要求1所述的无催化剂方法，其中反应混合物的温度范围为150-250℃。4.根据权利要求1所述的无催化剂方法，其中将摩尔比为10至50的脲和醇以5-25ml/min的进料速率进料至管式反应器中。5.根据权利要求1所述的无催化剂方法，其中所述方法可以连续地...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·V·罗纳德，A·A·科尔卡，V·H·莱恩，A·K·基纳其，D·R·莫特，S·K·辛格特，L·S·罗伊，
申请(专利权)人：科学与工业研究委员会，
类型：发明
国别省市：印度,IN