【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及丁烯酸合成，具体涉及一种二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法。
技术介绍
1、二氧化碳不仅作为温室气体存在，更是一种成本低廉、至关重要且效果显著的碳资源。它来源广泛、安全无毒、环境友好且不易燃，能够用于制造有机化学品、材料、糖类以及燃料等，被视为极具发展前景的有机合成基础原料。然而，由于二氧化碳分子中的碳原子处于其最高氧化态，且整个分子表现出热力学和动力学的惰性，因此人们一直在不懈探索新型的反应路径和催化体系，以实现二氧化碳的有效资源化利用。
2、丁烯酸是一种具有高附加值的有机化工中间体原料，在药物制造、树脂生产、杀菌剂制备、表面涂料以及增塑剂等多个领域都有着广泛的应用。鉴于我国丙烯产能的丰富优势，研发一种新颖且高效的催化体系制备丁烯酸产品，具有重大的实际意义。
3、中国专利cn116143606a公开了一种减少副产的丙烯酸合成工艺，将原料丙烯先利用二氧化碳进行稀释，然后再与氧气源中的氧气接触反应，能降低副反应的发生，提高目标产物的产率；但是上述技术中的合成工艺复杂，且原料的转化率和收率还需进一步提升。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供了一种二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，至少包括以下步骤：
2、(1)将催化剂与有机溶剂加入反应釜中，通入氮气置换反应釜内气体后搅拌得到混合液；
3、(2)再用二氧化碳置换反应釜内气体后加入丙烯，同时控制反应釜内压力在3-5mpa后进行升温反应得到反应液；
4
5、(4)滤液经过两次减压蒸馏后，即得。
6、在一种实施方式中，所述催化剂包括主催化剂和助催化剂。
7、在一种实施方式中，所述主催化剂和助催化剂的质量比为(8-11)：1。可列举为8：1、9：1、10：1、11：1。
8、在一种实施方式中，所述主催化剂选自单金属催化剂、双金属催化剂中的任一种。
9、在一种实施方式中，所述双金属催化剂包括钛基双金属催化剂、钴基双金属催化剂、镍基双金属催化剂、铑基双金属催化剂、钯基双金属催化剂中的一种或多种的组合。
10、在一种优选的实施方式中，所述双金属催化剂为铑基双金属催化剂。优选的，所述铑基双金属催化剂为铑-铝双金属催化剂。
11、在一种实施方式中，所述助催化剂包括路易斯酸。
12、在一种优选的实施方式中，所述路易斯酸包括三氯化铝、四氯化钛、三氟化硼、三氯化铁、二氯化锌中的任一种。
13、在一种更优选的实施方式中，所述路易斯酸为四氯化钛。
14、在一种实施方式中，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基、1.3-二甲基-2咪唑烷酮、n-环己基吡咯烷酮、甲基环己烷、n-乙基吡咯烷酮、n-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃中的任一种。
15、在一种优选的实施方式中，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺。
16、在一种实施方式中，所述有机溶剂与催化剂的质量比为(500-1000)：1。可列举为500：1、600：1、700：1、800：1、900：1、1000：1。
17、在一种实施方式中，所述步骤(1)中搅拌的时间为0.5-1h。可列举为0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h。
18、在一种实施方式中，所述步骤(1)中搅拌的转速为400-500r/min。
19、在一种实施方式中，所述步骤(1)中置换的次数为3-5次。可列举为3次、4次、5次。
20、在一种实施方式中，所述步骤(2)中升温反应的条件为：搅拌转速为1000-1500r/min；温度为80-150℃；反应时间为10-30h。
21、在一种优选的实施方式中，所述步骤(2)中升温反应的条件为：搅拌转速为1000r/min；温度为100℃；反应时间为20h。
22、在一种实施方式中，所述步骤(2)中升温反应过程中二氧化碳一直充入维持反应压力为3-5mpa。可列举为3mpa、3.5mpa、4mpa、4.5mpa、5mpa。
23、在一种实施方式中，所述步骤(4)具体为：滤液经过第一次减压蒸馏后从顶部回收有机溶剂，从底部收集丁烯酸粗产品；向丁烯酸粗产品中添加阻聚剂后进行第二次减压蒸馏，即得。
24、本专利技术中通过步骤(3)中过滤步骤回收催化剂，以及步骤(4)中回收有机溶剂，实现催化剂和有机溶剂的可回收重复利用。
25、在一种实施方式中，所述第一次减压蒸馏的条件为：压力为-0.095mpa，温度为90-100℃。优选的，压力为-0.095mpa，温度为93℃。
26、在一种实施方式中，所述第二次减压蒸馏的条件为：压力为-0.095mpa，温度为140-160℃。优选的，压力为-0.095mpa，温度为150℃。
27、在一种实施方式中，所述阻聚剂包括叔丁基邻苯二酚、对苯二酚、甲基氢醌、对苯醌中的一种或多种的组合。优选的，所述阻聚剂为叔丁基邻苯二酚。
28、在一种实施方式中，所述阻聚剂与丁烯酸粗产品的质量比为(1-5)：100000。可列举为1：100000、2：100000、3：100000、4：100000、5：100000。
29、有益效果
30、1、本专利技术提供的丁烯酸合成方法，工艺简单，生产效率高。采用铑-铝双金属催化剂作为主催化剂，添加少量的四氯化钛作为助催化剂，催化丙烯二氧化碳反应合成丁烯酸，后续通过两次减压蒸馏，最终得到丁烯酸。
31、2、本专利技术采用特定的铑基双金属催化剂和催化助剂，能够高效催化丙烯与二氧化碳耦合，并显著提高丁烯酸的收率和纯度，丁烯酸收率最高可达92.6％，相比传统丁烯醛氧化反应生产丁烯酸的收率提升明显。
32、3、本专利技术提供的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，具有易分离的特点，催化剂和有机溶剂均可回收重复利用，丁烯酸与副产物及阻聚剂有较大沸点差，便于分离提纯。
33、4、本专利技术采用特定的铑基双金属催化剂循环稳定性好，在经过十次重复使用后，仍可维持较高的丁烯酸产率。
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1.一种二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述催化剂包括主催化剂和助催化剂。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述主催化剂和助催化剂的质量比为(8-11)：1。
4.根据权利要求2或3所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述主催化剂选自单金属催化剂、双金属催化剂中的任一种。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述双金属催化剂包括钛基双金属催化剂、钴基双金属催化剂、镍基双金属催化剂、铑基双金属催化剂、钯基双金属催化剂中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求2或3所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述助催化剂包括路易斯酸。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基、1.3-二甲基-2咪唑烷酮、N-环己基吡咯烷酮、甲基环己烷、N-乙基吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷
8.根据权利要求7所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述有机溶剂与催化剂的质量比为(500-1000)：1。
9.根据权利要求1所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：滤液经过第一次减压蒸馏后从顶部回收有机溶剂，从底部收集丁烯酸粗产品；向丁烯酸粗产品中添加阻聚剂后进行第二次减压蒸馏，即得。
10.根据权利要求9所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述阻聚剂与丁烯酸粗产品的质量比为(1-5)：100000。
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述催化剂包括主催化剂和助催化剂。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述主催化剂和助催化剂的质量比为(8-11)：1。
4.根据权利要求2或3所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述主催化剂选自单金属催化剂、双金属催化剂中的任一种。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述双金属催化剂包括钛基双金属催化剂、钴基双金属催化剂、镍基双金属催化剂、铑基双金属催化剂、钯基双金属催化剂中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求2或3所述的二氧化碳和丙烯合成丁烯酸的方法，其特征在于，所述助催...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建辉，黄永东，邓东琴，
申请(专利权)人：广东新华粤石化集团股份公司，
类型：发明
国别省市：
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