Способ получения алканоламинов, подходящих для удаления кислых примесей из газообразного потока - RU2016141454A
Код документа: RU2016141454A
Формула
1. Способ получения алканоламина формулы I и/или алканоламина формулы II или их солей:
где
R1 и R2 независимо выбраны из водорода, C1-C8 линейной или разветвленной алкильной группы, С2-С8 линейной или разветвленной алкенильной группы, С3-С8 циклоалкильной группы, С6-С10 арильной группы, 3-10-членной гетероциклической группы, группы полисахарида, полиэтиленоксидной группы, или R1 и R2 вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическую группу, при этом указанные алкильная, алкенильная, циклоалкильная, арильная и гетероциклическая группы являются незамещенными или могут быть замещены одной-тремя группами, выбранными из: C1-C6 алкокси, C2-C8 алкоксиалкокси, С3-С8 циклоалкила, С6-С10 арила, 3-10-членной гетероциклической группы, С7-С10 аралкила, 3-10-членного гетероциклического С1-С4 алкила, -ОН, -СН2СН(ОН)СН2(ОН), -СН(СН2ОН)2, или -NR3R4, причем R3 и R4 независимо выбраны из водорода или C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы;
при этом указанный способ включает следующие стадии:
i) получения глицидола в одном реакционном сосуде по реакции глицерина с диметилкарбонатом при температуре от 100°C до 160°C и при мольном отношении глицерина к диметилкарбонату, равном от 1:4 до 1:10 в присутствии ионной жидкости, являющейся катализатором, имеющим формулу:
[Cat+][X-],
где: [Cat+] обозначает один или более катионов и
[X-] обозначает один или более анионов;
ii) взаимодействия продукта, полученного на стадии i), с амином формулы III
где R1 и R2 имеют то же значение, что и в формулах I и II.
2. Способ по п. 1, в котором мольное отношение глицерина к диметилкарбонату на стадии i) составляет от 1:5 до 1:8.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором реакцию на стадии i) проводят при температуре от 110°C до 140°C.
4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором реакцию на стадии i) проводят при температуре от 115°C до 130°C.
5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором реакцию на стадии i) проводят при температуре от 115°C до 125°C.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором количество катализатора, ионной жидкости, на стадии i) составляет по меньшей мере 5 мол. % в расчете на глицерин.
7. Способ по любому из пп. 1-5, в котором глицидол, образовавшийся на стадии i), реагирует с амином формулы III на стадии ii) без предшествующего выделения его из реакционной смеси.
8. Способ по любому из пп. 1-6, в котором глицидол, образовавшийся на стадии i), выделяют из реакционной смеси до его взаимодействия с амином формулы III на стадии ii).
9. Способ по п. 8, в котором глицидол выделяют из реакционной смеси, используя метод экстракции жидкости жидкостью и, предпочтительно, выделают глицидол в органическую фазу.
10. Способ по п. 9, в котором экстракцию жидкостью поводят при помощи этилацетата и, предпочтительно, выделают глицидол в этилацетат.
11. Способ по п. 8, в котором глицидол выделяют из реакционной смеси, используя азеотропную перегонку.
12. Способ по п. 11, в котором азеотропную перегонку проводят при помощи кумола.
13. Способ по п. 12, в котором смесь глицидол-кумол, полученную при азеотропной перегонке, используют непосредственно для взаимодействия с амином формулы III на стадии ii).
14. Способ по любому из пп. 1-13, в котором для реакции на стадии ii) глицидол добавляют порционно к амину формулы III.
15. Способ по п. 14, в котором для реакции на стадии ii) глицидол добавляют по каплям к амину формулы III.
16. Способ по любому из пп. 1-15, в котором реакцию на стадии ii) проводят при температуре от 10°C до 100°C.
17. Способ по любому из пп. 1-16, в котором реакцию на стадии ii) проводят при температуре от 30°C до 70°C.
18. Способ по любому из пп. 1-17, в котором реакцию на стадии ii) проводят при температуре от 40°C до 60°C, например, при 50°C.
19. Способ по любому из пп. 1-18, включающий также выделение алканоламина формулы I и/или II из смеси продуктов, полученных на стадии ii).
20. Способ по п. 19, в котором алканоламин формулы I и/или II выделяют путем перегонки.
21. Способ по любому из пп. 1-20, в котором R1 и R2 независимо выбраны из водорода, C1-C8 линейной или разветвленной алкильной группы, C2-C8 линейной или разветвленной алкенильной группы, С3-С8 циклоалкильной группы, С6-С10 арильной группы, 3-10-членной гетероциклической группы, или R1 и R2 вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическую группу, при этом указанные алкильная, алкенильная, циклоалкильная, арильная группы и гетероциклические группы являются незамещенными или могут быть замещены одной-тремя группами, выбранными из: C1-C6 алкокси, С2-С8 алкоксиалкокси, С3-С8 циклоалкила, С6-С10 арила, 3-10-членной гетероциклической группы, С7-С10 аралкила, 3-10 членного гетероциклического-C1-C4 алкила, -ОН, -СН2СН(ОН)СН2(ОН), -СН(СН2ОН)2 или -NR3R4, где R3 и R4 независимо выбраны из водорода или C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы.
22. Способ по любому из пп. 1-21, в котором R1 и R2 независимо выбраны из водорода, C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы, С3-С6 циклоалкильной группы, С6-С10 арильной группы, 3-8-членной гетероциклической группы, или R1 и R2 вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическую группу, при этом указанные алкильная, циклоалкильная, арильная группы и гетероциклические группы, являются незамещенными или могут быть замещены одной-тремя группами, выбранными из: C1-C6 алкокси, С2-С8 алкоксиалкокси, С3-С6 циклоалкила, С6-С10 арила, 3-8-членной гетероциклической группы, С7-С10 аралкила, 3-10 членного гетероциклического-C1-C4 алкила, -ОН, -СН2СН(ОН)СН2(ОН), -СН(СН2ОН)2, или -NRyRz, где Ry и Rz независимо выбраны из водорода или C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы.
23. Способ по любому из пп. 1-22, в котором R1 и R2 независимо выбраны из водорода, C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы, С3-С6 циклоалкильной группы, С6-С10 арильной группы, 3-8-членной гетероциклической группы, или R1 и R2вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическую группу, при этом указанные алкильная, циклоалкильная, арильная группы и гетероциклические группы, являются незамещенными или могут быть замещены одной-тремя группами, выбранными из: C1-C6 алкокси, С2-С8 алкоксиалкокси, С3-С6 циклоалкила, С6-С10 арила, 3-8-членной гетероциклической группы, -ОН, -CH2CH(OH)CH2(OH), -CH(CH2OH)2, или -NRyRz, где Ry и Rz независимо выбраны из водорода или C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы.
24. Способ по любому из пп. 1-23, в котором R1 и R2 независимо выбраны из водорода, C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы, или R1 и R2 вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическую группу, при этом указанные алкильная или гетероциклическая группа, являются незамещенными или могут быть замещены одной-тремя группами, выбранными из: C1-C6 алкокси, С2-С8 алкоксиалкокси, С3-С6 циклоалкила, С6-С10 арила, 3-8-членной гетероциклической группы, -ОН, -СН2СН(ОН)СН2(ОН), -СН(СН2ОН)2, или -NRyRz, где Ry и Rz независимо выбраны из водорода или C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы.
25. Способ по любому из пп. 1-24, в котором R1 и R2 независимо выбраны из водорода, C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы, при этом указанная алкильная группа является незамещенной или может быть замещена одной-тремя группами, выбранными из: С3-С6 циклоалкила, С6-С10 арила, -ОН и -NRyRz, где Ry и Rz независимо выбраны из водорода или C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы.
26. Способ по любому из пп. 1-25, в котором R1 и R2 независимо выбраны из водорода, C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы, при этом указанная алкильная группа является незамещенной или может быть замещена одной-тремя группами, выбранными из: -ОН и -NRyRz, где Ry и Rz независимо выбраны из водорода или C1-C6 линейной или разветвленной алкильной группы.
27. Способ по любому из пп. 1-20, в котором R1 выбран из группы полисахарида или полиэтиленоксидной группы.
28. Способ по п. 27, в котором R1 выбран из группы полисахарида хитозана.
29. Способ по любому из пп. 1-28, в котором [Cat+] представляет собой катион, выбранный из катионов аммония, бензимидазола, бензофурана, бензотиофена, бензотриазола, боролия, циннолиния, диазабициклодецения, диазабициклононения, 1,4-диазабицикло[2.2.2]октения, диазабициклоундецения, дитиазолия, фурания, гуанидиния, имидазолия, индазолия, индолиния, индолия, морфолиния, оксаборолия, оксафосфолия, оксазиния, оксазолия, изооксазолия, оксотиазолия, фосфолия, фосфония, фталазиния, пиперазиния, пиперидиния, пирания, пиразиния, пиразолия, пиридазиния, пиридиния, пиримидиния, пирролидиния, пирролия, хиназолиния, хинолиния, изохинолиния, хиноксалиния, хинуклидиния, селеназолия, сульфония, тетразолия, тиадиазолия, изотиадиазолия, тиазиния, тиазолия, изотиазолия, тиофения, тиурония, триазиния, триазолия, изотриазолия и урония.
30. Способ по любому из пп. 1-29, в котором [Cat+] представляет собой ациклический катион, выбранный из:
[N(Ra)(Rb)(Rc)(Rd)]+, [P(Ra)(Rb)(Rc)(Rd)]+ и [S(Ra)(Rb)(Rc)]+,
где
Ra, Rb, Rc и Rd каждый независимо выбран из C1-C15 линейной или разветвленной алкильной группы, С3-С6 циклоалкильной группы, С6-C10 арильной группы; и где указанные алкильная, циклоалкильная или арильная группы являются незамещенными или могут быть замещены одной-тремя группами, выбранными из: C1-C6 алкокси, С2-С12 алкоксиалкокси, С3-С8 циклоалкила, С6-С10 арила, С7-С10 алкарила, С7-С10 аралкила, -CN, -ОН, -SH, -NO2, -CO2Rx, -OC(O)Rx, -C(O)Rx, -C(S)Rx, -CS2Rx, -SC(S)Rx, -S(O)(C1-C6)алкила, -S(O)O(С1-С6)алкила, -OS(O)(С1-С6)алкила, -S(С1-С6)алкила, -S-S(С1-С6алкила), -NRxC(O)NRyRz, -NRxC(O)ORy, -OC(O)NRyRz, -NRxC(S)ORy, -OC(S)NRyRz, -NRxC(S)SRy, -SC(S)NRyRz, -NRxC(S)NRyRz, -C(O)NRyRz, -C(S)NRyRz, -NRyRz или гетероциклической группы, при этом Rx, Ry и Rz независимо выбраны из водорода или C1-C6 алкила.
31. Способ по любому из пп. 1-30, в котором [Cat+] представляет собой ароматический гетероциклический катион, выбранный из: катионов бензимидазолия, бензофурания, бензотиофения, бензотриазолия, циннолиния, диазабициклодецения, диазабициклононения, диазабициклоундецения, дитиазолия, имидазолия, индазолия, индолиния, индолия, оксазиния, оксазолия, изооксазолия, оксатиазолия, фталазиния, пиразиния, пиразолия, пиридазиния, пиридиния, пиримидиния, хиназолиния, хинолиния, изохинолиния, хиноксалиния, тетразолия, тиадиазолия, изотиадиазолия, тиазиния, тиазолия, изотиазолия, триазиния, триазолия и изотриазолия.
32. Способ по любому из пп. 1-31, в котором [Cat+] представляет собой насыщенный гетероциклический катион, выбранный из: циклического аммония, 1,4-диазабицикло[2.2.2]октания, морфолиния, циклического фосфония, пиперазиния, пиперидиния, хинуклидиния и циклического сульфония.
33. Способ по п. 32, в котором [Cat+] представляет собой насыщенный гетероциклический катион, имеющий формулу:
34. Способ по любому из пп, 1-33, в котором [X-] представляет собой один или более анионов, выбранных из анионов гидроксидов, галидов, полностью галогензамещенных соединений, псевдогалидов, сульфатов, сульфитов, сульфонатов, сульфонимидов, фосфатов, фосфитов, фосфонатов, метидов (метальных соединений металлов), боратов, карбоксилатов, азолатов, карбонатов, карбаматов, тиофосфатов, тиокарбоксилатов, тиокарбаматов, тиокарбонатов, ксантатов, тиосульфонатов, тиосульфатов, нитратов, нитритов, перхлоратов, галоидных соединений металлов, аминокислот и боратов.
35. Способ по любому из пп. 1-34, в котором [X-] представляет собой анион, выбранный из [СО3]2-, [НСО3]-, [МеСО3]-, [ОН]- и [SH]-.
36. Способ по любому из пп. 1-28, в котором ионная жидкость представляет собой трибутилметиламмония метилкарбонат.
37. Способ по любому из пп. 1-28, в котором ионная жидкость представляет собой 1-бутил-1-метилпирролидиния метилкарбонат.
38. Способ по любому из пп. 1-28, в котором ионная жидкость представляет собой тетраметиламмония гидроксид.
39. Способ по любому из пп. 1-38, включающий также стадии:
iii) контактирования газообразного потока, содержащего СО2 и/или H2S, с алканоламином формулы I и/или алканоламином формулы II, или с их солями, полученными на стадии ii); и
iv) получения обработанного газообразного потока, имеющего пониженное содержание СО2 и/или H2S по сравнению с газообразным потоком, содержащим СО2 и/или H2S со стадии iii).
40. Способ по п. 39, в котором алканоламин формулы I и/или II получают в виде раствора.
41. Способ по п. 40, в котором общее количество алканоламина формулы I и/или II в растворе составляет от 20% до 70% по весу.
42. Способ по п. 40 или 41, в котором общее количество алканоламина формулы I и/или II в растворе составляет от 30% до 60% по весу, например, 40% по весу.
43. Способ по пп. 40-42, в котором раствор является водным.
44. Способ по п. 39, в котором алканоламин получают на носителе.
45. Способ по п. 44, в котором носитель является носителем на основе мембраны.
46. Способ по п. 45, в котором носитель является носителем на основе полиэфирсульфона.
47. Способ по любому из пп. 39-46, в котором стадию контактирования iii) осуществляют при температуре от 10 до 80°C.
48. Способ по любому из пп. 39-47, в котором стадию контактирования iii) осуществляют при температуре от 20 до 60°C.
49. Способ по любому из пп. 39-48, в котором стадию контактирования iii) осуществляют при температуре от 10 до 80°C.
50. Способ по любому из пп. 39-49, в котором стадию контактирования iii) осуществляют при давлении от 100 до 2000 кПа.
51. Способ по любому из пп. 39-50, в котором стадию контактирования iii) осуществляют при давлении от 200 до 1000 кПа.
52. Способ по любому из пп. 39-51, в котором стадию контактирования iii) осуществляют при давлении 500 кПа.
53. Способ по любому из пп. 39-52, включающий также выделение СО2 и/или H2S, абсорбированных алканоламином формулы I и/или II на стадии контактирования iii), при пониженном давлении.
54. Способ по любому из пп. 39-53, включающий также выделение СО2 и/или H2S, абсорбированных алканоламином формулы I и/или II на стадии контактирования iii), путем отгонки паром.
55. Применение алканоламина формулы I и/или II, полученного способом по любому из предыдущих пунктов, для удаления СО2 и/или H2S из газообразного потока, содержащего СО2 и/или H2S.
56. Применение по п. 55, где газообразный поток представляет собой газ, содержащий метан.
57. Применение по п. 55 или 56, где газообразный поток представляет собой природный газ.
58. Применение по п. 55, где газообразный поток представляет собой поток биогаза.
59. Применение по п. 55, где газообразный поток представляет собой поток дымовых газов.
60. Применение по п. 55, где газообразный поток представляет собой газовые дыхательные смеси в системах жизнеобеспечения.
