[发明专利]CO2或CO合成草酸和草酸酯及其乙二醇、甲缩醛、乙二醇甲醚的技术路线

说明书

本发明涉及一种根据元素化学的串联取代重排消除反应(简称TSRE反应)这一近期发现的合成反应的模式的规则，设计一条新的CO₂或CO合成草酸以及草酸酯及其乙二醇、甲缩醛和乙二醇甲醚的技术路线或技术途径，采用这一条技术路线或技术途径，能够以CO₂或CO为原料直接法合成草酸或草酸酯或乙二醇甲醚或甲缩醛或乙二醇等产品，与传统的制备这些产品的技术路线相比较，合成条件温和，一般选择在低压常温的条件下，制备成本降低了40％以上，大幅度地降低了水和能源的消耗，更适用于大规模工业化和商业化技术的开发。

背景技术

乙二醇、甲缩醛、草酸等属于超大吨位的石油化工产品，制备这些产品需要大量消耗石油，例如乙二醇，在目前世界上，以石油路线生产的乙二醇超过2000万吨/年，需消耗5000万吨以上原油，随着石油资源的枯竭，这些产品的传统的生产工艺必将逐步淘汰。二氧化碳是一切燃料的最终产物，是地球上取之不尽的碳源，以二氧化碳为主要原料合成乙二醇、草酸、甲缩醛等超大吨位的产品，代表了人类今后生存与发展的方向，其巨大的意义是不言而喻的。

由本申请人发现的TSRE反应的规则推导的CO^-2超氧阴离子中间体已经通过小试得到验证，即在强碱性的化学环境的条件下，CO₂很容易转变成为CO₂^-2离子，在近期的小试中，本申请人又刚刚发现，这种CO₂^-2离子很容易放出一个O自由基后自身迅即二聚结合成为^-O-C-C-O^-的含C-C键的中间体，这一发现，为利用CO₂或CO为原料制备一系列碳2的有机化合物例如乙二醇、草酸等开拓了一条简单易行的新的技术路线或技术途径，也为以CO₂或CO为原料制备乙二醇、草酸酯、甲缩醛等碳2、碳3等有机化合物开拓了相应的技术路线或技术途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种运用由本申请人近期发现的TSRE反应的这一通用型的合成反应模式，以CO₂或CO与水为原料合成草酸和乙二醇等产品；以CO₂或CO与醇为原料合成草酸酯、乙二醇、甲缩醛和乙二醇甲醚产品的技术路线或技术途径，达到大幅度碳减排、节约石油资源、降低制备成本以及大幅度降低水和能源消耗的目的。

1、草酸或草酸钠和乙二醇产品的制备

以CO₂或CO与水为原料合成草酸或草酸钠和乙二醇产品是如下所述的技术路线或技术途径：

以CO₂或CO与醇为原料合成草酸酯和乙二醇产品是如下所述的技术路线或技术途径：

式B中R表示甲基、乙基、丙基、丁基等烷基。

组合CO₂或CO与水或甲醇为原料制备草酸以及草酸酯和乙二醇产品，包括以下次序的几个步骤：

投入计算量的水或无水醇和四甲基氢氧化铵或NaOH或KOH或氢氧化钙或常规的强碱性固体催化剂于高压釜中，启动搅拌，常温下缓缓通入计算量的CO₂或CO气体或它们的各种烟道尾气，控制压力≥1.5MPa，温度0～60℃，保温反应4～48小时，常规脱溶后，静置、过滤、烘干，得草酸或草酸酯固体；如果通入计算量的CO₂或CO与H₂的混合气体，可以直接得到乙二醇产品，CO₂或CO的转化率98％，草酸或草酸酯的收率92％，乙二醇的收率84％。

2、甲缩醛和乙二醇甲醚的制备

2.1、以CO₂或CO与甲醇为原料合成甲缩醛产品是如下所述的技术路线或技术途径：

CO₂+2CH₃OH→CH₃OCH₂OCH₃+O₂    (C)

组合CO₂或CO与甲醇为原料制备甲缩醛产品，包括以下次序的几个步骤：