由异丁烯产生2,5-二甲基己烯的方法_2

文档序号:9264394阅读:来源:国知局
汰,异丁烯目前是较高供应的。作为选择,未充分使用的异丁烷可使用催化脱氢技术转化 成异丁烯,如例如US7, 439, 409所述,将其并入本文中。另外,生物衍生的异丁醇正投入市 场,从而借助脱水得到另一潜在的异丁烯来源。
[0027] 异丁醇可通过在催化剂如水滑石(Carlini等人,"甲醇与正丙醇在基于由不同金 属化合物部分取代的Mg-Al混合氧化物的非均相双官能催化剂下的格尔伯特缩合",J. MOL CATAL.A 2005,232,13-20)或者亚铬酸铜和甲醇钠(Carlini等人,"异丁醇借助格尔伯特 反应的选择性合成部分1.使用铜基催化体系的甲醇/正丙醇缩合",J. MOL. CATAL. A 2002, 184,273-280)的存在下使用格尔伯特反应将甲醇、乙醇或丙醇转化而来自传统碳来源如合 成气。异丁醇可来自可再生来源如生物衍生来源或水合异丁醇。
[0028] 可再生来源包括但不限于葡萄糖、蔗糖、果糖、单糖、寡糖、多糖及其混合物的可再 生碳源的发酵,甲醇、乙醇、丙醇及其组合的可再生碳源向异丁醇的转化以及这些来源的混 合物。可再生碳源为可在短时间内生长、收获和再植的那些碳来源,不同于耗费数百万年形 成的石油。其实例包括但不限于柳枝稷(switch grass)、玉米、甘鹿和麻风树。
[0029] 反应可在溶剂的存在下进行。合适的溶剂包括但不限于异丁醇和氯化溶剂或其组 合。氯化溶剂为在反应温度下为液体且仅具有c、Cl和/或H原子存在的有机化合物。
[0030] 将异丁烯和异丁醇在钌催化剂下进料可得到高2, 5-二甲基己-2-烯选择性。反 应可具有大于1%,或者大于5%,或者大于10%,或者大于15%,或者大于20%,或者大于 25 %,或者大于50 %,或者大于75 %,或者大于80 %,或者大于85 %,或者大于90 %,或者大 于95%的2, 5-二甲基己-2-烯反应性。
[0031] 由异丁烯和异丁醇制备对二甲苯的方法阐述于图5中。异丁烯和异丁醇如上所述 反应以形成2, 5-二甲基己-2-烯,然后使其经受催化重整方法以形成对二甲苯。
[0032] 催化重整方法使用包含载体上载VIII族贵金属的催化剂以将2, 5-二甲基 己-2-烯转化成对二甲苯。合适的操作条件包括IOOkPa至1.0 MPa (绝对)或100-500kPa 的压力或者300kPa以下的压力。任选将游离氢以足以相当于0. 1-10摩尔氢气每摩尔烃原 料的比的量供入方法中。"游离氢"意指不与烃或其它化合物组合的分子H2。优选,反应在 不存在加入的卤素下进行。催化剂的体积相当于0.5-4(?!^1的液时空速。操作温度通常 为260-600°C。温度选择受产物目标影响,其中较高的温度影响较高的原料至芳烃的转化 率。原料中的烃类型也影响温度选择,因为环烷烃在重整催化剂的第一部分下很大程度地 脱氢,其中由于反应的吸热,原料伴随着整个第一催化剂床的温度的急剧下降而接触。温度 通常在各操作阶段期间缓慢地提高以补偿不可避免的催化剂减活。
[0033] 对二甲苯形成一种或多种2, 5-二甲基己烯的重量%选择性可以为大于50%, 或者大于55 %,或者大于60 %,或者大于65 %,或者大于70 %,或者大于75 %,或者大于 75%,或者大于80%。
[0034] 重整方法可在包含一个反应器的反应区中或者在具有本领域中已知用于调节各 反应器的入口温度的供应的多个反应器中进行。进料可在各反应器中的每一个中以向上 流、向下游或径向流模式接触催化剂体系。由于优选的重整方法在较低的压力下操作,径向 流反应器中的低压降有利于径向流模式。由于主要脱氢环化和脱氢反应是吸热的,反应器 部分通常包含两个或更多个反应器,其中反应器之间具有中间加热以补偿反应的吸热并保 持脱氢环化条件。
[0035] 使用本领域中已知的技术和设备,富芳烃流出物通常通过冷却区进入分离区中。 在分离区(其通常保持在〇-65°C下)中,将富氢气体与液相分离。然后可使所得富氢料流 再循环通过合适的压缩工具返回第一重整区中。通常将来自分离区的液相取出并在分馏系 统中加工以调整轻质烃的浓度并产生含芳烃重整物产物。
[0036] 反应器部分通常与本领域技术人员已知的催化剂再生选择联合,例如:(1)包含 固定床反应器的半再生装置,其通过提高温度而保持操作严苛性,最终关闭该装置以便催 化剂再生和再活化;(2)摆动反应器装置,其中当催化剂变得减活时,各固定床反应器通过 歧管装置连续地分离,并且分离的反应器中的催化剂再生且再活化,同时其它反应器保持 运行;(3)从移动床反应器中取出的催化剂连续再生,同时再活化且再活化的催化剂取代, 通过在几天的再生循环中保持高催化剂活性而容许较高的操作严苛性;或者(4)在相同装 置中具有半再生和连续再生供应的混杂系统。
[0037] 重整催化剂通常包含载体上的金属。载体可包括如无机氧化物或分子筛,和,其中 多孔材料与粘合剂的重量比为1:99-99:1。该重量比优选为1:9-9:1。
[0038] 金属优选为一种或多种VIII族贵金属,包括钼、铱、铭和钮。VIII族贵金属可作为 化合物如氧化物、硫化物、卤化物或卤氧化物与复合物的其它成分中的一种或多种化学组 合或者作为元素金属存在于最终催化复合物中。当基本所有金属以元素状态存在时,可得 到较好的结果。VIII族贵金属组分可以以任何催化有效量存在于最终催化剂复合物中,但 优选较小的量。通常,催化剂包含基于催化剂的总重量为0.01-2重量%的量的金属。催化 剂还可包含来自IIIA族或IVA族的促进剂元素。这些金属包括镓、锗、铟、锡、铊和铅。
[0039] 用于载体的无机氧化物包括但不限于氧化铝、氧化镁、二氧化钛、氧化锆、氧化铬、 氧化锌、氧化钍、氧化硼、陶瓷、瓷、矾土、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、碳化硅、粘土、结晶 沸石铝硅酸盐及其混合物。多孔材料和粘合剂是本领域中已知的,在此处不详细呈现。
[0040] 在一个实施方案中,VIII族贵金属负载在结合分子筛上。合适的分子筛通常具有 6人或者更大的最大自由通道直径或"孔径大小",优选具有7-8Λ的适度大孔径大小。这 类分子筛包括由 IUPAC Commission on Zeolite Nomenclature 称为 AFI、BEA、ERI、FAU、 FER、LTL或MWW结构类型的那些。沸石通常与粘合剂组合以提供用于本发明催化剂颗粒中 的方便形式。
[0041] VIII族贵金属组分可以以任何合适的方式,例如共沉淀、离子交换或浸渍结合到 多孔载体材料中。
[0042] 重整催化剂可包含卤素组分。任选卤素组分可以为氟、氯、溴、碘或其混合物。任 选卤素组分通常以与无机氧化物载体的组合状态存在,优选良好分布于整个催化剂中,并 且可包含基于元素计算,最终催化剂的多于〇. 2至15质量%。
[0043] 高2, 5-二甲基己-2-烯选择性提供形成对二甲苯的新的经济上有吸引力的路径。 另外,如果异丁烯和异丁醇衍生自可再生来源,则对二甲苯可由完全可再生来源制备。
[0044] 尽管在本发明的先前详细说明中提出了至少一个示例实施方案,但应当理解存在 大量变化方案。还应当理解一个或多个示例实施方案仅为实例,且不意欲以任何方式限制 本发明的范围、应用或构型。而是,先前详细说明提供给本领域技术人员执行本发明示例实 施方案的方便路线图。应当理解可不偏离如所附权利要求书所述本发明范围而做出对示例 实施方案中所述元素的功能和配置的各种改变。 实施例
[0045] 除非另外指出,所有反应和操作在队气氛下使用标准Schlenk和高真空管线技 术,或者在惰性气氛手套箱(N2)中在环境温度下进行。
[0046] 1H^3C (1HK31PUHi NMR 光谱分别在 500、125 和 202MHz 下在 Bruker 500MHz Avance III分光计上记录。所有NMR化学位移作为S以份每百万份(ppm)报告。所有NMR光谱在 室温下获得。1H NMR光谱以残余质子化溶剂为基准,且化学位移在低磁场(downfield)以份 每百万份由四甲基硅烷报告。31P1?} NMR光谱相对于85 % H3PO4作为外部标准报告。13C1?} NMR光谱以溶剂为基准。
[0047] 除非另外指出,试剂从商业供应商购得并且不进一步提纯而使用。在使用以前将 溶剂通过用氮气喷射而脱气。二氯甲烷通过用5%碳酸氢钠溶液洗涤,其后用等体积的蒸馏 水洗涤而提纯。在分离以后,将二氯甲烷经无水MgSO4干燥,过滤并经活化3A分子筛(10% m/v)干燥。然后将二氯甲烷通过用氮气喷射40分钟而脱气,然后储存在氮气下。
[0048] 所有 GC 数据在 Agilent 7890A 上使用 50mX200 ymX0· 5μπι PONA 柱获得。将 氢气流速保持恒定在I. lmL/min。初始烘箱温度为50°C而不具有保持时间,然后以KTC / 分钟跃升至ll〇°C,然后立即以20°C /分钟跃升至300°C并在300°C下保持5分钟。典型 的停留时间(分钟)为:2· 71 (异丁烯)、4· 00 (异丁醇)、5· 25 (2, 4, 4-三甲基戊-1-烯)、 5. 44 (2, 4, 4-三甲基戊-2-烯)、5. 97 (2, 5-二甲基己-2-烯)和9. 22 (正癸烷),并且通过 将已知的化合物注射在GC上而测定。产物使用正癸烷作为内标以及使用有效碳数而量化, 如 Scanlon,;Willis,D. E.,CHROMATOGR. SCL 1985,23,333 中所报告的。含氧化合 物通过GC/MS确定。对于通过GC/MS确定的含氧化合物,量化基于GC色谱,其中使用FID 检测器连同有效碳数。关于指定氧合化合物的典型停留时间(分钟)为:2_甲基-1,1-双 (2-甲基丙氧基)丙烷(10. 41)、1-叔丁氧基-2-甲基丙烷(5. 81)和2-甲基丙酸2-甲基丙 酯(7. 92)。选择性由%异丁醇转化率并通过测定构成给定产物的异丁醇单元数而测定。例 如,产物2, 5-二甲基己-2-烯包含1个异丁醇,产物2-甲基-1,1-双(2-甲基丙氧
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