用于生产丁醇的催化剂和方法
【专利说明】用于生产丁醇的催化剂和方法
[0001] 优先权要求
[0002] 本申请要求2012年12月19日提交的美国申请号13/719,870的优先权。该申请 的全部内容以引用方式并入本文。
[0003] 本发明领域
[0004] 本发明大体上涉及由乙醇制备更高分子量醇的方法，并且特别涉及将乙醇催化转 化成丁醇。
[0005] 本发明【背景技术】
[0006] 已经就用于生产丁醇的经济上有活力的方法进行了研宄。与乙醇相似，丁醇可以 是对油的依赖的可能的解决方案，因为这两者都可以用作内燃机中的燃料。事实上，归因于 更长的烃链和非极性特征，丁醇可以是比乙醇更好的燃料选项，因为丁醇比乙醇更类似于 汽油。此外，丁醇可以用于生产药物、聚合物、硝棉塑料、除草剂酯和黄原酸丁酯。丁醇也可 以作为溶剂用于提取精油或作为香水中的成分；作为抗生素、激素和维生素生产中的提取 剂；作为溶剂用于漆料、涂料、天然树脂、树胶、合成树脂、生物碱和樟脑。丁醇的其它应用包 括作为纺织品中的溶胀剂；作为突破（break)流体、清洁配制剂、脱脂剂和驱虫剂的组分； 和作为矿石浮选剂和木材处理系统的组分。
[0007] 工业上，通常在铑系均相催化剂的存在下由石油化学原料丙烯生产丁醇。在该工 艺过程中，将丙烯加氢甲酰基化成丁醛，并且然后将丁醛加氢成产物丁醇。然而，归因于波 动的天然气和原油价格，使用该方法生产丁醇的成本也变得更不可预测和显著。
[0008] 已知，丁醇可以通过在碱性催化剂上在高温下使用Guerbet反应由乙醇缩合来制 备。经由Guerbet反应将乙醇转化成丁醇的反应机理包括四步骤的序列，如反应路线1中 所示。在第一步骤中，乙醇氧化成中间体乙醛并且两个中间体乙醛经历羟醛缩合反应以形 成巴豆醛，其经由加氢还原成丁醇。参见，例如，J. Logsdon in Kirk-othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley and Sons, Inc. , New York, 2001 ；J. Mol. Catal. A ： Chem.，2004, 212, p. 65 ;和 J. Org. Chem.，2006, 71，p. 8306〇
【主权项】
1. 用于将醇转化成更高级的醇的催化剂，所述催化剂包含： 至少一种碱金属，优选以0.1 wt. % -30wt. %的量存在，其选自锂、钠、钾、铷、铯和纺， 优选选自锂、钾和铯； 至少第二金属，优选以〇. Olwt. % _20wt. %的量存在，其选自钮、钼、铜、镍和钴，优选 选自钮和铜；和 选自A1203、Zr02、MgO、TiO 2、沸石、ZnO及其混合物的载体。
2. 权利要求1的催化剂，其中所述载体以60wt. % -99. 99wt. %的量存在。
3. 权利要求1的催化剂，其中所述催化剂选自锂/铜、锂/钯、铜/锂和钾/铜。
4. 权利要求1的催化剂，其中所述催化剂进一步包含选自铍、镁、钙、锶、钡和镭的碱土 金属。
5. 权利要求1的催化剂，其中所示催化剂进一步包含锗。
6. 用于将醇转化成更高级的醇的催化剂，所述催化剂包含： 载体，其选自Al203、Zr02、MgCKTiO 2、沸石、ZnO及其混合物； 第一层，其包含选自锂、钠、钾、铷、铯和纺的至少一种碱金属；和 第二层，其包含选自钯、铂、铜、镍和钴的至少第二金属。
7. 权利要求6的催化剂，其中所述催化剂包含0. l-30wt. %的至少一种碱金属和 0. 01-20wt. %的至少一种金属。
8. 用于生产丁醇的方法，所以方法包括以下步骤： 在反应器中的催化剂之上进料包含乙醇的气态物流以形成丁醇，其中所述催化剂包含 至少一种碱金属，其选自锂、钠、钾、铷、铯和纺； 至少第二金属，其选自钯、铂、铜、镍和钴；和 载体，其选自A1203、Zr02、MgO、TiO 2、沸石、ZnO及其混合物。
9. 根据权利要求8的方法，其中所述反应器在200 °C -500 °C的温度和/或 100kPa-20, OOOkPa的压力下操作。
10. 根据权利要求8的方法，其中乙醇转化率为至少20%。
11. 根据权利要求8的方法，其中丁醇选择性为至少30%。
12. 根据权利要求8的方法，其中乙烯选择性小于10%。
13. 根据权利要求8的方法，其中二乙基醚选择性小于10%。
14. 根据权利要求8的方法，其中所述至少一种碱金属以0.1 wt. %-20wt. %的量存在， 所述至少第二金属以〇. Olwt. % _20wt. %的量存在并且所述载体以60wt. % -99. 89wt. % 的量存在。
15. 根据权利要求8的方法，其中所述气态物流基本上不含氢。
【专利摘要】公开了用于将乙醇转化成更高级的醇(例如丁醇)的催化剂组合物。催化剂组合物包含至少一种碱金属、至少第二金属和载体。第二金属选自钯、铂、铜、镍和钴。载体选自Al2O3、ZrO2、MgO、TiO2、沸石、ZnO及其混合物。
【IPC分类】B01J23-62, C07C31-12, B01J23-835, B01J37-02, C07C29-00, B01J23-58, B01J23-78
【公开号】CN104870090
【申请号】CN201380066301
【发明人】C·张, K·巴雷特, V·J·约翰斯顿
【申请人】国际人造丝公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2013年12月18日
【公告号】US9024090, US20140171695, WO2014100132A1