用于生产丁醇的涂覆的水滑石催化剂和方法
【专利说明】用于生产丁醇的涂覆的水滑石催化剂和方法
[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13/719,857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. 用于生产催化剂组合物的方法，所述催化剂组合物用于将醇转化成更高级的醇，该 方法包括： 用一种或多种金属前体涂覆水滑石，优选在水滑石表面上，以形成含有金属的水滑石， 其中所述一种或多种金属前体包含选自以下的一种或多种金属：镁、铝、镓、锗、锡、铅、铜和 其它过渡金属，所述一种或多种金属优选选自镁、铝、镓、锗、锡、钯和铜；和 煅烧所述含有金属的水滑石以形成催化剂组合物。
2. 根据权利要求1的方法，其进一步包括用一种或多种次级金属前体涂覆水滑石，其 中所述一种或多种次级金属前体包含选自锂、钠、钾、铷、铯、纺、镁、钙、锶和钡的金属。
3. 根据权利要求1的方法，其中所述一种或多种金属前体选自金属氧化物、金属硝酸 盐、金属乙酸盐、金属草酸盐和金属乙酰丙酮酸盐。
4. 根据权利要求1的方法，其中涂覆步骤包括混合和研磨所述一种或多种金属前体与 所述水滑石，以形成含有金属的水滑石。
5. 根据权利要求4的方法，其进一步包括以下步骤：在压力下，优选在 10, 000N-500, OOON的压力下，压制所述含有金属的水滑石，以形成催化剂。
6. 根据权利要求1的方法，其中涂覆步骤包括用所述一种或多种金属前体浸渍水滑 石。
7. 根据权利要求1的方法，其中煅烧步骤在10°C -150°C的第一温度和300°C -900°C的 第二温度下进行。
8. 催化剂组合物，所述催化剂组合物用于将醇转化成根据权利要求1的方法生产的更 高级的醇。
9. 权利要求8的催化剂组合物，其中所述催化剂包含70wt. % -99. 9wt. %的水滑石和 0? Iwt. % _30wt. % 的金属。
10. 权利要求8的催化剂组合物，其中所述催化剂具有下式： HT-M, 其中 HT 为 Mg6Al2CO3 (OH) 16 ? 4 (H2O)，和 其中M为选自以下的一种或多种金属：镁、铝、镓、锗、锡、铅、铜和其它过渡金属，优选 选自镓，锗、锡、钯、镁/铜、镁/钯和镁/铝/铜。
11. 用于生产更高级的醇的方法，所述方法包括以下步骤： 在反应器中的催化剂组合物之上进料包含乙醇的气态物流以形成丁醇，其中所述催化 剂组合物包含用一种或多种金属涂覆的水滑石，其中所述一种或多种金属选自镁、铝、镓、 锗、锡、铅、铜和其它过渡金属，优选选自镁、铝、镓、锗、锡、钯和铜。
12. 根据权利要求11的方法，其中乙醇转化率为至少28 %和/或丁醇选择性为至少 30%〇
13. 根据权利要求11的方法，其中所述催化剂包含70wt. % -99. 9wt. %的水滑石和 0? Olwt. % _30wt. %的金属。
14. 根据权利要求11的方法，其中所述催化剂具有下式： HT-M，其中M选自镓、锗、锡、钯、镁/铜、镁/钯和镁/铝/铜。
15. 用于将醇转化成更高级的醇的催化剂组合物，其中所述催化剂具有下式： HT-Ma-M ' b-M"c-Ad， 其中 HT 为 Mg6Al2CO3 (OH) 16 ? 4 (H2O); M为镓、锗、锡、钯或镁； M'为镁、错或铜；和 M"为铝或铜，条件是M、M'和M"不相同； A为锂、钠、钾、铷、铯或纺； a 为 0? 001-1， b 为 0-2， c为0-2 ;和 d 为 0-2， 优选其中M、M'、M"、A或其组合涂覆在HT上。
【专利摘要】公开了将乙醇转化成更高级的醇(例如丁醇)的催化剂组合物。催化剂组合物包含金属涂覆的水滑石及其制备方法。
【IPC分类】B01J23-08, C07C31-08, B01J20-30, B01J23-78, B01J37-00, B01J23-00, B01J37-04, B01J37-02, C07C31-12, B01J23-14, B01J27-236, B01J23-58, B01J23-72, C07C29-34, B01J23-44, B01J37-08
【公开号】CN104870091
【申请号】CN201380066305
【发明人】C·张, M·博利克, H·魏纳
【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】US20140171693, WO2014100131A1