[發(fā)明專利]改良的氫化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980107315.3
• 申請(qǐng)日: 2009-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN101970389A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴維·C·莫爾燦;肯尼思·A·伯戴特;威廉·L·吉布森;卡雷爾·J·克里爾;詹姆斯·E·麥克里特;因德里希·馬瑟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陶氏環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): C07C29/60
• 分類號(hào): C07C29/60
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 吳小明

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明提供改良的氫化方法。更具體地，在本發(fā)明的氫化方法中，利用非水性溶劑控制反應(yīng)器中的熱量。通過由此最小化添加至該方法中的水，催化劑活性和反應(yīng)特異性提高。理想地，使用反應(yīng)產(chǎn)物，或具有最少數(shù)量羥基的溶劑，以使得可以進(jìn)一步最小化或避免副產(chǎn)物的形成。

背景

氫化反應(yīng)典型地是高放熱的，并且由此，必須注意控制反應(yīng)溫度，從而維持適當(dāng)反應(yīng)條件并獲得所需反應(yīng)產(chǎn)物。在商業(yè)規(guī)模上，這可以典型地通過利用促進(jìn)除熱的反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)。管狀反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器和有外套的攪拌罐是被設(shè)計(jì)為容許冷凍劑循環(huán)，典型地在反應(yīng)器外部夾套中循環(huán)的反應(yīng)器的全部實(shí)例。雖然在熱量控制方面很有效，但是這些中的每一種均需要消耗另外的資源，從而維持反應(yīng)器內(nèi)的等溫條件。

還可以使用溶劑來控制由放熱氫化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，且具體地，為了該目的已經(jīng)使用了水。然而，向該反應(yīng)添加水可以是不受歡迎的，因?yàn)樗湫偷乇仨毐怀ヒ蕴峁┛缮逃玫慕K產(chǎn)物，從而增加該方法的成本和時(shí)間。另外，外來的水可以降低該反應(yīng)中需要使用的任意催化劑的活性，在一些情形中，甚至可以促進(jìn)催化劑降解，并可以實(shí)際上減慢反應(yīng)時(shí)間。

一個(gè)在商業(yè)上重要的氫化反應(yīng)實(shí)例涉及甘油的轉(zhuǎn)化，從而提供二醇類分布，包括，例如1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-乙二醇等。在轉(zhuǎn)化過程中，將甘油和氫或含氫氣體在存在催化劑，最典型地，含銅催化劑的條件下，加熱至反應(yīng)溫度。不幸的是，該轉(zhuǎn)化過程不能提供最理想的生產(chǎn)率。

首先，低活性和不良的催化劑壽命可限制常規(guī)催化劑用于該具體氫化反應(yīng)的生產(chǎn)率。而且，并且盡管例如，1，2-丙二醇可能是所需的終產(chǎn)物，但是其他二醇類，諸如1，3-丙二醇，1，2-乙二醇和其他副產(chǎn)物的形成在某些反應(yīng)條件下，諸如溫度變化大、存在過量水、一些常規(guī)含銅催化劑的低選擇性或使用低級(jí)反應(yīng)物等的條件下，可以增加。通過調(diào)節(jié)一種或多種反應(yīng)條件，可以影響反應(yīng)選擇性，從而有利于具體產(chǎn)物的產(chǎn)生，或不利于副產(chǎn)物的產(chǎn)生，但是這樣的調(diào)節(jié)典型地伴隨花費(fèi)。而且，不太理想的二醇類和/或典型的反應(yīng)副產(chǎn)物，例如己二醇和丙二醇丙酸酯，可以很難(如果不是不可能)通過蒸餾技術(shù)除去。

于是理想地，應(yīng)該提供改良的氫化方法，在該方法中熱量可以在不添加大量水的條件下得到充分控制。有效的熱量控制應(yīng)該防止催化劑活性或選擇性的顯著降低。如果該方法通過生產(chǎn)性利用由其產(chǎn)生的反應(yīng)能量而在經(jīng)濟(jì)上可行，或甚至有利，則可以觀察到進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。該方法對(duì)于多種級(jí)別的起始材料的適用性將進(jìn)一步提高其商業(yè)重要性，因?yàn)閷⒗帽仍摲椒ㄖ谐Ｒ?guī)使用的催化劑具有更長(zhǎng)壽命并能夠?qū)λ璺磻?yīng)產(chǎn)物表現(xiàn)出更高活性和/或選擇性的催化劑。

發(fā)明概述

本發(fā)明提供達(dá)到或超越這些預(yù)期的改良的氫化方法。本發(fā)明的方法在不加入大量水的條件下提供有效的熱量控制。因?yàn)闊岬玫接行Э刂疲钥梢允褂媒^熱反應(yīng)器和/或該方法可以基本連續(xù)執(zhí)行。還最優(yōu)化了催化劑生產(chǎn)率，從而使得反應(yīng)速率和選擇性不受損害。因?yàn)樽钚』碑a(chǎn)物的形成，和避免使用大量水，所以本方法得到簡(jiǎn)化。其他成本節(jié)省可以通過生產(chǎn)性利用由氫化方法生成的反應(yīng)熱提供，從而進(jìn)一步減少任何由該方法生成的水。

更具體地，且于是在第一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供改良的氫化方法。該方法提供將非水性溶劑，單獨(dú)或與其反應(yīng)物組合地，添加至氫化反應(yīng)。非水性溶劑理想地具有其中有限的羥基官能度，且更具體地，非水性溶劑理想地包括小于約45％，優(yōu)選小于約30％，且更優(yōu)選小于約15％的羥基重量百分比和大于約30，優(yōu)選大于約40且更優(yōu)選大于約100的羥基當(dāng)量重量。優(yōu)選的非水性溶劑包括，但不僅限于，二噁烷、丙二醇、丙二醇甲醚、聚乙二醇、聚乙二醇甲醚、三丙二醇、三丙二醇甲醚、二丙二醇、二丙二醇甲醚、苯氧乙醇、二苯醚或這些的組合。

在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，非水性溶劑可以包括再循環(huán)反應(yīng)產(chǎn)物流，其可以包括反應(yīng)產(chǎn)物、反應(yīng)物、反應(yīng)物副產(chǎn)物或其組合。理想地，再循環(huán)反應(yīng)產(chǎn)物流應(yīng)該包括小于約17％的水，并可以在其與反應(yīng)物合并和/或引入至氫化反應(yīng)前進(jìn)一步降低其水含量。改良的氫化反應(yīng)提供至少約65％，優(yōu)選至少約75％的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率和在一些實(shí)例中，至少約85％的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，同時(shí)還提供至少約75％，或至多80％，或甚至85％的終產(chǎn)物選擇性。另外，反應(yīng)產(chǎn)物的使用可以容許對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物/反應(yīng)物混合物應(yīng)用廉價(jià)的純化技術(shù)，這隨之可以有利于容許使低級(jí)反應(yīng)物用于本發(fā)明的氫化方法中。