[發(fā)明專利]用于生產(chǎn)丁醇的催化劑和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380066333.8
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN104884159A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·張;K·巴利埃特;V·J·約翰斯頓
• 申請（專利權(quán)）人: 國際人造絲公司
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J23/14;B01J23/42;B01J23/44;B01J23/75;B01J23/755;B01J23/72;B01J21/04;B01J37/02;B01J37/08;B01J21/06;B01J23/62;C07C31/12
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 王翊鈞

優(yōu)先權(quán)要求

本申請要求2012年12月19日提交的美國申請?zhí)?3/719,886的優(yōu)先權(quán)。該申請的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。

本發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及由乙醇制備更高分子量醇的方法，并且特別涉及將乙醇催化轉(zhuǎn)化成丁醇。

本發(fā)明背景技術(shù)

已經(jīng)就用于生產(chǎn)丁醇的經(jīng)濟上有活力的方法進行了研究。與乙醇相似，丁醇可以是對油的依賴的可能的解決方案，因為這兩者都可以用作內(nèi)燃機中的燃料。事實上，歸因于更長的烴鏈和非極性特征，丁醇可以是比乙醇更好的燃料選項，因為丁醇比乙醇更類似于汽油。此外，丁醇可以用于生產(chǎn)藥物、聚合物、硝棉塑料、除草劑酯和黃原酸丁酯。丁醇也可以作為溶劑用于提取精油或作為香水中的成分；作為抗生素、激素和維生素生產(chǎn)中的提取劑；作為溶劑用于漆料、涂料、天然樹脂、樹膠、合成樹脂、生物堿和樟腦。丁醇的其它應(yīng)用包括作為紡織品中的溶脹劑；作為突破(break)流體、清潔配制劑、脫脂劑和驅(qū)蟲劑的組分；和作為礦石浮選劑和木材處理系統(tǒng)的組分。

工業(yè)上，通常在銠系均相催化劑的存在下由石油化學(xué)原料丙烯生產(chǎn)丁醇。在該工藝過程中，將丙烯加氫甲酰基化成丁醛，并且然后將丁醛加氫成產(chǎn)物丁醇。然而，歸因于波動的天然氣和原油價格，使用該方法生產(chǎn)丁醇的成本也變得更不可預(yù)測和顯著。

已知，丁醇可以通過在堿性催化劑上在高溫下使用Guerbet反應(yīng)由乙醇縮合來制備。經(jīng)由Guerbet反應(yīng)將乙醇轉(zhuǎn)化成丁醇的反應(yīng)機理包括四步驟的序列，如反應(yīng)路線1中所示。在第一步驟中，乙醇氧化成中間體乙醛并且兩個中間體乙醛經(jīng)歷羥醛縮合反應(yīng)以形成巴豆醛，其經(jīng)由加氫還原成丁醇。參見，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。

已經(jīng)研究了各種催化劑來改進乙醇至丁醇的轉(zhuǎn)化率和選擇性。例如，M.N.Dvornikoff?and?M.W.Farrar,J.of?Organic?Chemistry(1957),11,540-542公開了使用MgO-K₂CO₃-CuCrO₂催化劑體系來促進乙醇縮合成更高級的醇，包括丁醇。美國專利號5,300,695公開了這樣的方法，其中將L-類型沸石催化劑，例如鉀L-類型沸石，用于與具有X個碳原子的醇反應(yīng)，以生產(chǎn)具有更高分子量的醇。

WO2006059729中公開了使用羥基磷灰石Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂、磷酸三鈣Ca₃(PO₄)₂、磷酸一氫鈣CaHPO₄·(0-2)H₂O、二磷酸鈣Ca₂P₂O₇、磷酸八鈣Ca₈H₂(PO₄)₆·5H₂O、磷酸四鈣Ca₄(PO₄)₂O，或無定形的磷酸鈣Ca₃(PO₄)₂·nH₂O，來將乙醇轉(zhuǎn)化成更高分子量的醇。

Carlini等人,Journal?of?Molecular?Catalysis?A：Chemical(2005),232,13-20公開了雙功能非均勻水滑石，用于將甲醇和正丙醇轉(zhuǎn)化成異丁醇。

還研究了用于由甲醇或乙醇制備更高分子量的醇的其它催化劑體系。例如，US4,551,444討論了使用各種金屬的多組分催化劑體系的用途；US5,095,156和US5,159,125討論了氧化鎂的影響；US4,011,273討論了不可溶的鉛催化劑的用途；US7,807,857關(guān)注的是第II族金屬的鹽；并且US4,533,775討論了包含金屬乙炔化物、氫化物、醇鹽和促進劑的催化劑體系。

上述文獻以引用方式并入本文。

盡管如此，依然需要用于由乙醇制備丁醇的改進的催化劑，尤其是具有對丁醇的改進的活性和選擇性的那些。

發(fā)明內(nèi)容