[發明專利]用于制造甲基乙基酮的電化學方法

有效

• 申請號: 201780055234.8
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN109790630B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: J·R·奧喬亞·戈麥斯;F·里奧·佩雷茲;C·迪內羅·加西亞;T·龍卡爾·馬丁內茲
• 申請（專利權）人: 生物合成公司
• 主分類號: C25B3/25
• 分類號: C25B3/25;C25B3/07;C25B9/70;C25B11/042
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 宋珂;龐東成

本發明提供了一種通過使用由鉛制成的高氫過電壓陰極在水性介質中電還原乙偶姻而制備甲基乙基酮的方法，該方法包括以下步驟：a)通過將乙偶姻與水性介質以及在此類介質中可溶的支持電解質混合而形成溶液，和b)通過使用直流電源以500至5000A/m²的電流密度在陽極和所述陰極之間施加電壓，在電化學反應器中連續或不連續地電解所述溶液。

本申請要求2016年9月14日提交的歐洲專利申請EP16382424.6的權益。

技術領域

本發明涉及在分隔式和非分隔式電解槽中使用高氫過電壓陰極通過在溶液中電還原乙偶姻(也稱為3-羥基丁酮)而制造甲基乙基酮(也稱為2-丁酮和MEK)的電化學方法，所述溶液通過將乙偶姻與水性介質以及在此類介質中可溶的支持電解質混合而形成。

背景技術

MEK是在工業上廣泛用作乙烯基樹脂和合成橡膠工業中的溶劑的重要化學品。目前，MEK通過在400-500℃和低于0.4MPa的壓力下在銅和氧化鋅催化劑上對2-丁醇脫氫而工業生產，例如US4075128中所公開的。現有技術中描述的其它化學方法是如US5506363所公開的在約85℃和0.69MPa下對丁烯進行Wacker液相氧化；以及如Zhao等“Catalyticdehydration of 2,3-butanediol over P/HZSM-5:effect of catalyst,reactiontemperature and reactant configuration on rearrangement products”,RSC Adv.,2016,Vol.14,pp.16988-16995中所報道的使用酸性催化劑對2,3-丁二醇進行脫水。

除了從可以通過糖的發酵而獲得的2,3-丁二醇開始之外，這些方法涉及嚴重的環境負擔并且使用不可再生的化石資源作為原料。然而，最后一種方法在高溫下運行，因此能耗很高。因此，需要從可再生原料開始制造MEK并且能夠在低溫和低壓下工作的無污染的新方法。

US3247085公開了一種通過1-丁烯的電氧化而制備MEK的電化學方法。

Baizer等Electrochemical conversion of 2,3-butanediol to 2-butanonein undivided flow cells:a paired synthesis,J.Appl.Electrochem,1987,Vol.14,pp.197-208公開了將在約10％水性溶液中的2,3-丁二醇轉化成MEK的方法，其通過如下方式進行：使在約10％水性溶液中的2,3-丁二醇通過多孔陽極，在該多孔陽極處通過電致生成的NaBrO將其選擇度氧化成乙偶姻，然后泵送到多孔陰極，在該多孔陰極處將其還原為MEK。通過用電致生成的NaBrO氧化2,3-丁二醇而在溶液中形成的乙偶姻在陰極處被電還原成MEK。然而，該方法由于其20A/m²的非常低的電流密度(遠低于至少500A/m²至約5000A/m²的有用工業密度)而沒有工業實用性。因此，Baizer等方法導致生產力極差，需要巨額資金投入。從環境觀點來看，該方法的另一個強烈的當前缺點是使用基于Hg的陰極以及在電解溶液中存在NaBrO。此外，Baizer等指出，電流密度增加到高于20A/m²會導致更多的H₂產生，導致電流效率低以及由于電解槽內部捕獲的氣體導致的高電解槽電壓，推斷出配對反應應該在低電流密度(10或20A/m²)下運行以獲得相對高的電流效率。

WO2016097122公開了一種通過使用多孔Pt或Ni陰極在水性介質中電還原3-羥基丁酮來制備2,3-丁二醇的方法。在比較例1中，MEK通過使用GDL-24BC陰極電還原3-羥基丁酮而獲得，選擇度為64.0％，對于3-羥基丁酮的轉化率為75.7％。然而，作為與工業生產率直接相關的關鍵參數的生產率，即每小時每m²的電極(陰極)面積中產生的MEK千克數(kg-MEK/h/m²)(P_MEK越高，資金投入越低)，對于實際使用而言低。