[發明專利]ABE發酵液轉化制備芳香烴的方法

有效

• 申請號: 201811024555.4
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN110872524B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 王峰;王業紅;張志鑫;張健
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C10G3/00
• 分類號: C10G3/00;B01J29/40;B01J29/44;B01J29/70;B01J29/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種制備芳香烴的方法。該方法采用ABE發酵液(丙酮?丁醇?乙醇的水溶液)作為反應物，在金屬改性酸性分子篩的催化作用下，反應制備芳香類化合物。其反應條件如下：該反應在固定床反應器中常壓下進行，反應溫度350～500℃，ABE的進料質量空速0.1～3.0h^?1。該方法的特征是：以ABE發酵液為原料，來源廣泛，金屬改性的酸性分子篩為催化劑，催化劑制備簡單，高效催化ABE生成芳香類化合物，產品與水溶液直接分層，降低分離能耗。ABE轉化率高達99％(基于總碳數)，且抗積炭，具有較佳的穩定性。其芳香類化合物，包括苯、甲苯、二甲基苯以及三甲基苯的總收率～70％。

技術領域

本發明涉及一種制備芳香類化合物的方法，具體涉及以ABE發酵液作為反應物，制備芳香烴的方法。

背景技術

當今世界，隨著工業的發展，化石燃料的消耗逐年增加，由于其不可再生性，已經面臨資源枯竭的可能。因此，作為可再生的生物能源越來越引起人們的關注。生物發酵法從生物質中獲取化學品是一類非常重要的途徑。其中，ABE(丙酮-丁醇-乙醇)是由葡萄糖(淀粉，木質纖維素等)在丙酮丁醇桿菌的作用下發酵獲得。近幾年，已陸續有文獻報道(Anbarasan,P.；Baer,Z.C.；Sreekumar,S.；Gross,E.；Binder,J.B.；Blanch,H.W.；Clark,D.S.；Toste,F.D.Nature 2012,491,235；Xu,G.Q.；Li,Q.；Feng,J.G.；Liu,Q.；Zhang,Z.J.；Wang,X.C.；Zhang,X.Y.；Mu,X.D.Chemsuschem 2014,7,105.)，通過調控催化體系以及催化條件可以將ABE經過脫氫、偶聯、加氫等過程轉化為燃料，且可調變其組分，用于汽油、柴油或是航空煤油等方面。

然而，由于ABE中主要的三種主要組分化學性質活潑，催化反應過程中無法控制其縮合程度，因此所得產物均為復雜的產物混合物。且ABE發酵液往往存在大量的水，對催化劑通常存在毒化作用，而除水過程則會產生大量的能耗。因此，開發出制備易得，穩定性和水熱穩定性良好的固體催化劑體系高效率，高選擇性轉化制備精細化學品具有重要的意義。

發明內容

本發明的意義在于克服了ABE轉化制備精細化學品中存在的缺點。該制備方法反應過程簡單，產品為附加值較高的芳香類化合物，包括苯、甲苯、二甲基苯與三甲基苯，該類產品與水溶液直接分層，可經過簡單的傾倒即可獲得油相產品，顯著降低分離能耗。金屬改性的酸性分子篩為催化劑，催化劑制備簡單，高效催化ABE生成芳香類化合物。ABE轉化率高達90％(基于總碳數)，且抗積炭，具有較佳的穩定性，芳香類化合物的總收率～70％。芳香類化合物的制備過程如下：以ABE發酵液為原料，于固定床反應器進行反應，在反應管中填充金屬改性的酸性分子篩催化劑后將反應管置于固定床反應器中，反應溫度為350～500℃。所述ABE發酵液為丙酮、丁醇和乙醇的水溶液；所述目標產物芳香類化合物包括苯、甲苯、二甲基苯與三甲基苯。所述ABE中丙酮與乙醇質量比為1:5～5:1，丙酮與丁醇的質量比為：1:10～10:1，ABE發酵液中水量范圍5％～50％(質量分數)。所述金屬改性的酸性分子篩催化劑，酸性分子篩催化劑可以為HZSM-5、H-Beta與H-MOR中的一種或兩種以上；改性金屬為為Zr、Ce、Ru、Ni、Co、La、Gd中的一種或兩種以上；改性金屬通過浸漬與沉淀的方法引入分子篩。反應裝置為固定床反應器，反應為常壓。所述反應管中裝填催化劑床層厚度為5cm～30cm，ABE發酵液進料的質量空速0.1～3.0h^-1。所述較佳的反應條件為：反應管中裝填催化劑床層厚度為3cm～25cm，ABE發酵液的進料質量空速0.5～2.0h^-1。所述最佳的反應條件為：反應管中裝填催化劑床層厚度為5cm～10cm，ABE發酵液的進料質量空速0.5～0.8h^-1。