[发明专利]用于醛和酮加氢的方法

说明书

关于联邦资助的研究或开发的陈述

不适用。

技术领域

本发明主要涉及用于对醛和/或酮进行加氢的装置和方法，更具体 来说，涉及通过高剪切力混合来加速这样的反应。

发明背景

醛、酮和相应的伯醇是几大类有机化合物。在任何有机化学教科 书和专利文献中均已知几种的方法可用于将醛转化成相应的伯醇，例 如使用碱金属或碱土金属衍生的硼氢化物或氢化铝的化学还原方法， 以及金属催化的加氢。因此，通过催化加氢将醛和酮转化成相应的醇 是众所周知的。因此，最优化醛和/或酮的加氢的努力集中于催化剂技 术。镍载体催化剂或雷尼镍(Raney nickel)通常用作醛和酮加氢的催 化剂。催化剂同时结合H₂和醛和/或酮，并促进它们的联合。铂族金属、 特别是铂、钯、铑和钌，是高活性催化剂的例子。高活性催化剂在较 低的温度和较低的H₂压力下起作用。已经开发了非贵重金属催化剂、 特别是基于镍的催化剂(例如雷尼镍和漆原镍(Urushibara nickel)) 作为经济的替代品，但是它们通常较慢或需要较高的温度。这是活性 (反应速度)与催化剂的费用和使用高压所需的装置的费用的交换。

对于加速醛和/或酮的加氢的非化学方法的关注较少。因此，存在 着对加速醛和/或酮的加氢以生产醇的替代方法的需求。

发明简述

本文描述了用于醛和/或酮的加氢的方法和系统。所述方法和系统 包含了高剪切力装置的新的应用，以促进含氢气体(例如H₂气)在醛 和/或酮中的分散和溶解。高剪切力装置可以允许较低的反应温度和压 力，也可以减少使用现有催化剂的加氢时间。本公开的方法和系统的 其它优点和特点在下面描述。

在实施方案中，对醛或酮加氢的方法包括了将含氢气体导入醛或 酮的物料流以形成气体-液体料流。方法还包括使气体-液体料流流过高 剪切力装置，以形成含有平均直径小于约1微米的气泡的分散体系。 此外，方法包括了使气体-液体物流与催化剂在反应器中接触，以对醛 或酮加氢。

在实施方案中，用于醛或酮加氢的系统包含了至少一个被构造用 于对醛、酮或其组合进行加氢的高剪切力装置。高剪切力装置含有转 子和定子。转子和定子相隔约0.02mm到约5mm的剪切间隙。剪切间 隙是转子和定子之间的最小距离。高剪切力装置的至少一个转子能够 产生大于约23m/s(4,500ft/min)的叶尖速率。此外，系统含有被构 造用于将含有液体相的液体流投送到高剪切力装置中的泵。

上面对本发明的特点和技术优点进行了相当宽泛的概述，这是为 了可以更好地理解下面的本发明的详细描述。本发明的其它特点和优 点将在后文中描述，它们形成了本发明的权利要求书的主题内容。本 技术领域的专业人员将会认识到，利用公开的概念和具体实施方案作 为基础，可以修改或设计出其它用于执行与本发明相同的目的的结构。 本技术领域的专业人员还应该认识到，这样的等价的构造物没有超出 在随附的权利要求书中提出的本发明的精神和范围。

附图简述

图1是按照本发明的某些实施方案用于醛或酮的加氢的工艺方法 的工艺流程图。

图2是在图1的系统的实施方案中使用的多级高剪切力装置的纵向 剖面图。

详细描述

本公开的用于醛和/或酮的加氢的方法和系统利用了高剪切力机 械装置，来提供含氢气体和醛和/或酮在反应器/混合装置中的受控环境 中的快速接触和混合。本文使用的术语“含氢气体”包括基本上纯的氢气 以及含有氢气的气态混合物。具体来说，系统和方法的实施方案可用 于从醛和/或酮的加氢来生产醇。优选情况下，该方法包含了液体醛和/ 或酮与含氢气体的非均相反应。高剪切力装置降低了反应的质量传递 限制，因此增加了总反应速率。