[发明专利]将乙酰丙酸转化为戊酸的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种将乙酰丙酸转化为戊酸的方法。

背景技术

已知的是乙酰丙酸或其酯可以通过催化加氢而被转化为γ-戊内酯。所述转化可以通过加氢为4-羟基戊酸然后再(转)酯化为γ-戊内酯进行，或者通过乙酰丙酸的烯醇形式(转)酯化为当归内酯然后再加氢为γ-戊内酯而进行。如此形成的γ-戊内酯可以进一步转化为戊酸。

在WO 2006/067171中，公开了一种在单个反应器中乙酰丙酸加氢经γ-戊内酯为戊酸的方法，所述反应器含有非均相双功能催化剂，即含有加氢组分的强酸性非均相催化剂。

如果在WO 2006/067171的方法中将乙酰丙酸用作反应物，则催化剂可能会由于以下原因而失活：由于酸性反应物和酸性反应产物的存在而发生沥滤、由于反应水的存在而发生中毒、和/或由于在酸催化剂的存在下不饱和中间产物如当归内酯和戊烯酸低聚或聚合而结垢。

由于乙酰丙酸加氢为戊酸是强放热的，为了防止不希望的催化剂失活或副反应，小心进行温度控制是非常重要的。

发明内容

现在已经发现在乙酰丙酸经非均相双功能催化剂或在均相酸的存在下经非酸性的非均相加氢催化剂通过在两个串联的催化区域中实施反应催化加氢为戊酸的过程中，有可能会降低催化剂失活和焦油的形成，其中两个催化区中第一区在比第二区更低的温度下操作。两个催化区优选为单个催化剂床层的上游和下游部分。

因此，本发明提供一种将乙酰丙酸转化为戊酸的方法，包括以下步骤：

(a)向包含强酸性催化剂和加氢金属的第一催化区提供氢和包含乙酰丙酸的原料；

(b)在温度范围为100-250℃下，在第一催化区内将乙酰丙酸转化为γ-戊内酯，从而得到包含γ-戊内酯的第一流出物；

(c)向包含强酸性催化剂和加氢金属的第二催化区提供至少部分第一流出物；和

(d)在温度范围为200-350℃下，在第二催化区内将γ-戊内酯转化为戊酸，从而得到包含戊酸的第二流出物，

其中第一催化区内的转化温度低于第二催化区内的转化温度，和其中第一催化区内的酸性催化剂和加氢金属与第二催化区内的酸性催化剂和加氢金属具有相同的组成。

在第一催化区内，将乙酰丙酸转化为γ-戊内酯。在第二催化区内，γ-戊内酯进一步转化为戊酸。与WO 2006/067171中公开的方法(即在床层中没有温度分布的情况下应用双功能催化剂单个床层的方法)相比，本发明方法的一个优点在于由于在焦油前体存在的催化区部分中温度相对低而使焦油的形成得到降低。在本发明的方法中，在较高的温度区间即第二催化区内，乙酰丙酸的浓度是低的。优选地，操作本发明的方法，使得在第一流出物中乙酰丙酸的流度为至多3wt％，更优选为至多1wt％。

优选地，操作本发明的方法，使得在第二催化区内仅有部分γ-戊内酯转化为戊酸。然后第二流出物可以被分离为富含γ-戊内酯的物流和富含戊酸的物流，以将富含γ-戊内酯的物流循环回第一催化区。这种循环的一个优点在于可以很好地容纳放热加氢反应所放出的热。这种循环的另一个优点在于由于形成焦油的前体(特别是当归-内酯和戊烯酸)被γ-戊内酯循环所稀释，所以形成更少的焦油。另外，循环γ-戊内酯并组合循环物流的冷却将会脱除另外的热量。

这种循环的进一步优点是由于酸性反应物即乙酰丙酸和酸性产物即戊酸的浓度降低，酸从催化剂中沥滤而造成的催化剂失活也将减少。

附图说明

附图1给出了本发明的实施方案，其中在带有γ-戊内酯的冷却循环的单个绝热操作的催化剂床层中实施加氢。

具体实施方式

在本发明的方法中，向第一催化区提供氢和包含乙酰丙酸的原料，用于在100-250℃、优选125-200℃的温度范围内将乙酰丙酸转化为γ-戊内酯，从而得到包含γ-戊内酯的第一流出物。将至少部分第一流出物提供给在200-350℃、优选250-300℃的温度范围下操作的第二催化区，用于将γ-戊内酯转化为戊酸。在第二催化区内得到包含戊酸的第二流出物。

在第一催化区内的转化温度比第二催化区内的转化温度低。在每个或一个催化区内可能存在温度分布。在这种分布的情况下，区内的转化温度是指重均床层温度。优选地，第一区内的转化温度比第二区内的转化温度低30-150℃。

两个区均包含强酸性和加氢催化功能即强酸性催化剂和至少一种加氢金属。每一个区内的催化功能均具有相同的组成。强酸性催化剂和加氢金属可以为双功能非均相催化剂形式，即同时具有酸性和加氢功能的固体催化剂，或者为非酸性固体加氢催化剂和液体酸性催化剂形式。