[发明专利]将甘油转化成丙醇的方法

说明书

发明背景

本发明涉及控制甘油氢解反应器的温度以使丙二醇收率最大，同时使不想要副产物的产生最小的方法和装置。

现有技术描述

生物柴油的生产使用植物油、脂肪和餐馆废油脂，同时降低美国对外国原油的依赖性。生物柴油是一种降低颗粒物质和烃排放的可再生替代燃料。然而，每生产9kg生物柴油，就形成1kg粗甘油副产物。

由将该粗甘油精制成精制甘油产生的问题是甘油市场可能不吸收它。随着大量可得到的甘油，其价格和美国出口已下降。因此，目前许多生物柴油生产的粗甘油副产物被抛弃或以非常低的价格出售。

由于预期美国生物柴油生产到2012年以400,000,000加仑生产量的目标持续增长，该问题可持续恶化。在此生产能力下，每年将生产3,500,000加仑粗甘油。可将该粗甘油通过几个步骤，包括真空蒸馏提纯以制备USP级甘油。然而，精制粗甘油是复杂且昂贵的。

来自生物柴油工厂的粗甘油的问题是它需要昂贵的提升以实现工业级或USP级甘油。通常，生物柴油生产者将粗甘油酸化以除去脂肪酸，以促进甲醇回收和再循环。必须采取额外的步骤以将粗甘油转化成高纯度甘油，例如USP甘油。这些额外的工艺步骤-其提高制备USP甘油的费用-可包括离子交换和/或分馏。如果生物柴油产生的甘油可作为较低品级产品或进料如酸化甘油而不需要提纯出售获利的话，则将存在显著的操作和资本成本刺激。

可将甘油通过熟知的方法如氢解转化成丙二醇。丙二醇为具有增长的市场且仅在美国就具有1,000,000,000磅的年产量的主要商品化学品。丙二醇的一些典型用途是在不饱和聚酯树脂、功能性流体(防冻、除冰和热传递)、药物、食品、化妆品、液体清净剂、烟草润湿剂、香料和芳香剂、个人护理、油漆和动物饲料中。

现今，生物柴油生产厂需要由该粗甘油副产物实现提高的收益的方法。如果可以将粗天然甘油有效地转化成丙二醇，则该技术可用于生物柴油工厂中以提高利润率。因此，需要改进现有甘油加工成丙二醇的方法，使得该方法可使用包括已被最低程度地提升的甘油原料的甘油进料以有效且经济地操作。

发明概述

本发明提供改进的甘油转化方法，其包括能在较低温度条件下操作的反应器，由此改进丙二醇选择性，同时降低反应对不想要副产物的选择性。

本发明一个方面是一种用于将甘油转化成丙二醇的装置，其包含：包含含氢气的气体和甘油进料的组合的进料流，所述甘油进料包括至少30重量％的甘油；包括至少两个催化剂床的反应器，其中至少一个骤冷混合区位于两个相邻催化剂床之间；和用于将骤冷材料送入骤冷混合区中的导管。

本发明另一方面为将甘油转化成丙二醇的方法，其包括以下步骤：将含碱性甘油的进料流和含氢气的气体送入反应区中，所述反应区包括固定催化剂床和至少一个骤冷区，其中反应器在足以形成包含丙二醇的反应区产物的甘油转化条件下操作；和将骤冷材料送入骤冷区中。

附图描述

图1为包括具有多个骤冷区的反应器的本发明方法实施方案的示意图；

图2-3为说明反应器温度对甘油转化率、丙二醇选择性和副产物选择性的影响的图；和

图4为说明不同进料H₂/甘油比对甘油转化率和产物收率的影响的图。

发明详述

本发明涉及用于将甘油转化成丙二醇的方法和装置。现在参考图1，显示一种甘油转化方法，其包括具有至少两个催化剂床13和至少一个分隔催化剂床13的骤冷混合区12的固定催化剂床反应器10。在图1中，反应器包括三个骤冷混合区12、12’和12”。碱性甘油进料14与含氢气的气流16结合并加热至所需反应温度。将加热的结合进料送入反应器10中并在甘油转化压力、温度和空速条件下与至少一种氢解催化剂接触以形成包括丙二醇的反应器产物料流20。除反应器10外，图1所示方法还包括高压分离器18。将反应器产物料流20送入高压分离器18中，在其中将它被分成富含氢气的气流和包含丙二醇的液体产物料流24。将富含氢气的气流22在循环压缩机26中压缩以形成压缩的循环气流28。补充氢气30与压缩的循环气流28结合形成含氢气的气流16。将补充氢气加入该方法中以替代反应的氢气。

含补充氢气的气体可以为可在工艺现场所得到的任何富含氢气的气流。含补充氢气的气体应包含至少70重量％氢气，优选至少85％氢气，最优选至少95％氢气。此外，含补充氢气的气体可以为纯氢气。最后，含补充氢气的气体应不含可能对催化剂活性和/或反应选择性具有影响的化合物和杂质。