[发明专利]用于转化糖和糖醇的方法和反应器系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年6月30日提交的美国临时申请第61/221,942号的权益。

关于联邦资助的研究或开发的声明

不适用。

发明背景

水相重整(APR)是从来源于广泛生物质的含氧化合物产生氢气和烃的催化重整过程，所述生物质包括甘油、糖、糖醇等等。各种APR方法和技术描述于美国专利号6,699,457；6,964,757；6,964,758；和7,618,612(全部是Cortright等人的，且名称为″Low-Temperature Hydrogen Production from Oxygenated Hydrocarbon(从含氧烃的低温氢气产生)″)；美国专利号6,953,873(Cortright等人的，且名称为″Low-Temperature Hydrocarbon Production from Oxygenated Hydrocarbon(从含氧烃的低温烃产生)″)；美国专利申请序号2008/0025903(Cortright的，且名称为″Methods and Systems for Generating Polyols(用于产生多元醇的方法和系统)″)；美国专利申请序号2008/0216391；2008/0300434；和2008/0300435(全部是Cortright和Blommel的，且名称为″Synthesis of Liquid Fuels and Chemicals from Oxygenated Hydrocarbon(从含氧烃合成液体燃料和化学品)″)；美国专利申请序号2009/0211942(Cortright的，且名称为″Catalysts and Methods for Reforming Oxygenated Compounds(用于重整含氧化合物的催化剂和方法)″)；美国专利申请序号2010/0076233(Cortright等人的，且名称为″Synthesis of Liquid Fuels from Biomass(从生物质合成液体燃料)″)；国际专利申请号PCT/US2008/056330(Cortright和Blommel的，且名称为″Synthesis of Liquid Fuels and Chemicals from Oxygenated Hydrocarbons(从含氧烃合成液体燃料和化学品)″)；和共同拥有的同时待决的国际专利申请号PCT/US2006/048030(Cortright等人的，且名称为″Catalyst and Methods for Reforming Oxygenated Compounds(用于重整含氧化合物的催化剂和方法)″)，其全部通过引用并入本文。

在某些申请中，对于将被氢化的糖可能有益的是在其用作APR进料之前增加其热稳定性。在与APR相容的温度下，糖容易热降解，这导致副产物形成、催化剂污损和最终导致催化剂再生之间的时间缩短。该问题通过使糖与氢气反应以形成热稳定性更高的多元醇或糖醇来避免。

蔗糖的氢化示于图1。在任一单体可以被氢化之前，蔗糖中存在的α-1，2糖苷键需要初始水解步骤。水解之后，葡萄糖被选择性氢化为山梨糖醇，而果糖被氢化为山梨糖醇和甘露糖醇的混合物。

由于碳质沉积物在氢化催化剂表面上随时间累积，上述氢化过程引起催化剂污损。随着这些沉积物聚集，对表面上催化位点的接近变得受限，并且催化剂的性能下降，导致较低的转化率和多元醇产物收率。频繁更换氢化催化剂是耗时且高成本的，特别是对于在线连续过程。因此，大多数工业应用涉及分批或半连续过程。因此，再生氢化催化剂以允许连续使用的方法将是有益的。

对再生用于生物质催化转化为生物燃料的氢化催化剂的方法存在需求。可以在同一反应器系统中进行氢化的方法将是特别有利的。

附图说明

图1示例说明蔗糖氢化形成多元醇和糖醇。

图2是示例说明本发明反应器系统的流程图。

图3是示例说明本发明管壳式反应器系统的流程图。

图4是示例说明氢化催化剂再生期间吹扫气体的甲烷和乙烷含量的图。

图5是示例说明氢化催化剂再生期间吹扫气体的甲烷、乙烷、丙烷和丁烷含量的图。所有温度下，甲烷是主要物类，但是它在较高温度下更迅速地演变。数据显示较重的烃在较低温度下更迅速地被去除。

图6是比较在氢化催化剂再生之前和之后从蔗糖转化的多元醇的收率的图。

图7是显示再生期间随时间去除的碳和再生期间反应器温度分布的图。

发明概述