[发明专利]由混合酸进料生产醇的综合方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2010年9月23日提交的美国申请No.12/889,260的部分继续申请，该美国申请要求以下申请的优先权：2010年2月2日提交的美国临时申请No.61/300,815、2010年5月7日提交的美国临时申请No.61/332,727和2010年5月7日提交的美国临时申请No.61/332,696的优先权，通过引用将它们的全文并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及生产醇组合物的方法，特别是通过合成包含乙酸和更高级酸的酸进料以及将该混合酸进料加氢形成乙醇和更高级醇来生产乙醇组合物的方法。

发明背景

用于工业用途的乙醇按照常规由石油化工原料例如油、天然气或煤生产，由原料中间体例如合成气生产，或者由淀粉质材料或纤维素材料例如玉米(corn)或甘蔗生产。由石油化工原料以及由纤维素材料生产乙醇的常规方法包括乙烯的酸催化水合、甲醇同系化、直接醇合成和费-托合成。石油化工原料价格的不稳定性促使按照常规生产的乙醇成本波动，在原料价格升高时使对乙醇生产的替代来源的需要比以往更大。淀粉质材料以及纤维素材料通过发酵转化为乙醇。然而，发酵通常用于适合于燃料或人类消费的乙醇的消费性生产。此外，淀粉质或纤维素材料的发酵与食品来源构成竞争并且对用于工业用途所可生产的乙醇的量施加了限制。

通过链烷酸和/或其它含羰基化合物的还原生产乙醇得到广泛研究，在文献中提及了催化剂、载体和操作条件的各种组合。在链烷酸例如乙酸的还原期间，其它化合物随乙醇一起生成或者以副反应生成。这些杂质限制了乙醇的生产和从这类反应混合物的回收。例如，在加氢期间，产生的酯与乙醇和/或水一起形成难以分离的共沸物。此外，当转化不完全时，未反应的酸保留在粗乙醇产物中，必须将其加以移除以回收乙醇。

用于乙醇生产的链烷酸例如乙酸一般通过美国专利No.3,769,329（通过引用以其全文并入本文）中所教导的用一氧化碳将甲醇催化羰基化来进行合成。羰基化催化剂含有溶解于或以其它方式分散于液体反应介质中或者负载在惰性固体上的铑，以及如甲基碘所例示的含卤素的催化剂促进剂。可将铑以许多形式中的任意形式引入反应系统中。同样，因为卤化物促进剂的性质通常不是关键，可以使用非常大量合适的促进剂，它们大多数是有机碘化物。最通常和有用地，所述反应通过连续地使一氧化碳气体鼓泡穿过其中溶解有催化剂的液体反应介质来而进行。

在铱催化剂存在下的羰基化方法也是已知的并且例如描述于美国专利No.3,772,380和美国专利No.5,672,743（通过引用将它们全文并入本文）。UK专利GB1276326描述了通过在铑或铱催化剂，卤素促进剂以及水或醇、醚或酯存在下将醇、卤化物、醚、酯或1,2环氧脂族化合物羰基化来制备单羧酸和它们的酯。

铱基和铑基羰基化催化剂均遭受的问题在于可能倾向于形成杂质例如丙酸，从而典型地使得必需多个塔以形成具有所需纯度的合适的乙酸产物。需要操作大的蒸馏塔（一般称作“重质物”或“重质馏分”塔）以除去低水平的高沸点杂质，其中丙酸为主要组分，招致明显的资金和运作成本。

因此需要减轻(mitigate)在乙酸合成中通常形成的杂质例如丙酸的新方法。还需要由使链烷酸例如乙酸和/或其它含羰基化合物还原获得的粗产物合成乙醇的改进方法。

发明概述

在第一实施方案中，本发明是用于生产醇组合物的方法，该方法包括以下步骤：在羰基化反应器中将甲醇羰基化以形成包含乙酸和至少0.01wt.%更重质酸(heavier acid)的混合酸进料。该方法还包括以下步骤：在催化剂存在下将所述包含乙酸的混合酸进料加氢以形成包含乙醇和更高级醇(higher alcohol)的粗醇产物；以及在一个或多个分离单元中将所述粗醇产物进行分离以形成醇组合物与一个或多个衍生物料流。

在一个实施方案中，所述分离步骤使所述粗醇产物分离形成混合醇组合物与一个或多个衍生物料流。优选地，所述混合醇组合物包含基于该混合醇组合物总重量计大于60wt.%的量的乙醇和0.01wt.%-40wt%的量的更高级醇。

附图说明

下面参考附图详细地描述本发明，其中相同的数字指示类似的部分。

图1A是根据本发明一个实施方案的加氢系统的示意图。

图1B是其中第二塔的馏出物返回到反应器区的图1A系统的示意图。

图1C是根据本发明一个实施方案的加氢系统的示意图。