[发明专利]由合成气经由发酵生产丙醇和脱水而生产丙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及经由丙醇在有利地酸性催化剂上的脱水而生产丙烯，其中所述丙醇是通过将合成气代谢转化成丙醇(正丙醇或异丙醇)而得到的，所述合成气是通过生物质、废弃物、煤、液体残留物、来自钢炉的废气(effluent gas)的气化或通过天然气的重整而产生的。原油的有限供应和不断增加的成本已经促使寻找用于生产烃产品如丙烯的替代方法。丙醇可通过如下获得：合成气通过微生物进行代谢转化。由来自活的生物体的有机物质构成，生物质是世界上主要的可再生能源。

背景技术

与丙烯产量相比，丙醇产量是有限的。2005年，正丙醇的全球产量为约140kta，异丙醇的全球产量超过2000kta，而丙烯的全球产量超过65000kta。

历史上，异丙醇是通过丙烯在酸性催化剂上的水合而生产的(Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,2007&Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,2002)。在间接水合中，由丙烯和硫酸形成异丙基硫酸酯，随后将其水解为异丙醇。在直接水合中，使丙烯在酸性固定床催化剂上在高压和低温下转化。正丙醇可通过乙烯的加氢甲酰基化(醛化，hydroformylation)，经由中间体丙醛而获得，其中所述中间体丙醛进一步氢化成正丙醇。在低压、铑取代的膦催化的羰基合成法(oxo-process)中采用的典型条件是90-130℃和小于28巴，而用于钴催化的羰基合成法的条件为110-180℃和高于200巴。丙醛随后在过量氢气存在下在金属催化剂上氢化成正丙醇，所述金属催化剂典型地由铜、锌、镍和铬化合物组成。

还通过使丙酮在金属催化剂上氢化成异丙醇而生产丙醇。丙酮是在由异丙基苯生产苯酚中的副产物。(Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,2002)。

还可将丙酮(作为在基于糖的ABE(丙酮-丁醇-乙醇)发酵技术中的三种产物之一)氢化成异丙醇(“Bacterial acetone and butanol production by industrial fermentation in the Soviet Union:use of hydrolyzed agricultural waste for biorefinery”,Appl.Microbiol.Biotechnol.,71,p.587-597,2006;“History of the Acetone-Butanol-Ethanol Fermentation Industry in China:Development of Continuous Production Technology”,J.Mol.Microbiol Biotechnol.,13,p.12-14,2007;“Acetone-butanol fermentation revisited”,Microbiol.Rev.50,p.484-524,1986and Jones,D.,“Applied acetone-butanol fermentation”,在“Clostridia.Biotechnology and medical application”中,p.125-168,2001,Wiley-VCH Verlag GmbH,Weinheim,Germany)。通过丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)进行的丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵是最古老的已知工业发酵之一。就它的生产规模而言，它仅次于通过酵母(yeast)进行的乙醇发酵而排第二，并且是迄今所知的最大的生物技术方法之一。然而，自从二十世纪五十年代以来，工业ABE发酵已经逐渐下降，且现在几乎所有的丙酮都是经由石油化工路线生产的。最近，正在开发生物化学代谢路线以由碳水化合物制造丙醇。US专利2009/0246842描述了糖发酵成异丙醇的方法。