[发明专利]2,3-丁二醇气相脱水制备甲乙酮的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物、化工技术领域，具体涉及到一种用生物发酵法生产的2，3-丁二醇脱水制备甲乙酮的方法。 

背景技术

甲乙酮(Methyl Ethyl Ketone，MEK)又名甲基乙基甲酮、丁酮，分子式CH₃COCH₂CH₃，其性状为无色透明液体，具有挥发性和芳香味，易燃，沸点79.64℃，熔点-86.69℃。其本身含有羰基及与羰基相邻接的活泼氧，易于发生各种化学反应。甲乙酮可与多种烃类溶剂互溶，具有挥发度适中、溶解能力强、黏度低、稳定、无毒等优点，在酮类溶剂中重要性仅次于丙酮。可与多数烃类溶剂互溶，广泛用于润滑油溶剂脱蜡、涂料、胶黏剂、油墨、磁带、医药及电子元件等领域。 

目前甲乙酮的主要工业化路线有：正丁烯法、正丁烷液相氧化法和异丁苯法等。但是这些方法三废排放量大，对环境污染较为严重，而且它们所使用的原料均来自于不可再生的化石资源-石油。我国目前共有十四家生产单位，产能达到51.8万吨/年(朱建芳，钱伯章.甲乙酮的技术市场与分析.化工科技市场，2010，33(9)：1-4)，但仍然满足不了国内需求，每年都要从国外进口甲乙酮。随着石油资源的日益短缺，石油价格的不断攀升，利用石油化工方法生产甲乙酮的生产成本势必会逐渐升高。因此，寻求一种合适的新方法来取代甲乙酮的石油基路线生产方法迫在眉睫。 

利用可再生资源代替化石原料生产化工产品已引起世界各国科学家的高度重视，通过微生物发酵法制备的2，3-丁二醇催化脱水来制备甲乙酮有望实现甲乙酮生产不依赖石油的目标。早在1982年，Emerson等(Emerson R.R.，Flickinger M.C.，and Tsao G.T.Kinetics of dehydration of aqueous 2，3-butanediol to methyl ethyl ketone.Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev.，1982，21：473-477)就曾利用2.5～10％(V/V)的硫酸均相催化各种浓度的2，3-丁二醇脱水制备甲乙酮。王迪等(王迪，王凡强，王建华.发酵法制备甲乙酮.精细与专用化学品，2000，9：19-20)也曾以5～45％(V/V)的硫酸溶液催化以Klebsilla oxytoc菌发酵葡萄糖制得的2，3-丁二醇发酵液制备甲乙酮。但这两种方法因采用硫酸作为催化剂对设备腐蚀严重、而且酸废液多对环境污染大，产物难以分离，几乎不具备工业化生产的前景。 

为了降低硫酸对设备的腐蚀性，黄和等人(CN101293817A，2008)利用了气固催化反应 的方法进行2，3-丁二醇的脱水反应，以ZSM-5或NaY分子筛作为催化剂，可实现较高的转化率，但其原料浓度低，需将大量不参与反应的水加热到200～300℃，能耗较高；张建安等人(CN101580462A，2009)将硅-铝比为20～30的HZSM-5进行改性得到ZSM-5负载SO₄^2-/Fe₂O₃分子筛作为固体酸催化剂，2，3-丁二醇通过气相脱水反应制备甲乙酮，要求的原料浓度为10％～90％，也需要将一部分水汽化，在高温200～300℃反应，能耗也很高，同时没有说明催化剂的寿命。众所周知，气固反应催化剂除催化活性外的一个关键问题就是催化剂的寿命。所以研发高效的2，3-丁二醇脱水制备甲乙酮的催化剂，既能使脱水反应在较低的温度下进行，同时能克服硫酸催化剂的腐蚀性强、以及气固反应催化剂的易积碳、寿命短的缺点，并且配套相应的环境友好、节能降耗的工艺，对生物路线制备大化工产品甲乙酮具有重要意义。 

发明内容

本发明目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提供一种2，3-丁二醇在较低温度下气相脱水反应的高效催化剂，同时研发相应的环境友好、节能降耗、连续制备甲乙酮的工艺。 

实现本发明目的的技术方案：