[发明专利]热化学生产的乙醇组合物

说明书

优选权要求

本发明要求2013年3月15日提交的美国申请No.13/835157的优先权，其整个内容和公开在此引入作为参考。

发明领域

本发明通常涉及用于生产乙醇组合物的热化学方法，并且涉及用于纯化由这些方法所获得的乙醇组合物的方法。该热化学方法控制了乙醇组合物中的仲醇，并且避免了在纯化期间分离该仲醇。

发明背景

工业用乙醇常规地是由石化原料例如石油、天然气或者煤，由中间原料例如合成气，或者由淀粉材料或者纤维素材料例如玉米或者甘蔗来生产的。由有机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，甲醇均化，直接醇合成和费-托合成。石化原料价格的不稳定性导致了常规生产的乙醇成本的波动，这使得当原料价格升高时，对于乙醇生产的替代来源的需求大大增加。淀粉材料以及纤维素材料通过发酵转化成乙醇。但是，发酵典型的被用于乙醇的消费生产，其适于燃料或者人消费。另外，淀粉或者纤维素材料的发酵与食品源形成竞争，并且限制了用于工业使用而生产的乙醇的量。

常规乙醇组合物是作为上述方法的结果而形成的，其包含了必须要除去的杂质。

例如美国专利No.5488185使用了石化原料，并且涉及乙烯流(其包含乙烷作为杂质)或者丙烯流(其包含丙烷作为杂质)，其在水合催化剂的存在下，用水蒸气水合来分别产生乙醇或者异丙醇。在移出所述醇之后，将该气态产物流进行吸附，由此生产富含乙烯的流或者富含丙烯的流。该富含乙烯的流或者富含丙烯的流再循环到水合反应器。

美国专利No.5185481和5284983涉及用于生产乙醇的常规发酵方法。所生产的乙醇组合物包含杂质例如甲醇，乙醛，正丙醇，正丁醇，乙酸乙酯，3-甲基丁醇，二乙基醚，丙酮，仲丁醇和巴豆醛。这些参考文献还公开了分离方法，用于用包含液态二氧化碳或者超临界态二氧化碳的萃取溶剂处理该粗乙醇水溶液。

美国专利No.5445716；5800681；和5415741涉及用于乙醇和异丙醇混合物的分离方法。乙醇难以通过常规蒸馏或者精馏与异丙醇分离，这归因于它们的沸点接近。乙醇可以通过萃取性蒸馏来容易地与异丙醇分离。有效的萃取剂是二戊烯、苯甲醚和乙苯。这些参考文献中的混合物包含显著量的异丙醇，例如至少21.5wt％的异丙醇。

同样，美国专利No.5858031涉及一种用于增强含水醇基燃料组合物在空气中自由燃烧期间所产生的火焰的可见度的方法。该燃料包括大约10％-30％体积的水和大约70％-90％体积的包括乙醇和异丙醇的醇混合物，该乙醇占该燃料组合物的大约24％-83％体积。该方法包括提供燃料组合物的大约7％-60％体积量的异丙醇，在其中燃料中异丙醇与乙醇的体积比不超过2：1。

美国专利No.5081321涉及通过丙酮的催化加氢来制备异丙醇。该反应可以优选在室温到200℃的温度下进行，虽然工业反应速率是在35-150℃的反应温度下实现的。过高的反应温度引发丙酮的过度加氢分解，导致异丙醇收率降低。

虽然常规方法可以生产和/或纯化乙醇组合物，但是这些方法依赖石化原料或发酵技术来产生乙醇组合物。此外，在所得乙醇组合物(其包含异丙醇)中，异丙醇是大量存在的。

所以，存在着对这样的乙醇生产方法的需要，其降低和/或控制了异丙醇含量。

发明内容

在第一实施方案中，本发明涉及一种热化学形成的乙醇组合物，其包含至少92wt％的乙醇；和20-94wppm的异丙醇；其中该乙醇组合物不含甲醇和乙醛。该乙醇组合物可以通过使乙酸和/或其酯加氢形成。在一些实施方案中，该乙醇组合物可以包含20-80wppm的异丙醇。该乙醇组合物可以包含3-8wt％的水。该乙醇组合物可以包含小于0.005wt％的丙酮。该乙醇组合物可以包含小于1wt％的乙酸。该乙醇组合物可以包含小于2wt％的乙酸乙酯。该乙醇组合物可以包含小于0.5wt％的丁醇，异丁醇，异戊醇和C₄-C₂₀醇。