[发明专利]用于制备甘油叔丁基醚的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于生成甘油叔丁基醚的方法。

背景技术

甘油(glycerol)，也被称为丙三醇(glycerin或glycerine)，是无色、无味、粘性的液体。甘油具有各种用途，包括例如在某些药物制剂中作为防冻剂和作为赋形剂。甘油存在于自然界并且也可以通过各种路线合成制备。生物柴油的商业生产是甘油的来源之一。因为甘油是三醇并具有三个羟基基团，所以甘油能够衍生化以提供包含单醚、二醚和三醚化合物的甘油醚。

甘油醚是其中至少一个附接至醚键的碳部分源自甘油的醚化合物。甘油醚可以源自再生来源并且作为可再生能源是感兴趣的。甘油醚的实例包括甘油叔丁基醚(GTBE)。可以形成五种结构上不同的甘油叔丁基醚。前两种化合物1-叔丁基甘油和2-叔丁基甘油是单叔丁基甘油醚(单-GTBE，也称为m-GTBE)。接下来的两种化合物1,3-二叔丁基甘油和1,2-二叔丁基甘油是二叔丁基甘油醚(二-GTBE)。最后的化合物三叔丁基甘油是三叔丁基甘油醚(三-GTBE，也被称为t-GTBE)。二-GTBE和三-GTBE有时可以共同称为高级GTBE或h-GTBE。

GTBE可以具有作为燃料添加剂的有用性质。例如，甲基叔丁基醚(MTBE)可溶于柴油、生物柴油和其他燃料并且是常用的氧合物燃料添加剂。如同MTBE，GTBE可溶于柴油、生物柴油和其他燃料，并且可以用作氧合物燃料添加剂。例如，二-GTBE和三-GTBE是期望的燃料添加剂，因为它们与MTBE相比在柴油和生物柴油燃料中具有良好的溶解度。

生成GTBE的某些现有的方法是本领域已知的。美国专利申请号2011/0098510公开了用于生产GTBE的方法，包括在多相系统中的甘油和异丁烯的催化醚化，随后中和用于醚化反应的酸催化剂以及除去反应中的盐。PCT专利申请号WO 2009/066925公开了用于在二氧六环共溶剂存在下由甘油和异丁烯生产GTBE的方法。韩国专利号KR101104570公开了用于在溶剂存在下通过醚化反应由甘油和异丁烯生产GTBE的方法。美国专利申请号2013/0031829公开了用于生产GTBE的方法，包括使用溶剂从反应混合物中萃取甘油醚。

在标准条件下甘油与异丁烯的醚化反应可能遭受某些缺点。例如，甘油与异丁烯的醚化可以遭受由异丁烯和甘油液相之间的非最佳接触导致的质量传递限制。甘油与异丁烯的醚化的其他缺点可以包括不希望的次级反应(例如异丁烯的低聚)、不良的产物选择性的控制(例如不良的m-GTBE、二-GTBE和三-GTBE的相对产出的控制)和有限的催化剂寿命。

因此，本领域仍存在对于用于生成甘油叔丁基醚的改善方法的需要。

发明内容

本公开的主题提供了用于生成甘油叔丁基醚的方法。

在某些实施方式中，用于生成甘油叔丁基醚的方法包括在催化剂和共溶剂兼共反应物存在下使甘油和异丁烯反应以生成甘油单叔丁基醚、甘油二叔丁基醚或甘油三叔丁基醚，其中异丁烯和甘油是部分互溶的。在某些实施方式中，共溶剂兼共反应物可以包括甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚、乙基叔丁基醚或包含上述中的至少一种的组合。

在某些实施方式中，该方法可以进一步包括将甘油二叔丁基醚和甘油三叔丁基醚与甘油单叔丁基醚分离并再循环共溶剂兼共反应物、未反应的甘油(如果有的话)和甘油单叔丁基用于进一步生成甘油单叔丁基醚、甘油二叔丁基醚或甘油三叔丁基醚产物。

在某些实施方式中，共溶剂兼共反应物是甲醇。在某些实施方式中，该方法可以进一步包括使甲醇与异丁烯反应以生成甲基叔丁基醚。在某些实施方式中，该方法可以进一步包括将甘油二叔丁基醚和甘油三叔丁基醚和甲基叔丁基醚与甘油单叔丁基醚分离并再循环共溶剂兼共反应物、未反应的甘油(如果有的话)和甘油单叔丁基用于进一步生成甘油单叔丁基醚、甘油二叔丁基醚或甘油三叔丁基醚产物。

在某些实施方式中，共溶剂兼共反应物是乙醇。在某些实施方式中，该方法可以进一步包括使乙醇与异丁烯反应以生成乙基叔丁基醚。在某些实施方式中，该方法可以进一步包括将甘油二叔丁基醚和甘油三叔丁基醚和乙基叔丁基醚与产物分离并再循环共溶剂兼共反应物、未反应的甘油(如果有的话)和甘油单叔丁基用于进一步生成甘油单叔丁基醚、甘油二叔丁基醚或甘油三叔丁基醚产物。

在某些实施方式中，催化剂是酸催化剂。在某些实施方式中，酸催化剂可以包括硫酸、对甲苯磺酸、甲磺酸或包含上述中的至少一种的组合。