[发明专利]乙酸与乙醇两段法制备酮类化合物

说明书

本发明涉及一种制备酮类化合物的方法，该反应在两段固定床反应器中常压下进行，第一段催化剂为CeO₂，反应温度为300～450℃，原料为乙酸，其进料质量空速为：0.1～1.0h^‑1。乙酸通过第一段的酮基化反应后生成丙酮，进入第二段反应。第二段催化剂为CeO₂‑SnO₂，反应温度为350～450℃，原料为乙醇，其进料质量空速为：0.1～1.0h^‑1。第二段通过脱氢以及Aldol缩合反应，制备2‑戊酮与4‑庚酮。该方法的特征是：以CeO₂以及铈基复合氧化物为催化剂，催化剂制备简单，有很好的稳定性，且高效催化乙酸与乙醇两段法生成酮类化合物，转化率高达35％(基于总碳数)，酮类化合物的总选择性可达到99％，其中2‑戊酮选择性为85％，4‑庚酮为15％；该过程以乙酸与乙醇为原料，具有广泛的原料来源，具有潜在的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种制备酮类化合物的方法，具体涉及以乙酸与乙醇作为反应物，利用串联反应两段法制备酮类化合物的方法。

背景技术

当今世界，随着工业的发展，化石燃料的消耗逐年增加，由于其不可再生性，已经面临资源枯竭的可能。因此，作为可再生的生物能源越来越引起人们的关注。生物发酵法从生物质中获取化学品是一类非常重要的途径。其中，目前的工业化生产的主要为生物发酵乙醇。生物乙醇绝大多数是以粮食作物为原料的，从长远来看具有规模限制和不可持续性。近几年以木质纤维素为原料的第二代生物乙醇决定了以生物乙醇为原料的工艺过程具有潜在的应用前景。

乙酸是一种十分重要的基本有机化工产品，世界乙酸工业生产工艺主要有甲醇羰基合成法、乙醛氧化法(乙烯乙醛氧化法和乙醇乙醛氧化法)、乙烯直接氧化法和乙烷氧化法等。目前甲醇羰基化法占主导地位，其产能约占乙酸总产能的95％，而甲醇可以通过成熟的合成气制备甲醇的工业过程得到。另外，乙酸在一些生物过程中亦可得到，例如：生物发酵，生物裂解等，为乙酸的制备提供廉价的原料来源。

本专利中所述工艺过程分别以乙酸和乙醇为原料，来源广泛，廉价，通过两段法的固定床反应器，完成串联反应，以乙酸替代丙酮，与乙醇脱氢后的乙醛进行缩合，生成目标产物酮类化合物，包括2-戊酮和4-庚酮。2-戊酮和4-庚酮既可以作为精细化学品使用，又可以通过后续的缩合和加氢过程转化为燃料，且可调变其组分，用于汽油、柴油或是航空煤油等方面。由于乙酸与乙醇化学性质活泼，催化反应过程中不可避免同时发生多种反应，包括脱氢，缩合，加氢等过程，因此所得产物均为复杂的产物混合物。因此，开发出制备易得，稳定性和水热稳定性良好的固体催化剂体系高效率，高选择性转化制备精细化学品具有重要的意义。

发明内容