[发明专利]一种双组分催化剂上乙醇转化制备高碳伯醇的方法

说明书

本发明提供了一种双组分催化剂上乙醇转化制备高碳伯醇的方法。该方法的催化剂包括催化剂A和催化剂B，催化剂A的活性成分为第8、9、10族的过渡金属铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂中的一种或二种以上，催化剂B为第I A组碱金属中的碱、甲酸盐、碳酸盐和碳酸氢盐中的一种或两种以上；于反应釜搅拌反应或于固定床上反应；反应气氛为氮气、氦气、氩气中的一种或两种以上，反应温度≥120℃。与现有技术相比，本发明采用的原料为生物乙醇，存在储量丰富、环境友好、绿色无污染等优点。同时产生的偶数碳伯醇，主要包括丁醇、己醇、辛醇，具有经济性高、利用途径广等优点。另外，此过程催化剂价格低廉、反应选择性高、稳定性好、产物容易分离，具有重要的经济价值和潜在的工业化前景。

技术领域

本发明涉及生物能源开发技术领域，尤其涉及一种乙醇催化转化制备高碳伯醇的方法。

背景技术

随着化石燃料的枯竭、环境污染的加剧和发酵技术的快速发展，乙醇作为一种新型的能源化学平台化合物引起人们的广泛重视。到2010年，乙醇的产量达到600亿升。目前大部分的乙醇主要用于油品添加，从而部分取代燃油。然而，基于安全和溶剂相容的限制，乙醇在油品中添加量有限，只能小于10％,这严重的制约了乙醇的发展和应用。

与此相对应，丁醇等高碳醇具有更高的添加比例，并且不影响现有发动机的正常运转。同时，丁醇、己醇等低分子偶碳醇也是一类中间化学品，因而被广泛应用于香料添加剂、医药中间体、生命科学等众多领域，具有广泛的用途和工业化潜力。

绿色丁醇等偶碳醇有两种制备方法，一种为生物质直接发酵的方法，简称ABE工艺，这一过程主要产物为乙醇、丁醇和丙酮。这个过程反应时间长，反应效率低、酶的成本较高。另一种方法为催化乙醇转化制备丁醇等偶碳醇。这一过程最重要的过程是“借氢”。首先乙醇在催化剂上脱氢、解离，再经过羟醛缩合，最后催化剂上的氢再加到产物中生成丁醇等单醇。目前催化剂体系下，本反应乙醇转化率低，其脱氢速率较慢，影响后续反应的进行。同时，乙醇容易发生分子内或分子间脱水生成乙烯或者乙醚，从而降低产物的选择性。另外，反应中金属容易团聚、长大，从而引起催化剂失活。因此，高选择性生成高碳醇仍存在较大挑战。

本发明提供的目的是提供一种双组分催化剂上乙醇催化转化制备高碳伯醇的方法，该方法能够显著提高偶碳醇的收率，减少反应过程中副产物的生成，催化剂的稳定性和使用寿命得到明显提高，该方法具有操作简单、催化剂成本低、稳定性好、反应效率高等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双组分催化剂上乙醇转化制备高碳伯醇的方法。该方法具有操作简单、催化剂成本低、经济实用、生产偶碳醇效率高、能耗低等优点。

为实现上述目的，本发明采取的技术步骤为：

采用复合催化剂，实现乙醇催化转化制备高碳伯醇；该方法的催化剂包括催化剂A和催化剂B，催化剂A的活性成分为第8、9、10族的过渡金属铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂中的一种或二种以上，催化剂B为第IA组碱金属中的碱、甲酸盐、碳酸盐和碳酸氢盐中的一种或两种以上；于反应釜搅拌反应或于固定床上反应；反应气氛为氮气、氦气、氩气中的一种或两种以上，反应温度为120-350℃。

乙醇原料可以含水，含水量小于20wt％；所述高碳伯醇产物为丁醇、己醇、辛醇、葵醇中的一种或两种以上。

催化反应在反应釜中进行时，反应器需要用氮气、氦气、氩气中的一种或两种以上置换，反应前最后充填压力为0.1-5MPa；催化剂与反应物乙醇的重量比为1:1000-1:1之间；反应时间为0.5-48小时；反应温度为150-250℃之间。

催化反应在固定床反应器上进行时，气体压力为0.1-10MPa；催化反应的质量空速为0.1-20h^-1；反应温度为180-350℃之间。