[发明专利]一种乙醇高能化利用的方法

说明书

本发明提供了一种乙醇高能化利用的方法。该方法以乙醇为原料，经过催化转化、除水后得到具有更高能量密度的高碳醇。该高碳醇可以用于油品添加，具有更高的能量密度和添加量。与现有高碳醇合成技术相比，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。同时产生的高碳醇具有经济性高、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能量密度和添加比例，并且不影响现有发动机的正常运转。同时，丁醇、己醇等低分子高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。

基于生物乙醇的规模化生产，将乙醇催化转化为具有更高能量密度的高碳醇具有重要的应用价值。利用乙醇转化到高碳醇仍具有较大挑战，首先乙醇脱氢反应是热力学不利的反应；其次，乙醛很活泼，其缩合反应选择性较差。目前实现乙醇的高效高能化利用的例子较少。CN 107445995 A利用新型的锰催化剂实现乙醇到丁醇的转化，得到了92％的丁醇选择性，但是乙醇的转化率较低，并且催化剂为均相催化剂，价格昂贵，催化剂怕水，难以回收利用。CN 106955690 A利用稳定性高的碱性材料为载体，实现乙醇到丁醇的转化，丁醇的选择性达到70％，乙醇的转化率达到50％，然而催化剂活性受到载体的影响很大，碱金属的流失严重，特别是Li元素。文献上Chem.Commun.,2016,52,13749-13752；CatalysisCommunications 100(2017)15–18也有采用CuCe、NiCe等催化剂实现乙醇高能化利用，但是仍存在催化剂流失，催化剂活性低和产物选择性差等问题；产物分布难以控制，不能控制高碳醇的比例，使产物的能量密度更高。

本发明提供的目的是提供一种乙醇高值化利用的方法，该方法能够显著提高碳醇的收率，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乙醇高能化利用的方法。该方法具有操作简单、催化剂成本低、经济实用、生产高碳醇效率高、能耗低等优点。

为实现上述目的，本发明采取的技术步骤为：

以乙醇为原料，在催化剂上实现乙醇转化到更高能量密度的高碳醇产物；该方法的催化剂活性组分为A、B两种，A为铁、钴、镍、铜、钌、铑、钯、铱、铂中的一种或二种以上，B为铈、镁、锌、镧、钙、铝的一种或二种以上；于反应釜、固定床、流化床、或沸腾床反应器中反应；反应气氛为氢气、氮气、氦气、氩气中的一种或两种以上，反应温度≥120℃；

催化剂制备方法为浸渍法、共沉淀法、水热合成法；浸渍法采用等体积浸渍，溶剂为水、乙醇、异丙醇中的一种或两种以上，浸渍阴干后真空干燥；共沉淀法采用氨水或者氢氧化钠为沉淀剂，沉淀结束后溶液pH调整为10-13；水热合成法采用模板剂，于水热釜中进行。

乙醇含水量小于10wt％；所述产物高碳醇为丁醇、异己醇、正己醇、辛醇、葵醇中的一种或两种以上；反应生成的水可以通过静置分层、蒸馏、分子筛吸附、氧化钙定量反应中的一种或两种以上方式除去。