[发明专利]用于将乙醇转化为对二甲苯和邻二甲苯的方法和系统实施方案

说明书

本文公开用于将乙醇转化为对二甲苯的方法和系统的实施方案。该方法还提供由基于生物质的原料产生对苯二甲酸的途径。在一些实施方案中，所公开的方法产生对二甲苯的选择性高于通常在乙醇转化为二甲苯中产生的其他芳烃，如间二甲苯、乙苯、苯、甲苯等。在一些实施方案中，该方法有利于使用甲基苯甲醛的邻/对混合物制备邻/对二甲苯产物混合物的能力，该混合物可改进分馏以分离对二甲苯产物和邻二甲苯产物，从而提供对二甲苯产物的纯原料和邻二甲苯产物的纯原料，对二甲苯产物的纯原料可用于形成对苯二甲酸酐，邻二甲苯产物的纯原料可用于其他用途，邻苯二甲酸酐。

政府支持声明

本发明是根据美国能源部授予的合同DE-AC05-76RL01830在政府支持下完成的。政府对本发明享有一定的权利。

技术领域

本公开涉及用于由乙醇制备对二甲苯和邻二甲苯的方法实施方案，以及用于该方法的系统实施方案。

联合研究协议各方

要求保护的发明是根据Battelle Memorial Institute和LanzaTech,Inc.之间的协议产生的，该协议在要求保护的发明的有效申请日当天或之前有效。

背景技术

对苯二甲酸是一种高产量和高市场商品化学品。它是用于制造聚对苯二甲酸乙二醇酯(称为PET)的化合物之一，PET用于制造饮料瓶、包装膜和纤维。对苯二甲酸目前由通过石脑油重整工艺产生的石油衍生的对二甲苯制成。石油基对二甲苯可能无法满足市场需求以及终端用户对可持续PET产品的兴趣，这引起了人们对用于对苯二甲酸产生的可持续原料来源的关注。当前的乙醇转化为对二甲苯的工艺要么需要过多的催化步骤，要么以低选择性产生对二甲苯，从而要求资本密集型的分离。本领域需要使用可再生来源的乙醇来提供可用作经济且可再生的对苯二甲酸产生基础的聚合物级对二甲苯的催化方法。

发明内容

本文公开一种方法的实施方案，该方法包括：在氧化条件下使包含乙醇的进料流与氧化催化剂接触，以形成包含乙醛的氧化区流出物流；使所述氧化区流出物流通入二聚区并在二聚条件下使该氧化区流出物流与二聚催化剂接触，以产生包含2-丁烯醛的二聚区流出物流；使所述二聚区流出物流通入环化区并在环化条件下使该二聚区流出物流与环化催化剂接触以形成包含邻甲基苯甲醛和/或对甲基苯甲醛的环化区流出物流；以及使所述环化区流出物流通入氢化区并使该环化区流出物流与包含沉积在载体材料(supportmaterial)上的第一第VIII族金属的氢化催化剂接触，以产生包含二甲苯的非平衡混合物的氢化区流出物。

本文还公开一种装置的实施方案，该装置包括：与氧化反应器流体连通的气体发酵生物反应器；与二聚反应器流体连通的氧化反应器；与环化反应器流体连通的二聚反应器；与氢化反应器流体连通的环化反应器；与第一分馏区流体连通的氢化反应器；与第二分馏区流体连通的第一分馏区；以及与第一结晶器流体连通的第二分馏区。

本公开的前述及其他目的和特征将通过以下参照附图进行的详细描述而变得更加明显。

附图说明

图1A和1B提供概述用于将乙醇转化为二甲苯化合物例如邻二甲苯和对二甲苯的代表性方法实施方案步骤和/或系统组件的示意图，其中图1A总结了在某些公开的实施方案中使用的步骤和系统组件，图1B总结了在某些公开的实施方案中使用的步骤。

图2显示得自评估由乙醛制备邻甲基苯甲醛和对甲基苯甲醛产品的代表性方法的碳产率(％)的结果，该方法使用(i)二聚区的二聚步骤，由乙醛制备2-丁烯醛，以及(ii)使用环化区的环化步骤，由在二聚区制备的2-丁烯醛制备邻甲基苯甲醛和对甲基苯甲醛产品。