[发明专利]用于生产烃的方法

说明书

本发明涉及用于从生物质衍生糖生产烃、特别是液体烃的方法。更特别地，本发明涉及通过糠醛和糠醇的非均相催化氢化生产γ-戊内酯(GVL)，糠醛和糠醇可从五碳糖衍生。糠醛和糠醇向GVL的转化在气相中并且在一个单一步骤中进行。

γ-戊内酯(GVL)是生物质转化领域中最引人关注的平台化学品之一，这是因为已经证明其例如可以以良好的收率转化为烃，并且与根据已建立的基于石油的方法所生产的烃的质量相同。这使得更接近有效并经济地从生物质生产燃料、特别是液体燃料例如汽油和柴油这一目标。

糠醛是C₅-糖的直接脱水产物，从1920年代以来已经从富含戊糖的底物例如玉米芯和向日葵以工业规模生产(近来~280.000 t/年)。

当前存在商业上可行的从其中生产糠醛的生物质转化工厂。一个这样的方法为所谓的Biofine方法，根据该方法将大量木质纤维素转化为化学产物例如乙酰丙酸、甲酸(C6-糖的产物流)、糠醛(C5-糖的产物流)和木质炭。

现有技术致力于使用糠醛作为底物，主要涉及糠醛选择性氢化成为糠醇或2-甲基呋喃。生产的糠醛的大部分(~60%)被转化为糠醇，后者具有多种用途，包括转化为乙酰丙酸。

从C6-糖生产GVL也为人所知。根据该途径，GVL从5-(羟甲基)糠醛(HMF)而非糠醛(一个C5-糖衍生物)衍生。HMF首先转化为乙酰丙酸和甲酸。乙酰丙酸可接着经由催化氢化转化为GVL。

专利申请WO-A-2010151343公开了其中分解纤维素产生包含乙酰丙酸和甲酸的产物混合物然后乙酰丙酸/甲酸溶液经Ru/C-催化剂转化为GVL的方法。GVL可进一步转化为正丁烯混合物，后者可经受异构化和低聚反应以产生汽油、煤精和柴油燃料范围内的烯烃。

专利申请WO-A-08151269公开了用于在氢存在情况下经包含Ru或Pd的催化剂转化生物油(其定义为生物质快速热解的产物液体并且其可为单相或多相液体)的方法。此处通过提供包含糠醛、愈创木酚或取代的愈创木酚的液体，提供氢并使它们在包含Ru或Pd的催化剂上反应，公开了用于糠醛氢化的液相方法。糠醛转化为i.a.四氢呋喃-甲醇(THF-MeOH)和2-甲基-四氢呋喃(MTHF)。糠醛较小程度地转化为GVL。因此，该引用公开了糠醛在液相中通过使用贵金属催化剂向GVL的转化。

一个已知的从糠醛、从而从C5-糖制造GVL的多步骤途径为通过将糠醛转化为糠醇，然后在醇溶剂例如丁醇中使用酸性催化剂将糠醇转化为乙酰丙酸丁酯，最后在氢化步骤中将乙酰丙酸丁酯还原为GVL。

上述糠醇至乙酰丙酸酯中间体的转化必须在液相中在合适的均相或固体酸性催化剂的帮助下进行。还原乙酰丙酸形成GVL可随后在液相或气相中完成。

目前我们已经发现用于从糠醛或糠醇获得GVL的选择性和直接途径，其通过在气相中并使用非-贵金属氢化催化剂将糠醛和/或糠醇直接转化为GVL。本发明如下列与本公开内容的权利要求1-14相对应的特征所述。

发明特征：

1. 用于通过在非均相催化剂存在的情况下在气相中转化包含糠醛的气流或包含糠醇的气流生产γ-戊内酯(GVL)的方法，所述催化剂包含铜和铝。

2. 特征1的方法，其中所述包含糠醛的气流或包含糠醇的气流与水共进给。

3. 特征1或2的方法，其中所述铜铝催化剂为铜-铝(Cu-Al)尖晶石形式。

4. 特征3的方法，其中所述铜-铝尖晶石为沉淀的理想配比的Cu-Al尖晶石(CuAl₂O₄)。

5. 特征1-4中任一项的方法，其中所述催化剂通过包括使用Cu和Al溶液的共沉淀方法制备。

6. 特征5的方法，其中Cu和Al溶液中原子比Cu²⁺/Al³⁺在1/9-7/3的范围内，并且共沉淀与碱性溶液一起进行。

7. 特征1-6中任一项的方法，其中所述方法在100-300℃、优选100-200℃、更优选120-190℃、最优选160-180℃范围内的反应温度下进行。

8. 特征1-7中任一项的方法，其中反应压力在1-30 atm、优选10-25 atm、更优选20 atm的范围内。

9. 特征1-8中任一项的方法，其中糠醛衍生自C5-糖。

10. 特征1-9中任一项的方法，进一步包括将GVL转化为液体烃。

11. 根据特征1-19中任一项产生的GVL用于生产液体烃的用途。