[发明专利]用于醇脱水的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月20日提交的美国临时申请系列号61/577,749的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。

背景技术

本发明一般地说涉及用于将芳香族醇化合物脱水以得到醚的催化剂和方法。更具体而言，本发明使用包含钇的氧化物的催化剂用于将芳香族醇化合物脱水以得到二芳基醚。

二芳基醚为一类重要的工业材料。例如，二苯醚(DPO)具有多种用途，最引人注意的是作为DPO和联苯的低共熔混合物中的主要组分，所述混合物为用于聚太阳能发电(CSP,concentrating solar power)工业的标准传热流体。随着当前CSP的迅速发展，出现了全世界范围内DPO供应的缩紧以及围绕该技术的可持续发展性的问题。

二芳基醚现在主要通过以下两种途径在商业上制备：芳基醇的气相脱水，或者卤代芳基化合物与芳基醇的反应。后一种途径，例如其中氯苯与苯酚在苛性钠和铜催化剂的存在下反应，通常导致产物纯度较低并且需要高压(5000磅/平方英寸)，使用昂贵的合金反应器并且产生化学计量的氯化钠。前一种途径为更期望的方法，其占据了最大量的目前所制备的二芳基醚，但该方法需要具有高活性和高选择性的催化材料。

例如，DPO可通过氧化钍(二氧化钍)催化剂对苯酚进行气相脱水而制备(例如U.S.专利5,925,798)。然而二氧化钍的一个主要缺点为其放射性特性，这使得其处理困难并且可能成本高。此外，全世界范围内二氧化钍的供应在最近几年已经无法大量获得，使得利用该技术的现存的DPO制造商处于风险中。此外，用于对苯酚进行气相脱水的其它催化剂，例如沸石催化剂、氧化钛、氧化锆和氧化钨，通常经受较低的活性、显著较高的杂质含量以及迅速的催化剂失活。

因为所能看到的二芳基醚(例如DPO)的长期缺乏以及提高生产量的迫切需要，开发替代方法从而以节约成本并且可持续发展的方式制备所述材料已变得非常重要。

因此，本发明所解决的问题为提供用于由芳基醇化合物制备二芳基醚的新催化剂和方法。

发明内容

我们现已发现包含钇的氧化物的催化剂对于由芳香族醇化合物制备二芳基醚而言有效。有利地，所述催化剂对所想要的产物表现出显著的选择性。此外，因为钇的各种氧化物在全世界范围内丰富、相对低廉并且是非放射性的，所以本发明代表了用于全世界范围内二芳基醚供应问题的独特的解决方案。

在一个方面，提供了一种制备二芳基醚的方法，所述方法包括经脱水催化剂对芳香族醇化合物脱水，其中所述脱水催化剂包含钇的氧化物。

在另一个方面，提供了一种制备传热流体的方法，所述方法包括：通过使芳香族醇化合物与脱水催化剂接触而制备二芳基醚，其中所述脱水催化剂包含钇的氧化物；将所述二芳基醚与所述脱水催化剂分离；以及将经分离的二芳基醚与联苯混合，其中所述混合物形成低共熔混合物。

具体实施方式

除非另有说明，数值范围，例如“2至10”中的数值范围，包括限定所述范围的数字(例如2和10)。

除非另有说明，比例、百分比、份数等均以重量计。

如上所述，在一个方面中本发明提供了一种通过基于钇的脱水催化剂对芳香族醇化合物脱水而制备二芳基醚的方法。已发现所述催化剂对于所想要的二芳基醚化合物表现出高的选择性，并形成相对较低的不期望的副产物。例如，如实施例所证实的，在由苯酚合成二苯醚的过程中，可实现50％或更大的DPO选择性。在一些实施方式中，可实现85％或更大的选择性。在一些实施方式中，90％或更大的选择性、或者95％或更大的选择性、或者99％或更大的选择性是可能的。在一些实施方式中，100％的DPO选择性是可能的。

除了具有高度选择性之外，所述催化剂还具有其它优点，因为它们低廉。此外，所述催化剂为非放射性的，从而消除了安全性和环境问题以及与处理放射性材料(例如现有技术中的二氧化钍催化剂)的处理有关的高成本问题。

本发明的脱水催化剂包含钇的氧化物。“钇的氧化物”意指至少包含钇和氧原子的化合物。实例为氧化钇(三氧化二钇)。所述催化剂可任选包含其它原子，例如卤素，包括氯或氟。