[发明专利]ABE发酵液转化制备酮类化合物方法

说明书

本发明涉及一种制备酮类化合物的方法。该方法采用ABE发酵液(丙酮‑丁醇‑乙醇的水溶液)作为反应物，在铈基复合氧化物的催化作用下，反应制备酮类化合物。其反应条件如下：该反应在固定床反应器中常压下进行，反应温度350～500℃，ABE的进料质量空速0.1～2.0h^‑1。该方法的特征是：以铈基复合氧化物为催化剂，催化剂制备简单，有很好的稳定性，且高效催化ABE生成酮类化合物，其转化率高达95％(基于总碳数)其酮类化合物的总选择性可达到99％，其中4‑庚酮选择性为92％，2‑戊酮为8％。

技术领域

本发明涉及一种制备酮类化合物的方法，具体涉及以ABE发酵液作为反应物，制备高碳酮的方法。

背景技术

当今世界，随着工业的发展，化石燃料的消耗逐年增加，由于其不可再生性，已经面临资源枯竭的可能。因此，作为可再生的生物能源越来越引起人们的关注。生物发酵法从生物质中获取化学品是一类非常重要的途径。其中，ABE(丙酮-丁醇-乙醇)是由葡萄糖(淀粉，木质纤维素等)在丙酮丁醇杆菌的作用下发酵获得。近几年，已陆续有文献报道(Anbarasan,P.；Baer,Z.C.；Sreekumar,S.；Gross,E.；Binder,J.B.；Blanch,H.W.；Clark,D.S.；Toste,F.D.Nature 2012,491,235；Xu,G.Q.；Li,Q.；Feng,J.G.；Liu,Q.；Zhang,Z.J.；Wang,X.C.；Zhang,X.Y.；Mu,X.D.Chemsuschem 2014,7,105.)，通过调控催化体系以及催化条件可以将ABE经过脱氢、偶联、加氢等过程转化为燃料，且可调变其组分，用于汽油、柴油或是航空煤油等方面。

然而，由于ABE中主要的三种主要组分化学性质活泼，催化反应过程中无法控制其缩合程度，因此所得产物均为复杂的产物混合物。且ABE发酵液往往存在大量的水，对催化剂通常存在毒化作用，而除水过程则会产生大量的能耗。因此，开发出制备易得，稳定性和水热稳定性良好的固体催化剂体系高效率，高选择性转化制备精细化学品具有重要的意义。

发明内容

本发明的意义在于克服了ABE转化制备精细化学品中存在的缺点。该制备方法反应过程简单，酮类化合物的选择性，尤其是4-庚酮的选择性最高达92％。本发明涉及的酮类化合物通过以下方案制备。以ABE发酵液为原料，于固定床反应器进行反应，在反应管中填充铈基复合氧化物催化剂后将反应管置于固定床反应器中，反应温度为350～500℃。ABE发酵液为丙酮、丁醇和乙醇的水溶液；所述目标产物高碳酮包括4-庚酮与2-戊酮。ABE中丙酮与乙醇质量比为1:5～5:1，丙酮与丁醇的质量比为：1:10～10:1，ABE发酵液中水量范围5％～50％(体积分数)。所述铈基复合氧化物催化剂，可以为CeO₂-Fe₂O₃，CeO₂-SnO₂，CeO₂-ZnO，CeO₂-Cr₂O₃，CeO₂-Nb₂O₅中的一种或两种以上。所述铈基氧化物催化剂，可以为CeO₂-Fe₂O₃，CeO₂-SnO₂，CeO₂-Cr₂O₃中的一种或两种以上。所述铈基复合氧化物的制备可以采用冷冻干燥法、高温高压合成法、浸渍法、共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法或微乳法。反应装置为固定床反应器，反应为常压。所述反应管中装填催化剂床层厚度为3cm～25cm，ABE发酵液进料的质量空速0.1～2.0h^-1。所述较佳的反应条件为：反应管中装填催化剂床层厚度为5cm～10cm，ABE发酵液的进料质量空速0.1～2h^-1。所述最佳的反应条件为：反应管中装填催化剂床层厚度为15cm～20cm，ABE发酵液的进料质量空速0.5～0.8h^-1。