[发明专利]通过有机/无机催化剂由乙醇和乙醛在含水介质中产生乙酸和氢气

说明书

公开了由二碳(C₂)醇源产生乙酸和氢气的方法和系统，该方法包括(a)获得包含C₂醇源和有机钌(II)卤化物催化剂的均相水溶液；和(b)使均相水溶液经历适于产生包含乙酸和氢气的产物流的条件。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年5月31日提交的美国临时专利申请第62/343396号的优先权权益，其通过引用整体并入本发明。

背景技术

A.技术领域

本发明一般涉及使用有机钌(II)卤化物催化剂由二碳(C₂)醇源产生乙酸和氢气。

B.相关技术描述

乙酸和氢气是用于产生各种有机化合物的重要工业化学品。氢气也是重要的能源。乙酸可用于产生商业产品，例如乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙酸酐和乙酸酯。如式(1)-(3)所示，可以使用甲醇和一氧化碳由甲醇羰基化产生乙酸：

CH₃OH+HI→CH₃I+H₂O (1)

CH₃I+CO→CH₃COI (2)

CH₃COI+H₂O→CH₃COOH+HI (3)

甲醇和一氧化碳可以来自包括天然气、煤、核能和其他可再生能源的各种来源，可再生能源例如生物质、风能、太阳能、地热能和水力发电。铑催化的Monsanto方法和铱催化的Cativa^TM方法(BP America，美国)都已用于甲醇羰基化。产生乙酸的其他方法包括乙醛氧化、乙烯氧化、氧化发酵和厌氧发酵。

在商业上，如下面的等式(4)和(5)所示，氢气由甲烷的水蒸汽重整产生。甲烷的主要来源是天然气。

CH₄+H₂O→CO+3H₂ (4)

CO+H₂O→CO₂+H₂ (5)

已经提出了用于产生氢气的替代方法(例如，水分解、甲酸的热脱氢、有机小分子的催化脱氢、氨基硼烷的热脱氢等)。所有这些方法都存在一系列缺陷，例如高成本和低效率、低原料氢含量、以及在要求高反应温度和压力的反应条件下的催化剂不稳定。氢气的存储和运输也是与制氢的可再生形式相关的问题。