[发明专利]催化精馏制备混丁醇的绿色方法

说明书

本发明涉及一种制备混丁醇的方法，具体涉及一种催化精馏制备混丁醇的绿色方法。以正丁醛、异丁醛和氢气为原料，将金属合金纳米催化剂和助催化剂填充在催化精馏塔中，原料经混合预热后进入催化精馏塔中进行催化反应，反应产物从催化精馏塔塔釜采出，得到高纯度混丁醇。本发明借助分离与反应的耦合来强化反应与分离，具有低消耗、低投入等优势，工艺先进、工艺相对简单；本发明制备了金属合金纳米催化剂，且与助催化剂协同使用，显著提高了催化加氢的性能，且选择优化合理的反应条件，最终产品纯度≥99.0％，单次收率≥94.7％。

技术领域

本发明涉及一种制备混丁醇的方法，具体涉及一种催化精馏制备混丁醇的绿色方法。

背景技术

混丁醇是正丁醇和异丁醇的混合物，正丁醇约占95％，异丁醇约占2.5％。正丁醇主要用于制造邻苯二甲酸、脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯类增塑剂，它们广泛用于各种塑料和橡胶制品中；也是有机合成中制丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等的原料；还是脱水剂、抗乳化剂以及油脂、药物(如抗生素、激素和维生素)和香料的萃取剂，醇酸树脂涂料的添加剂等；又可用作有机染料和印刷油墨的溶剂，脱蜡剂；作为溶剂用以分离高氯酸钾和高氯酸钠；也可以分离氯化钠和氯化锂；用以洗涤乙酸铀酰锌钠沉淀；比色测定中用钼酸盐法测定砷酸，测定牛乳中的脂肪；皂化酯类的介质；显微分析时制备石腊包埋物质；用作脂肪、蜡、树脂、虫胶、树胶等的溶剂；硝基喷漆的助溶剂等；用于分离钾、钠、锂、氯酸盐的溶剂；用作分析试剂，如作溶剂，作色谱分析标准物质；还用于有机合成，作为重要的溶剂，在脲醛树脂、纤维素树脂、醇酸树脂和涂料的生产中大量使用，也可作为胶黏剂中常用的非活性稀释剂；也用作脱水剂、抗乳化剂以及油脂、香料、抗生素、激素、维生素等的萃取剂，醇酸树脂涂料的添加剂，硝基喷漆的助溶剂等；还可作为化妆品溶剂，主要在指甲油等化妆品中作为助溶剂，以配合醋酸乙酯等主溶剂，有助于色料的溶解以及调节溶剂的挥发速度和黏度，添加量一般为10％左右；丝印中可用作油墨调配的消泡剂；用于烘烤食品、布丁、糖果；用于制取酯类、塑料增塑剂、医药、喷漆等。

现有制备正丁醇的方法有：发酵法、乙醛法、丙烯羰基合成法以及低压法。

发酵法：以薯类、粮食或糖类为原料，经水解发酵而得；但是发酵法选择性低、收率低，所得正丁醇含量约为54.8％-58.5％，杂质丙酮和乙醇的含量约占45％。乙醛法：以乙醛为原料加入稀碱溶液，温度在20℃以下得到2-羟基丁醛，当反应到50％即行终止，将碱用酸中和，回收未反应的乙醛，在塔底提取2-羟基丁醛，再用硫酸、乙酸等酸性催化剂在105～137℃使脱水生成巴豆醛，再用铜络催化剂在160～240℃加氢得粗正丁醇和丁醛，经精馏而得成品；乙醛法工艺复杂，流程较为复杂，而且得到的正丁醇选择性低，收率低；丙烯羰基合成法：用丙烯、一氧化碳和氢气在催化床层上进行反应，催化剂为沸石吸附钴盐或脂肪酸钴，反应温度130～160℃，反应压力为20～25MPa，反应生成正丁醛和异丁醛，经过精馏进行分离，将正丁醛催化加氢即得正丁醇；这种方法所用催化剂为贵金属钴，加大了生产成本，而且反应工序复杂，收率较低。低压法：由丙烯、一氧化碳和水一步法合成丁醇，反应温度100～104℃，压力1.5MPa，采用五羰基铁、正丁基吡咯烷与水的混合物；但丙烯单程转化率较低，仅8％～10％。

以上方法均存在着副反应多、选择性低等问题，因此有必要开发一条高效制备高纯度混丁醇的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种催化精馏制备混丁醇的绿色方法，选择合适的催化剂，优化合理的反应条件，最终产品纯度高，单次收率高。

本发明所述的催化精馏制备混丁醇的绿色方法，以正丁醛、异丁醛和氢气为原料，将金属合金纳米催化剂和助催化剂填充在催化精馏塔中，原料经混合预热后进入催化精馏塔中进行催化反应，反应产物从催化精馏塔塔釜采出，得到高纯度混丁醇。

反应方程式如下：

其中：