[发明专利]异丁醇生产方法

说明书

描述了制备异丁醇的方法。所述方法包括在第一催化剂的存在下甲醇与乙醇之间的第一反应以制备含有丙醇、异丁醇和正丁醇的醇混合物，和在第二催化剂的存在下所制备的丙醇和合成气之间的第二反应以制备异丁醇。再循环所述第二反应中制备的甲醇和乙醇并在所述第一反应中使用，和再循环未反应的丙醇并在所述第二反应中使用。

背景技术

乙醇主要用作用于改善燃烧效率的汽油添加剂。异丁醇可以被认为是第二代生物燃料。异丁醇是有机溶剂以及乙酸异丁酯和异丁酯的制造中的原料。它也可以与汽油直接共混以改善辛烷值和燃烧效率或用作纯替代燃料。与乙醇相比，异丁醇具有相对更高的能量密度和更低的挥发性。此外，它不容易从空气中吸收水，防止了发动机和管道的腐蚀。它还具有比乙醇高的辛烷值，导致了发动机中更少的爆震。

尽管异丁醇具有许多潜在用途，但目前其合成是受限的。可以通过丙烯的羰基化来制备异丁醇。该方法涉及使丙烯与一氧化碳和氢气反应以生成异丁醛，并然后将异丁醛氢化为异丁醇。例如，美国专利第2,564,130号公开了在含钴催化剂的存在下在225℃至300℃由含有丙烯、CO和H₂的混合物制备正丁醇和异丁醇的方法。尽管该羰基化方法目前被用于制备丁醇，但它由于生产丙烯和合成气(synthesis gas)(合成气(syngas))所需的高能量而并不节能。它也因丙烯的成本而是昂贵的。此外，当异丁醇用作汽油添加剂时，预计对它的需求将显著增加对丙烯的需求，这使所述方法甚至更加昂贵。

可选择地，已经广泛研究了直接由更丰富和更便宜的合成气合成异丁醇。含有一氧化碳和氢气的合成气主要由天然气和轻烃的重整或部分氧化、或在高温下煤和生物质的气化来制备。它也可以由城市固体废物的气化制备。在碱金属促进的基于ZnO和CuO-ZnO的催化剂上一氧化碳和氢气在高温和高压下反应以制备甲醇和异丁醇，甲烷和轻烃为主要副产物。例如，美国专利第5,767,166号公开了用于在一个反应器中在碱金属促进的Zn-Cr氧化物催化剂上由合成气制备异丁醇的方法。在中国专利公开第103,272,609号中公开了类似的方法，其中使用了碱金属和稀土金属氧化物促进的CuO-ZnO-ZrO₂催化剂。

尽管直接由合成气合成异丁醇已经被广泛研究，但它通常与差的异丁醇选择性和生产率(productivity)相关联。在操作过程中，较低的温度导致较高的甲醇选择性，而较高的温度倾向于制备更多甲烷和轻烃。因此，在碱金属促进的ZnO和CuO-ZnO催化剂上难以实现高的异丁醇选择性和收率。

因此，希望得到能克服上述障碍并实现高异丁醇生产率的方法。

附图说明

图1是本发明的由甲醇、乙醇、丙醇和合成气制备异丁醇的方法的一个实施方案的图示。

图2是本发明的由甲醇、乙醇、丙醇和合成气制备异丁醇的方法的另一个实施方案的图示。

描述

已经开发了用于异丁醇合成的新路线。它包括在第一催化剂存在下甲醇与乙醇之间的第一反应以制备含有丙醇、异丁醇和正丁醇的醇混合物，和在第二催化剂存在下在所述第一反应中制备的丙醇与合成气(合成气)之间的第二反应以制备异丁醇。所述合成气是由氢气、一氧化碳、和有时少量的二氧化碳组成的气体混合物。

所述方法的第一步骤是使甲醇和乙醇反应以制备丙醇、异丁醇和正丁醇。反应如下所列：

CH₃OH+C₂H₅OH→C₃H₇OH+H₂O     (1)

2CH₃OH+C₂H₅OH→i-C₄H₉OH+2H₂O     (2)