用于制备乙二醇流的连续方法技术

公开了一种用于制备包括乙二醇和丙二醇的多元醇流的连续方法，其中将包括水和至少一种单糖的液体糖流引入第一反应区并进行第一反应，该第一反应是该至少一种单糖在第一催化条件和在第一氢气存在下制备包括至少一种糖醇的加氢混合物的加氢反应。然后将至少一部分该加氢混合物和至少一部分该第一氢气转移到第二反应区并进行第二反应，该第二反应是该至少一种糖醇在第二催化条件制备包括至少一种多元醇的氢解混合物的氢解反应。第二反应是在第二氢气存在下进行的，其中该第二氢气包括已经转移到第二反应的该部分第一氢气。该第一反应是在第一反应压力下进行的，该第一反应压力大于或等于第二反应压力，且随后在第二反应区的转化方法结束时在小于第一反应压力的排气压力下释放氢气。以这种方式，至少一部分该加氢混合物和至少一部分该第一氢气从第一反应区到第二反应区的转移可以在不使用任何泵送系统的情况下进行，尤其是可以在不使用任何能够泵送加压液/气混合物的泵送系统的情况下进行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及用于将单糖转化为多元醇(例如乙二醇和丙二醇)的连续方法，该方法能够按比例放大到工业规模。
技术介绍
生物质的转化作为用于替代石油成为可再生燃料和化学品来源的关键技术，已经受到显著的关注。木质纤维素是最丰富的生物质资源，且不能被人体消化，这是其与糖和淀粉相比的优点，因为可食用的碳水化合物的使用与食品生产是相竞争的。因此，木质纤维素是自然界中最受关注的生物质资源之一，可以非常低的成本获得。为了有效替代石油，可再生的燃料和化学品不仅需要在性能方面满足技术规范，而且还必须以与源自石油的竞争对手相比有竞争力的成本生产。乙二醇和丙二醇是在聚合物化学中广泛用作原料的两种石油衍生的多元醇。已经开发了很多将水溶性的和水不溶性的糖源转化为多元醇的工艺。然而，即使转化的化学方法是公知的，但迄今为止尚未发现任何现有技术的方法是在实际工业上可使用的。一些现有技术的方法证实了将合成糖转化为轻质多元醇，在木质纤维素衍生的糖的转化中，现有技术的方法生产的多元醇混合物在现实中使用时性能较差，而且通常其成本非常高难以与石油衍生的多元醇相竞争。主要问题之一与以下事实有关：竞争反应路径难以控制，因此由木质纤维素原料得到的流是通常包括很多化合物的混合物。现有技术中已知乙二醇和丙二醇可以由单糖(例如葡萄糖和木糖)通过转化方法得到，该转化方法包括单糖加氢制备糖醇(例如木糖醇和山梨糖醇)的步骤以及随后糖醇氢解制备包括乙二醇和丙二醇的多元醇的步骤。作为现有技术中由生物质衍生的木糖转化为木糖醇的实例，在HM Baudel等的“通过甘蔗渣溶解木浆液体流出物在Ru/C催化剂上催化加氢制备木糖醇(xylitol production via catalytic hydrogenation of sugarcane bagasse
dissolving pulp liquid effluents over Ru/C catalyst)”,J.Chem.Technol.Biotechnol.80:230-233(2005)中，将用于生产溶解木浆的甘蔗渣进行酸水解产生的富含木糖的液体流出物通过在Ru/C上催化加氢转化为木糖醇。该论文显示，即使在温和的温度和氢气压力水平(80℃，20atm)下，钌(Ru2％/C)催化剂也适于将甘蔗渣水解糖以高木糖醇选择性(约98％)转化为多元醇。作为现有技术中由木糖醇转化为多元醇的实例，在J.Sun等的“在负载Ru催化剂上生物质基木糖醇选择性氢解合成乙二醇和丙二醇(selective hydrogenolysis of biomass-derived xylitol to ethylene glycol and propylene glycol on supported Ru catalysts)”,Green Chem.,2011,13,p.135中，在不同催化剂上在Ca(OH)2存在下进行源自生物质基木糖醇选择性氢解合成乙二醇和丙二醇。催化剂包括Ru，负载在活性炭(C)上以及为用于对照的负载在金属氧化物Al2O3、TiO2、ZrO2和Mg2AlOx上；以及C负载的其他贵金属Rh、Pd和Pt。该水解反应是通过用氢气在40巴对反应器加压并随后在473℃加热反应器而进行的。作者表明了如何通过在473℃改变氢气压力控制木糖醇氢解为不同的多元醇(包括乙二醇、丙二醇、甘油、苏糖醇、阿拉伯糖醇)的选择性。强调了通过降低氢气压力，反应活性快速降低。现有技术中已知，与糖醇氢解为多元醇的反应条件相比，在氢气压力和温度方面，单糖加氢为糖醇是能够在更温和的条件下进行的反应。特别地，依照现有技术的教导，这两个反应是分开进行的，即：第一反应(即加氢)是在比第二反应(氢解)的压力更低的第一反应压力下进行的。这通常从适用的角度来看被认为是方便的，因为这对应于加氢反应器成本的降低。为了按比例放大该方法用于在工业规模上将单糖转化为多元醇，需要用于将单糖转化为多元醇的连续方法。在工业规模上，将包括气体部分和液体部分的加压流从较低压力(第一反应压力)的第一装置部分输送到较高压力(第二反应压力)的第二装置部分将需要使用大的专门的泵送系统，然而，这是昂贵的且容易发生故障。作为可替代的解决方案，可以将该加压流分成液体部分和气体部分，然后将各部分加压并泵送到第二装置部分中。这一工序通常是通过在分离成液体和气体部分之前首先冷却该加压流而实现的。然而，这种分离工序在工业规模上并不能容易地用于连续方法中，
而且在任何情况下都需要增补设备，这也牵扯到额外的操作和投资成本。因此，构成本专利技术的基础的技术问题是开发一种连续的工艺用于将单糖转化为多元醇(例如乙二醇和丙二醇)，该方法能够按比例放大到工业规模以便克服之前关于现有技术提及的缺点。专利技术概述依照本专利技术，通过一种用于制备包括乙二醇和丙二醇的多元醇流的连续方法解决了该技术问题，其中该方法包括以下步骤：a.将第一氢气和液体糖流引入第一反应区，该液体糖流包括水和至少一种单糖，其中该第一反应区包含加氢催化剂且具有第一反应压力和第一反应温度；b.在第一反应区中将该液体糖流保持与至少该加氢催化剂接触第一反应时间，以足以生成包括至少一种糖醇的加氢混合物；c.从第一反应区中将该加氢混合物的至少一部分和该第一氢气的至少一部分转移到第二反应区，其中该第二反应区具有不高于第一反应压力的第二反应压力和第二反应温度，且进一步包含能够在第二反应压力和第二反应温度下将该糖醇转化为至少一种多元醇的氢解催化剂；d.在第二反应区中将该加氢混合物的至少一部分保持与该氢解催化剂在OH-离子和包括该至少一部分的第一氢气的第二氢气存在下接触第二反应时间，以足以生成包括该多元醇的氢解混合物；e.在排气压力下释放至少一部分该第二氢气，其中该排气压力不高于第二压力；和f.从该氢解混合物的至少一部分中回收至少一部分该多元醇以形成该多元醇流，其中该第一反应压力大于该排气压力。还公开了从第一反应区中将该加氢混合物的至少一部分和该第一氢气的至少一部分转移到第二反应区的步骤可以在不使用泵送系统的情况下进行。进一步公开了从第一反应区中将该加氢混合物的至少一部分和该第一氢气的至少一部分转移到第二反应区的步骤可以在驱动力的作用下进行，该
驱动力是与第一反应压力和排气压力之差有关的力。还公开了第一反应压力和第二反应压力都可以是在选自由40巴-170巴、40巴-150巴、50巴-100巴和60-80巴构成的组的范围内的值，只要第二反应压力不大于第一反应压力即可。进一步公开了该排气压力可以是在0.1巴-30巴、0.3巴-20巴、0.5巴-10巴、0.5巴-4巴和0.5巴-2巴范围内的值。还公开了该方法可以进一步包括在释放该至少一部分第二氢气之前分离该至少一部分氢解混合物和该至少一部分第二氢气的步骤。进一步公开了该至少一部分氢解混合物和该至少一部分第二氢气的分离可以在分离区进行，其中该分离区具有分离压力，该分离压力小于或等于第二反应压力并大于排气压力。还公开了该至少一部分氢解混合物和该至少一部分第二氢气可以在不使用泵送系统的情况下从第二反应区被转移到分离区。还公开了该至少一部分氢解混合物和该至少一部分第二氢气从第二反应区转移到分离区可以在驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备包括乙二醇和丙二醇的多元醇流的连续方法，其中该方法包括以下步骤：a.将第一氢气和液体糖流引入第一反应区，所述液体糖流包括水和至少一种单糖，其中所述第一反应区包含加氢催化剂且具有第一反应压力和第一反应温度；b.在所述第一反应区中将所述液体糖流保持与至少所述加氢催化剂接触第一反应时间，以足以生成包括至少一种衍生自所述单糖的糖醇的加氢混合物；c.从所述第一反应区中将所述加氢混合物的至少一部分和所述第一氢气的至少一部分转移到第二反应区，其中所述第二反应区具有不高于所述第一反应压力的第二反应压力和第二反应温度，且进一步包含能够在所述第二反应压力和所述第二反应温度下将所述糖醇转化为至少一种多元醇的氢解催化剂；d.在所述第二反应区中将所述加氢混合物的至少一部分保持与所述氢解催化剂在OH‑离子和包括至少一部分的所述第一氢气的第二氢气存在下接触第二反应时间，以足以生成包括所述多元醇的氢解混合物；e.在排气压力下释放至少一部分所述第二氢气，其中所述排气压力不高于所述第二反应压力；和f.从所述氢解混合物的至少一部分中回收至少一部分所述多元醇以形成所述多元醇流，其中所述第一反应压力大于所述排气压力。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.25 IT MI2014A0002871.一种用于制备包括乙二醇和丙二醇的多元醇流的连续方法，其中该方法包括以下步骤：a.将第一氢气和液体糖流引入第一反应区，所述液体糖流包括水和至少一种单糖，其中所述第一反应区包含加氢催化剂且具有第一反应压力和第一反应温度；b.在所述第一反应区中将所述液体糖流保持与至少所述加氢催化剂接触第一反应时间，以足以生成包括至少一种衍生自所述单糖的糖醇的加氢混合物；c.从所述第一反应区中将所述加氢混合物的至少一部分和所述第一氢气的至少一部分转移到第二反应区，其中所述第二反应区具有不高于所述第一反应压力的第二反应压力和第二反应温度，且进一步包含能够在所述第二反应压力和所述第二反应温度下将所述糖醇转化为至少一种多元醇的氢解催化剂；d.在所述第二反应区中将所述加氢混合物的至少一部分保持与所述氢解催化剂在OH-离子和包括至少一部分的所述第一氢气的第二氢气存在下接触第二反应时间，以足以生成包括所述多元醇的氢解混合物；e.在排气压力下释放至少一部分所述第二氢气，其中所述排气压力不高于所述第二反应压力；和f.从所述氢解混合物的至少一部分中回收至少一部分所述多元醇以形成所述多元醇流，其中所述第一反应压力大于所述排气压力。2.根据权利要求1所述的方法，其中从所述第一反应区中将所述加氢混合物的至少一部分和所述第一氢气的至少一部分转移到所述第二反应区的步骤c)在不使用泵送系统的情况下进行。3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中从所述第一反应区中将所述加氢混合物的至少一部分和所述第一氢气的至少一部分转移到所述第
\t二反应区是在驱动力的作用下进行的，所述驱动力是与所述第一反应压力和所述排气压力之差有关的力。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述第一反应压力是在选自由40巴-170巴、40巴-150巴、50巴-100巴和60-80巴构成的组的范围内的值。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述排气压力是在0.1巴-30巴、0.3巴-20巴、0.5巴-10巴、0.5巴-4巴和0.5巴-2巴范围内的值。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，进一步包括在释放所述至少一部分第二氢气的步骤e)之前分离所述至少一部分氢解混合物和所述至少一部分第二氢气的步骤。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一部分氢解混合物和所述至少一部分第二氢气的所述分离是在分离区进行的，其中所述分离区具有分离压力，所述分离压力小于或等于所述第二反应压力并大于所述排气压力。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述至少一部分氢解混合物和所述至少一部分第二氢气在不使用泵送系统的情况下从所述第二反应区被转移到所述分离区。9.根据权利要求7-8中任一项所述的方法，其中所述至少一部分氢解混合物和所述至少一部分第二氢气从所述第二反应区转移到分离区是在驱动力的作用下进行的，所述驱动力是与所述第一反应压力和所述排气压力之差有关的力。10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中在引入所述第一反应区之前，将所述液体糖流和所述第一氢气混合在一起。11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中单位时间内引入所述第一反应区中的单糖的总摩尔量与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科·贝尔纳迪，艾琳·博萨诺，丹妮拉·托达罗，
申请(专利权)人：拜奥开姆泰克股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT