用于制备二醇的方法技术

本发明专利技术提供一种用于生产二醇的方法，包含以下步骤：向反应器容器添加含有糖的原料、溶剂、氢气、逆醇醛催化剂组合物和催化剂前体，和将所述反应器容器维持在一定温度和压力下，其中所述催化剂前体包含选自周期表的第8族、第9族、第10族和第11族的一种或多种阳离子，并且其中所述催化剂前体在所述反应器容器中存在氢气的情况下被还原成未负载的氢化催化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备二醇的方法
本专利技术涉及用于在将催化剂前体转化成用于方法的未负载的氢化催化剂的条件下由含有糖的原料制备二醇的方法。
技术介绍
二醇(如单-乙二醇(MEG)和单-丙二醇(MPG))为许多商业应用(例如作为热传递介质、防冻剂和聚合物(如PET)的前体)的有价值的物质。乙二醇和丙二醇通常通过相对应环氧烷的水解以工业规模制备，所述环氧烷为由化石燃料产生的乙烯和丙烯的氧化产物。近年来，越来越多的努力集中于由非石化的可再生原料(如基于糖分的物质)生产化学品，包括二醇。可将糖分转化成二醇视为具有在所需产物中保持完整的氧原子的起始物质的高效使用。用于将糖转化成二醇的现行方法涉及氢解和氢化两步法，如在《应用化学国际版(Angew,Chem.Int.Ed.)》2008,47,8510-8513中所描述。这类两步反应需要至少两种催化组分。专利申请WO2015028398描述用于将含有糖的原料转化成二醇的连续方法，其中实现起始物质和/或中间产物的基本上完全转化，并且其中减少形成副产物。在此方法中，含有糖的原料在反应器容器中与包含至少两种活性催化组分的催化剂组合物接触，所述至少两种活性催化组分包含具有氢化能力、选自第8、9或10族的过渡金属或其化合物的一种或多种物质的作为第一活性催化剂组分和具有逆醇醛催化能力、选自钨、钼及其化合物和络合物的一种或多种物质作为第二活性催化剂组分。在本文中提到的逆醇醛催化能力意指第二活性催化剂组分使糖分(如葡萄糖)的碳-碳键断裂以形成包含具有羰基和羟基的分子的逆醇醛片段的能力。举例来说，为醇醛产物的葡萄糖当断裂成简单逆醇醛片段时产生甘醇醛。在化学品制造的领域中众所周知，催化剂可被描述为均相或非均相的，前者为在同一相中作为反应物存在和操作的那些催化剂，而后者为不在同一相中作为反应物存在和操作的那些催化剂。通常，非均相催化剂可归类为两个大组。一个组包含负载催化组合物，其中催化活性组分附接到固体载体，如二氧化硅、氧化铝、氧化锆、活性碳或沸石。通常这些固体载体与其催化的方法的反应物混合或其可固定或限制在反应容器内并且反应物通过所述反应容器或越过所述反应容器。另一组包含催化组合物，其中催化活性组分为未负载的，即所述催化活性组分未附接到固体载体，此组的实例为催化剂的雷尼金属族。雷尼金属催化剂的实例为雷尼镍，其为主要由衍生自镍-铝合金的镍组成的细粒度固体。非均相催化剂的优点在于在从反应器容器提取未反应的反应物和产物的方法期间所述非均相催化剂可保留在反应器容器中，给予运营商多次使用同一批次的催化剂的能力。然而，非均相催化剂的缺点在于随时间推移其活性下降，出于如催化活性组分从其载体损失或浸出的原因，或因为由于不可溶的残渣不可逆沉积在催化剂的载体上而阻止反应物接近催化活性组分。随着其活性下降，需要替换催化剂，并且对于非均相催化剂，这必然需要停止催化剂催化并且打开反应器容器以用新鲜批次替换失活的催化剂的方法。这类停机时间对于方法的运营商是成本高的，因为在这类时间期间没有产物可生产，并且这类劳动密集的操作具有成本影响。使用非均相催化剂的另一困难在于制备催化剂的方法，并且具体地说以产生最大催化活性的方式将催化活性组分固定到固体载体上的方法可为困难并且费时的。均相催化剂通常为未负载的并且在同一相中作为其催化的反应的反应物操作。因此其制备不需要用于将催化活性组分固定到固体载体上的任何(一个或多个)步骤，并且其添加到其催化的反应的反应物并且与其混合容易的多。然而，催化剂与反应物的分离变得更困难，并且在一些情况下，为不可能的。一般来说，这意味着均相催化剂需要比非均相催化剂更经常补给，和/或在从反应物和反应产物中去除催化剂的方法中需要额外步骤和硬件，这对其催化的方法的整体经济具有明显影响。关于由含有糖的原料制备二醇的两步连续方法，如在WO2015028398中所描述，至少两种催化组分的活性和鲁棒性(其中的每一种通常为非均相催化剂)可相对于彼此变化，并且因此如果其中的任一种的活性比另一种的活性下降更早，那么二醇生产的方法将不与其在方法开始处一样高效完成，迫使运营商停止方法以再装填催化剂中的一种或两种。替代地，两种催化组分中的一种的分解组分可有害地影响另一种的活性。同样在此情况下，方法的运营商被迫停止方法以再装填催化剂中的一种或两种。在此方面面临的具体问题为由具有逆醇醛催化能力的催化剂组分的降解形成的不可溶的钨和钼化合物和络合物的影响。这类不可溶的物质附接到并且阻塞具有氢化能力的催化剂组分，尤其如果这类催化剂组分包含多孔固体载体和/或为未负载的，但是尽管如此具有多孔表面拓扑。因此，有利的是能够制备未负载的氢化催化剂，其适合于在用于由含有糖的原料制备二醇的方法中氢化逆醇醛片段：(i)具有最小劳动，包括没有费时和棘手的将催化活性组分固定在固体载体上的步骤，(ii)其以均相型和非均相型催化剂二者的优点起作用，但是没有其各自的缺点和(iii)其不受源自具有逆醇醛催化能力的催化剂组分降解的不可溶的化学物质影响，使得将含有糖的原料转化成二醇的两步法可在一个反应容器中进行，因此简化方法。
技术实现思路
本专利技术涉及用于生产二醇的方法，包含以下步骤：向反应器容器添加含有糖的原料、溶剂、氢气、逆醇醛催化剂组合物和催化剂前体，和将反应器容器维持在一定温度和压力下，其中催化剂前体包含选自周期表的第8族、第9族、第10族和第11族的一种或多种阳离子，并且其中催化剂前体在反应器容器中存在氢气的情况下被还原成未负载的氢化催化剂。本专利技术方法的专利技术人已出人意料地发现用于由含有糖的原料生产二醇的未负载的氢化催化剂可通过将催化剂前体供应到含有包含氢气的混合物的反应器容器中在由含有糖的原料的二醇生产的开始处或在其期间‘原位’形成。因此，除选择所需的(一种或多种)催化剂前体和将其供应到含有包含氢气的混合物的反应器容器之外，不需要制备步骤，使方法快速并且便宜，并且克服常规催化剂制造的挑战。另外，本专利技术方法的专利技术人已出人意料地发现，虽然催化剂前体可溶解于溶剂中并且这类溶液不是通过过滤通过0.45μm孔径过滤器保留，但是一旦转化成未负载的氢化催化剂，其就包含通过过滤通过0.45μm孔径过滤器保留的金属粒子。因此总体上，其表现得如同其作为均相催化剂和非均相催化剂二者。举例来说，将催化剂前体供应到反应器容器中处于与含有糖的原料相同的相，如同其为均相催化剂。这克服用非均相氢化催化剂装填反应器容器的繁琐的步骤。然而，未负载的氢化催化剂可通过简单过滤方法容易地从反应器容器去除或与反应产物分离，如同其为非均相催化剂，因此克服将另外需要的繁琐的固体处置。这降低适合于进行本专利技术的二醇生产方法的反应器容器的成本和复杂度。本专利技术人还已发现，一旦二醇生产在进行中，在反应器容器内的未负载的氢化催化剂的含量可通过如上所述将更多催化剂前体添加到反应器容器中或通过经过滤从反应器容器去除未负载的氢化催化剂在任何时间时改变。本专利技术方法的专利技术人还已出人意料地发现，未负载的氢化催化剂耐在用于由含有糖的原料制备二醇的方法期间通过具有逆醇醛催化能力的催化剂组分的降解产生的不可溶的化学物质。这使得逆醇醛和氢化步骤能够在同一反应器容器中同时进行，同样具有简化方法的优点并且因此降低方法的操作和资金成本。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产二醇的方法，包含以下步骤：向反应器容器添加含有糖的原料、溶剂、氢气、逆醇醛催化剂组合物和催化剂前体，和将所述反应器容器维持在一定温度和压力下，其中所述催化剂前体包含选自周期表的第8族、第9族、第10族和第11族的一种或多种阳离子，并且其中所述催化剂前体在所述反应器容器中存在氢气的情况下被还原成未负载的氢化催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.29 US 62/234,1081.一种用于生产二醇的方法，包含以下步骤：向反应器容器添加含有糖的原料、溶剂、氢气、逆醇醛催化剂组合物和催化剂前体，和将所述反应器容器维持在一定温度和压力下，其中所述催化剂前体包含选自周期表的第8族、第9族、第10族和第11族的一种或多种阳离子，并且其中所述催化剂前体在所述反应器容器中存在氢气的情况下被还原成未负载的氢化催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述二醇包含乙二醇和1,2-丙二醇。3.根据权利要求1和2所述的方法，其中所述含有糖的原料包含选自由以下组成的组的一种或多种糖：单糖、二糖、寡糖和多糖。4.根据权利要求1到3所述的方法，其中所述溶剂为水，或C1...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·范德海德，P·休伊曾加，M·麦凯，J·L·M·范德比杰尔，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL