正丁醛单步骤转化成2-乙基己醛制造技术

公开的是一种制造和使用二氧化钛负载的钯催化剂，来用于由正丁醛单步骤合成2‑乙基己醛的方法。这种二氧化钛负载的钯催化剂表现出高的正丁醛转化率，同时产生可感知产率的2‑乙基己醛和在运行之间保持活性。这种方法提供了用催化剂由正丁醛单步骤合成2‑乙基己醛，其是可以再生的，其提供了相对于传统的苛性路线的清洁剂下游分离。

Conversion of n-butyral to 2- ethyl n-butyral

Disclosed is a method of manufacturing and using titanium dioxide supported palladium catalysts for the one-step synthesis of 2_ethylhexanal from n-butyraldehyde. This titanium dioxide supported palladium catalyst exhibits high conversion of n-butyraldehyde, yields 2_ethylhexanal with a perceptible yield and maintains activity between runs. This method provides a catalytic one-step synthesis of 2_ethylhexanal from n-butyraldehyde, which is renewable and provides downstream separation of detergents relative to conventional caustic routes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正丁醛单步骤转化成2-乙基己醛专利
本专利技术通常涉及一种制备和使用蛋壳催化剂的方法，其具有沉积在二氧化钛固体载体上的钯纳米粒子。具体地，本专利技术寻求优化正丁醛通过合成单步骤转化成2-乙基己醛和使用在二氧化钛载体上的钯纳米粒子形成蛋壳催化剂。专利技术背景金属负载的催化剂的用户设计经常决定了方法活性和反应选择性，这在几乎每个工业方法中都是关键的。甚至对催化剂或者催化剂合成条件的很小的挑战都会明显改变催化性能，明显影响反应中的方法活性和选择性。在许多反应中，金属负载的催化剂需要具有最高可能的催化活性金属表面积，或者金属分散。这可以通过将金属纳米尺寸粒子沉积在惰性载体上来实现，其可以以不同的构造分布。三种主要构造包括蛋壳，蛋黄和均匀分布，如图1所示。在具有蛋壳分布的催化剂中，金属纳米粒子富集在载体的外边缘处。这些蛋壳催化剂对于热或者质量转移受限的反应来说是特别期望的。蛋壳催化剂允许反应在催化剂表面上快速发生，而不使得催化剂孔变堵塞。使用蛋壳催化剂，反应物和产物必需要行进的扩散路径长度是最小化的，这使得这种构造对于具有强扩散约束的快速反应来说是最佳的，这在反应中产生了更高的选择性，其中扩散是限制性步骤。但是，在蛋壳催化剂中进行了有限的研究，这归因于它们的复杂和困难的合成方案。虽然在催化剂中使用小金属粒子是非常令人期望的，但是所述粒子具有聚集的倾向。当纳米粒子结块在一起时发生了聚集，其与其他金属纳米粒子结合来形成大块，典型地是大约20-100nm。归因于大部分金属高成本以及上述分散和表面积考虑，聚集典型地导致在催化剂载体上合成2nm粒子是一种非常困难的方法。在目前本领域中，已经使用了不同的方法来合成金属纳米粒子催化剂。一种这样的方法的组成为使用封端剂来防止金属纳米粒子彼此结合。封端剂与催化剂结合来控制结构特性和防止粒子聚集。但是封端剂充当了到反应物的物理障碍，限制了接近催化剂和因此必须在可以开始实际反应之前除去。这产生了非常短的时机窗，在其中反应必须发生，而所述催化剂是在粒子聚集之前是活性的。用于合成金属纳米粒子催化剂的其他方法是表面活性剂，煅烧，化学气相技术，一氧化碳，定制载体，控制pH水平，控制压力条件和长的制备时间。许多的这些反应会需要困难的技术，并且会是非常昂贵的，特别大规模进行。另外，大部分的这些金属纳米粒子催化剂不是以蛋壳形式合成的，因为迄今为止这个领域很少进行研究，并且目前的合成是相当困难的。大部分催化剂是以均匀构造生产的，很少具有蛋黄构造，和甚至更少具有令人期望的蛋壳构造。催化剂经常用于加氢反应。化学工业中长期存在，但是仍未解决的一种需要是更容易，更快和更成本有效的选项来生产令人期望的催化剂组合物，而无需在选择性加氢反应中使用必需的费力合成。甚至降低生产成本中小的改进也会产生明显的节约。通过砍掉浪费步骤和额外的反应需要，时间和资金节约将是指数性的。经由醇醛缩合反应合成2-乙基己醛示例了一种化合物，其是选择性氢化的，没有除去醛官能度。2-乙基己醛是一种重要的工业化学品，可用于多种应用例如香水，增塑剂，和2-乙基己酸的合成前体。本领域公开的合成2-乙基己醛典型地需要几个合成步骤，高压力，多种催化剂和/或复杂的催化剂。使用二氧化钛上钯蛋壳类型催化剂消除了使用均相催化剂来促进醇醛反应来制造2-乙基己烯醛的需要。典型地，醇醛反应是碱催化的，其使用苛性试剂例如氢氧化钠。虽然是有效的，但是这类碱催化会是有问题的，因为它需要专门处理所述碱，下游分离均匀碱和更高的资金成本。典型的在这些应用中，苛性催化剂没有分离，而需要废物流另外的处理来满足法规要求。此外，这种合成方案增加了成本，因为催化剂没有回收，而是在下游废弃。本专利技术将允许使用容易控制的，不同尺寸的纳米粒子以令人期望的蛋壳形式容易地合成钯蛋壳催化剂。这种催化剂合成方案允许一步反应，在大气压发生，无需控制反应pH，使用表面活性剂，封端剂，一氧化碳或者化学气相沉积。制备时间是相当短的，并且不需要定制载体。通过仅仅改变反应所用的还原剂，蛋壳分布的金属催化剂可以以不同的纳米粒子尺寸来合成。本专利技术的二氧化钛上钯蛋壳催化剂能够使用正丁醛作为单步骤合成2-乙基己醛的供料。使用这种二氧化钛上钯蛋壳催化剂将正丁醛转化成2-乙基己醛提供本领域未一起公开的几种益处，例如：1)单步骤合成方案；2)使用单个可再生非均相二氧化钛上钯蛋壳催化剂；3)在大气压进行合成；和4)反应提供清洁剂产物下游分离，这归因于不存在催化剂分离或者处置。
技术实现思路
本专利技术在第一实施方案中提供一种制备钯蛋壳类型催化剂的方法，其包含：将钯盐溶解在溶剂中来生产含钯盐的溶液；将该含钯盐的溶液与二氧化钛载体在大气压下混合；除去所述的溶剂来生产钯盐沉积的载体；和使用选自下面的还原剂来还原所述的钯盐沉积的载体来形成钯蛋壳类型催化剂：氢气，氢气混合物，醇溶液，醇/水溶液，肼溶液，和肼/溶剂溶液；其中该沉积在二氧化钛载体上的钯壳包含直径小于大约10纳米的纳米尺寸钯粒子；和其中该沉积在二氧化钛载体上的钯壳富集在蛋壳类型催化剂的外表面大约300微米中。本专利技术在第二实施方案中提供一种单步骤合成2-乙基己醛的方法，其包含：将正丁醛和氢气与二氧化钛上钯蛋壳类型催化剂在气相缩合条件下接触来获得包含2-乙基己醛的反应产物；其中该钯蛋壳催化剂包含沉积在二氧化钛载体上的钯壳，其包含直径小于大约10纳米的纳米尺寸钯粒子；和其中该沉积在二氧化钛载体上的钯壳富集在钯蛋壳类型催化剂的外表面大约300微米内。本专利技术在第三实施方案中提供一种单步骤合成2-乙基己醛的方法，其包含：将正丁醛和氢气与二氧化钛上钯蛋壳类型催化剂在气相缩合条件下在大约大气压接触来获得包含2-乙基己醛的反应产物；其中该钯蛋壳催化剂包含大约.1重量％的沉积在二氧化钛载体上的钯金属壳，其包含直径小于大约2纳米的纳米尺寸钯粒子；和其中该沉积在二氧化钛载体上的钯壳富集在钯蛋壳类型催化剂的外表面大约300微米内。附图说明图1是一个图，其显示了粒子载体上活性催化活性位置的不同分布。定义作为本文使用的，措词“蛋壳构造”或者“蛋壳分布”定义为这样的粒子分布，其中至少大约90％的粒子位于外表面的大约300微米内。作为本文使用的，措词“蛋黄构造”或者“蛋黄分布”定义为这样的粒子分布，其中大部分粒子位于粒子载体的中心。术语“均匀构造”或者“均匀分布”定义为这样的粒子分布，其中大部分粒子均匀分布在整个粒子载体中。作为本文使用的，措词“传热限制的反应”定义为受限于传热的反应，其中反应速率由于传热过程慢于固有反应速率而小于最大值。作为本文使用的，措词“非均相负载的催化剂”定义为这样的催化剂，其中催化剂相不同于反应物或产物相。作为本文使用的，措词“均相催化剂”定义为这样的催化剂，其中催化剂相与反应物或产物相相同。作为本文使用的，措词“小于2nm”，“小于5nm”，“小于7nm”分别指的是尺寸是0-大约2.0nm，0-大约5.0nm，0-大约7.0nm，包括其之间的全部值，包括整数例如0，1，2，分数例如0.5，1.6，1.87，1.4445和端点例如0和2.0。作为本文使用的，措词“质量转移限制的反应”定义为受限于质量转移的反应，其中反应速率由于质量转移过程慢于固有反应速率而小于最大值。作为本文使用的，措词“纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单步骤合成2‑乙基己醛的方法，其包含：将正丁醛和氢气以及二氧化钛上钯蛋壳类型催化剂在气相缩合条件下接触，来获得包含2‑乙基己醛的反应产物；其中该钯蛋壳催化剂包含沉积在二氧化钛载体上的钯壳，其包含直径小于大约10纳米的纳米尺寸钯粒子；和其中沉积在二氧化钛载体上的钯壳富集在钯蛋壳类型催化剂的外表面的大约300微米内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.28 US 15/009,0981.一种单步骤合成2-乙基己醛的方法，其包含：将正丁醛和氢气以及二氧化钛上钯蛋壳类型催化剂在气相缩合条件下接触，来获得包含2-乙基己醛的反应产物；其中该钯蛋壳催化剂包含沉积在二氧化钛载体上的钯壳，其包含直径小于大约10纳米的纳米尺寸钯粒子；和其中沉积在二氧化钛载体上的钯壳富集在钯蛋壳类型催化剂的外表面的大约300微米内。2.根据权利要求1的方法，其中该纳米尺寸钯粒子的直径小于大约2纳米。3.根据权利要求1的方法，其中该正丁醛和钯蛋壳类型催化剂是在大约大气压时接触的。4.根据权利要求1的方法，其中该正丁醛和钯蛋壳类型催化剂是在大约290℃的温度接触的。5.根据权利要求1的方法，其中该反应产物包含至少30重量％的2-乙基己醛。6.根据权利要求1的方法，其中该正丁醛的转化率是至少70％。7.根据权利要求1的方法，其中该钯蛋壳催化剂具有.1重量％的在二氧化钛上的钯纳米粒子。8.根据权利要求1的方法，其中该钯蛋壳催化剂可以在空气中在大约400℃-大约450℃的温度再生。9.一种单步骤合成2-乙基己醛的方法，其包含：将正丁醛和氢气以及二氧化钛上钯蛋壳类型催化剂在气相缩合条件下在大约大气压接触，来获得包含2-乙基己醛的反应产物；其中该钯蛋壳催化剂包含大约.1重量％的沉积在二氧化钛载体上的钯金属壳，其包含直径小于大约2纳米的纳米尺寸钯粒子；和其中沉积在二氧化钛载体上的钯壳富集在钯蛋壳类型催化剂的外表面大约300微米内。...

【专利技术属性】
技术研发人员：温卡塔·巴拉特·拉姆·伯帕纳，小肯尼斯·韦恩·汉普顿，刘铸舫，小查尔斯·爱德万·萨姆纳，杰拉尔德·查尔斯·塔斯廷，盖伊·拉尔夫·斯坦梅茨，梅丽莎·帕格·斯特菲，
申请(专利权)人：伊士曼化工公司，
类型：发明
国别省市：美国,US