从山梨糖醇制造二醇的方法技术

所公开的主题的实施方式提供了一种从山梨糖醇进料制造乙二醇和丙二醇的方法，其可包括在溶剂和双功能催化剂体系存在下在反应器中使所述山梨糖醇进料与氢气接触。所述双功能催化剂体系可包括第一催化剂和第二催化剂，所述第一催化剂包含铜化合物、锌化合物和附加金属化合物，所述第二催化剂包含碳酸钠。

METHODS FOR PRODUCING DIOL FROM SORBITOL

The implementation of the disclosed subject provides a method for manufacturing ethylene glycol and propylene glycol from sorbitol feed, which may include contacting sorbitol feed with hydrogen in a reactor in the presence of a solvent and a bifunctional catalyst system. The bifunctional catalyst system may include a first catalyst and a second catalyst, the first catalyst comprising copper compounds, zinc compounds and additional metal compounds, and the second catalyst comprising sodium carbonate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从山梨糖醇制造二醇的方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年7月27日提交的美国临时申请第62/367,384号的优先权，所述申请的全部公开内容以引用的方式并入本文中。
本专利技术公开的主题涉及一种将山梨糖醇转化为二醇的方法。更具体来说，本专利技术公开的主题涉及一种通过使用双功能催化剂体系在反应器中转化山梨糖醇进料物质来制备二醇，特别是乙二醇和丙二醇的方法。
技术介绍
例如乙二醇和丙二醇等二醇是具有众多商业应用的有价值物质，例如作为热传递介质、防冻剂以及聚合物(例如PET)的前体。乙二醇和丙二醇(EG和PG)的市场正在全球范围内扩张，其中EG市场比PG(即1,2-丙二醇)市场大得多。乙二醇和丙二醇通常在工业规模上通过水解相应的环氧烷制造，所述环氧烷是由化石燃料/石油化工原料制造的乙烯和丙烯的氧化产物，涉及多个加工步骤。由于这种使用来自可再生资源的进料的方法提供了可持续发展的途径，因此行业中愈加期望在能源和化学品生产中使用基于生物的原料。近年来，越来越多的努力集中于由可再生原料(例如含有碳水化合物的原料)制造化学品，包括二醇。碳水化合物是丰富且可再生的生物质进料，其结构特征类似于乙二醇；每个碳具有一个连接的羟基或含有可以容易转化成羟基的氧官能团。因此，如果将C-C键选择性裂解成C2和C3单元，那么可以制造出EG和PG。与许多化学过程一样，这些过程中的反应产物流包含许多所期望的物质以及稀释剂、副产物以及其它非所期望的物质。在葡萄糖和含葡萄糖的分子的氢解过程中，为了形成EG和PG，一些葡萄糖被氢化成山梨糖醇。山梨糖醇在氢解反应中不能进行逆醛醇转化形成EG和PG。结果，山梨糖醇是副产物并降低了较高价值的EG和PG的总产率。为了提供高价值的方法，所期望的一种或多种产物必须可以从反应产物流以高纯度获得，并且每种产物的回收率都很高，并且尽可能少地使用能量、化学组分和复杂设备。因此，宜提供一种适于从副产物山梨糖醇制造二醇的改进方法，从而使整个二醇制造方法比行业中先前公开的方法更经济。
技术实现思路
根据所公开主题的一个实施例，从山梨糖醇进料制造乙二醇和丙二醇的方法可包括在溶剂和双功能催化剂体系存在下在反应器中使山梨糖醇进料与氢气接触。双功能催化剂体系可包括第一催化剂和第二催化剂，第一催化剂包含铜化合物、锌化合物和附加金属化合物，第二催化剂包含碳酸钠。所公开主题的实施方式提供一种从山梨糖醇制造乙二醇(EG)和丙二醇(PG)的改进方法。所公开的主题允许从反应产物流以高纯度获得所期望的EG和PG产物，与先前方法相比，每种产物具有高百分比回收率并且相对较少地使用能量、化学组分和复杂设备。这种方法导致从山梨糖醇制造二醇，这使得整个二醇制造方法比以前行业中公开的方法更经济。考虑到以下具体实施方式、附图说明和随附权利要求书，可以阐述或显而易见所公开主题的其它特征、优势和实施例。另外，应理解前文
技术实现思路
和以下具体实施方式都是实例，并且打算提供进一步解释，而非限制权利要求书的范围。附图说明附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分，所述附图被包括在内以便于进一步理解所公开主题。附图还示出了所公开主题的实施例，并且与具体实施方式一起用于解释所公开主题的实施例的原理。并未试图显示比基本理解所公开主题和其可能实践的各种方式所需的更详细的结构细节。图1示出了根据所公开的主题的一个实施方式的实例工艺流程。具体实施方式碳水化合物是容易获得并且可再生的生物质进料，并且其结构特征类似于乙二醇；每个碳具有一个连接的羟基或含有可以容易转化成羟基的氧官能团。可以通过将C-C键选择性裂解成C2和C3单元来制造乙二醇(EG)和丙二醇(PG)。然而，在葡萄糖和含葡萄糖的分子的氢解过程中，为了形成EG和PG，一些葡萄糖被氢化成山梨糖醇。山梨糖醇在氢解反应中不能进行逆醛醇转化形成EG和PG。结果，山梨糖醇是副产物并降低了较高价值的EG和PG的总产率。因此，本专利技术公开的主题涉及一种通过使用双功能催化剂体系在反应器中转化山梨糖醇进料物质来制备二醇，特别是乙二醇和丙二醇的方法。氢解过程变量对反应的转化率和选择性有重大影响。举例来说，所使用的特定催化剂和过程条件可以在一组实际反应条件下提供成功的反应选择性结果。过程变量的实例包括原料(例如蔗糖、葡萄糖、山梨糖醇、C5对C6糖、淀粉等)；一种或多种催化剂(例如具有逆向醇醛和氢化功能)；温度、H2分压、H2/进料比、滞留时间、反应介质(例如溶剂，例如水)、反应介质中的pH和进料/溶剂比。根据本专利技术公开的主题，考虑到下文讨论的反应的化学性质，这些过程变量被认为是重要的。使用金属催化剂并且在氢气存在下进行的将糖转化为二醇的氢解反应是已知产生很多产物的复杂反应。因为乙二醇和丙二醇是所期望的产物，所以必须通过选择适当催化剂和条件使其它产物减到最少；另外，期望EG/PG重量％比率至少为1:1，且优选为7:1或更大。一般来说，相比于所期望的C2片段，糖更容易裂解成C3片段，导致形成丙二醇作为单一最主要的分子。然而，溶液中还有很多其它反应发生，并且这些副反应也必须考虑在内。这些非所期望的副反应可能变得占优势，在高温条件下尤其如此。因此，为了使所期望的产物EG和PG的产量最大化，期望将副产物物质山梨糖醇转化为乙二醇和丙二醇，从而提高这些所期望的产物的产率。如下所示，可以使用多个方程式来解释将糖转化为EG和PG的化学过程的各个步骤。如上所示，氢解反应中糖的化学性质是一组众所周知复杂的官能团化学性质；来自任何反应的产物可以是用于所有其它反应的反应物，包括发生在固体催化剂表面上的那些。在所选实验条件下，反应结束时的产物分布(EG、PG、部分转化的糖等)将随这些反应的相对速率变化。因此，根据本专利技术公开的主题，提供了一种通过使用双功能催化剂体系在反应器中转化山梨糖醇进料物质来制备二醇，特别是乙二醇和丙二醇的方法。本专利技术公开的主题的优点是能够将低价值山梨糖醇转化为更高价值的EG和PG。这种公开的方法允许开发到EG和PG的“更环保”途径。这种基于生物的路径与目前基于轻质烯烃的EG/PG制造相比具有许多优点。PG和EG的更高产率“更绿色”路径可利用通过从丰富纤维素水解得到的葡萄糖。从各种丰富、低成本的原料制备EG和PG的能力将允许更大的工艺灵活性和更多的改进生产的选择。根据本专利技术所公开主题的实施方式，一种从山梨糖醇进料制造乙二醇和丙二醇的方法，其可包括在溶剂和双功能催化剂体系存在下在反应器中使山梨糖醇进料与氢气接触。双功能催化剂体系可包括第一催化剂和第二催化剂，第一催化剂包含铜化合物、锌化合物和附加金属化合物，第二催化剂包含碳酸钠。根据一个实施例，山梨糖醇进料可以是含C6单体的碳水化合物进料的氢化过程的产物。例如，含有C6单体的碳水化合物进料可包括葡萄糖、果糖、蔗糖、甘蔗糖蜜、淀粉、纤维素、右旋糖及其混合物中的一种或多种。在一个实施例中，聚合物进料可以首先水解成单体或低聚物，然后氢化形成山梨糖醇或含山梨糖醇的低聚物，或者聚合物进料可以作为含山梨糖醇的聚合物氢化，随后根据本专利技术公开的方法裂解。在一个实施例中，山梨糖醇进料中山梨糖醇的浓度可以在约1wt％至75wt％的山梨糖醇之间和在约1wt％至50wt％之间。溶剂可以是水、C1到C6醇、C1到C6多元醇、醚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从山梨糖醇进料制造乙二醇和丙二醇的方法，其包含：在溶剂和双功能催化剂体系存在下在反应器中使所述山梨糖醇进料与氢气接触，所述双功能催化剂体系包含：1)第一催化剂，其包含铜化合物、锌化合物和附加金属化合物，和2)第二催化剂，其包含碳酸钠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.27 US 62/367,3841.一种从山梨糖醇进料制造乙二醇和丙二醇的方法，其包含：在溶剂和双功能催化剂体系存在下在反应器中使所述山梨糖醇进料与氢气接触，所述双功能催化剂体系包含：1)第一催化剂，其包含铜化合物、锌化合物和附加金属化合物，和2)第二催化剂，其包含碳酸钠。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述附加金属化合物包含选自由以下组成的组中的至少一种：锆、铝、镁、镨、钕、钷、钆、钇、镧、钐、钍、铈、铕、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钛、钪及其混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述附加金属化合物包含镧。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一催化剂进一步包含选自由以下组成的组中的至少一种金属：锆、铝、镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·埃杜基，B·D·默里，
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