在包含催化剂颗粒的膜存在下在流体相中进行化学反应的方法技术

本发明专利技术涉及一种在化学反应器中进行化学反应的方法，在其中使至少一种起始材料包含1‑80个碳原子的有机化学化合物在包含催化所述化学反应的固体催化剂颗粒并包含纤化形式的有机聚合物的膜存在下在流体相中转化为至少一种反应产物，其中基于流体相的总质量，起始材料和反应产物之和的质量分数为0.01‑1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在包含催化剂颗粒的膜存在下在流体相中进行化学反应的方法本专利技术涉及一种在化学反应器中进行化学反应的方法，在其中使至少一种起始材料(其为包含1-80个碳原子的有机化学化合物)在包含催化所述化学反应的固体催化剂颗粒并包含纤化形式的有机聚合物的膜存在下在流体相中转化为至少一种反应产物，其中起始材料和反应产物之和的质量分数基于流体相的总质量为0.01-1。非均相催化在现代化学工业中起着核心作用。非均相催化剂通常包含金属和/或金属氧化物，其表面与待催化反应中的反应物相互作用。非均相无机催化剂通常以粉末的形式存在，它提供有高表面积、高催化活性、良好质量和传热性。因为由于在完成化学反应后存在分离问题，在技术上不希望处理粉末形式的催化剂，通常将催化活性粉末通过已知方法转化为较大的成型体，例如颗粒、挤出物、丸粒或环的形式。包含固体催化剂颗粒的成型体的形式通常必须根据发生化学反应的所用反应器体系来定制。US2011/0313186A1描述了一种用于氢化不饱和碳-碳键、碳-氮键或碳-氧键的方法，其中使用固体催化剂，该催化剂通过使整料催化剂载体与催化活性过渡金属化合物的悬浮液接触而获得。整料催化剂载体的尺寸预先决定了适用反应器类型且所用催化剂体的机械稳定性在其中催化剂体不固定在反应器中的反应条件下不足。US4224185描述了一种通过使固体催化剂颗粒与可纤化聚合物(特别是Teflon粉末)混合而形成成型的固体催化剂的方法，其中可纤化聚合物以约0.01重量％至约5重量％由固体催化剂颗粒和聚合物组成的混合物的量存在。EP0057990描述了一种制备包含包覆在多孔、含纤维的聚合物材料中的颗粒状催化剂材料的聚合物催化剂结构的方法，其中最终的催化剂结构包含1-5重量％的纤化聚合物如PTFE。US4358396公开了一种可适用于固定或流化催化剂床中的颗粒状催化剂组合物，其中颗粒状催化剂组合物基本由活性(或可活化)材料、纤化的第一聚合物和载体作用的第二聚合物组成。ChenYijun等，JournalofColloidandInterfaceScience491(2017)，37-43公开了在纤化形式的ɑ-玉米醇溶蛋白(alpha-zein)存在下制备Au纳米晶体。RenliangHuang等，Environ.Sci.Technol.2016，50，11263-11273公开了一种催化膜反应器，该反应器含有膜基质和合金纳米颗粒负载的蛋白纤维的催化膜(用于连续还原4-硝基苯酚)。由现有技术出发，本专利技术的第一目的为提供一种在宽范围的化学反应器类型中进行化学反应的方法，所述方法使用显示出与粉末形式的催化剂(所谓的悬浮催化剂)相似的催化活性的催化剂体系而不含这些粉末形式的催化剂的缺点或不含与使用包含催化活性成分的较大催化剂成型体有关的有限灵活性(其额外与相应悬浮催化剂相比在催化性能方面常常受到影响)。本专利技术的第二目的为提供包含催化化学反应的固体催化剂颗粒的改进膜，其中改进的膜显示出较好的机械稳定性，这对于改进化学方法的整体经济性能是必要的。本专利技术的另一目的为提供新的催化剂体系，该体系显示出与悬浮催化剂相似的催化活性，但不显示出悬浮催化剂在完成化学反应后在后处理问题方面的缺点。该目的通过一种在化学反应器中进行化学反应的方法实现，在其中使至少一种起始材料(其为包含1-80个碳原子的有机化学化合物)在包含催化所述化学反应的固体催化剂颗粒并包含纤化形式的有机聚合物的膜存在下在流体相中转化为至少一种反应产物，其中基于流体相总质量，起始材料和反应产物之和的质量分数为0.01-1，优选0.02-1，更优选0.04-1，特别是0.1-1。该目的还通过一种在化学反应器中进行化学反应的方法实现，在其中使至少一种起始材料(其为包含1-80个碳原子的有机化学化合物)在包含催化所述化学反应的固体催化剂颗粒并包含纤化形式的有机聚合物的膜存在下在流体相中转化为至少一种反应产物，其中该膜包含至少一个包含固体催化剂颗粒和纤化形式的有机聚合物的层，其中基于所述层的总重量，所述层中纤化形式的有机聚合物的质量分数为0.06-0.2且所述层中固体催化剂颗粒的质量分数为0.8-0.94，其中有机聚合物为氟聚合物，且其中基于流体相总质量，起始材料和反应产物之和的质量分数为0.01-1，优选0.02-1，更优选0.04-1，特别是0.1-1。在本专利技术方法中可以进行的化学反应可以在宽范围内变化且它们原则上对本领域技术人员是已知的。在本专利技术方法中进行的化学反应优选选自由氧化、还原、取代、加成、消除和重排组成的化学反应组，更详细地由氧化、羟基化、氨肟化、氨氧化反应、环氧化、胺化、还原、氢化、脱氢、异构化、脱水、水合、氢解反应、(加氢)卤化、脱(氢)卤化、氧卤化、硝化、脱氮、(转)烷基化、脱烷基化、歧化反应、酰化、烷氧基化、取代、加成、消除、酯化、酯交换、氢氰化、加氢甲酰化、羰基化、甲基化、缩合、羟醛缩合、置换、二聚、低聚、聚合、重排和酶催反应组成的化学反应组，优选选自由氢化组成的化学反应组。Pure&Appl.Chem.，第61卷，第4期，第725-768页，1989，在文章“NOMENCLATUREFORORGANICCHEMICALTRANSFORMATIONS”中描述了借助其将一种有机化合物转化为另一化合物的转化的通用命名体系。在该体系化方法中，用术语转化代替在本专利技术的描述中使用且包括引文意义上的“转化”以及“反应”的术语“化学反应”。在本专利技术的一个实施方案中，本专利技术方法的特征在于化学反应选自由氧化、还原、取代、加成、消除和重排组成的化学反应组。在本专利技术的一个实施方案中，本专利技术方法的特征在于化学反应选自由氢化组成的化学反应组。在本专利技术方法中进行的化学反应的温度可以在宽范围内变化。化学反应优选在-78℃至350℃，更优选-10℃至300℃，更优选10-200℃的温度下进行。在本专利技术的一个实施方案中，本专利技术方法的特征在于化学反应在-78℃至350℃的温度下进行。可以在其中进行本专利技术方法的化学反应器可以在宽范围内变化。用于进行上述不同化学反应的不同化学反应器对本领域技术人员是已知的。适用于非均相催化反应的反应器的实例为固定床反应器、移动床反应器、旋转床反应器、流化床反应器或浆料反应器。优选化学反应器为选自由管式反应器、绝热反应器、多管反应器和微反应器组成的反应器组的固定床反应器。在一个实施方案中，固定床反应器中的反应以滴流床模式进行。在一个实施方案中，固定床反应器中的反应以槽池(sump)模式以上游或下游变体使用并流流动的气体和液体进行。在一个实施方案中，固定床反应器中的反应以槽池模式以上游或下游变体使用对流流动的气体和液体进行。在一个实施方案中，催化剂通过合适设置的固定装置置于搅拌釜容器内。在本专利技术的一个实施方案中，本专利技术方法的特征在于化学反应器为选自管式反应器、绝热反应器、多管反应器和微反应器组成的反应器组的固定床反应器。上述化学反应器可以间歇或以连续流条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在化学反应器中进行化学反应的方法，在其中使至少一种起始材料包含1-80个碳原子的有机化学化合物在包含催化所述化学反应的固体催化剂颗粒并包含纤化形式的有机聚合物的膜存在下在流体相中转化为至少一种反应产物，其中膜包含至少一个包含固体催化剂颗粒和纤化形式的有机聚合物的层，其中所述层中纤化形式的有机聚合物的质量分数为0.06-0.2，并且所述层中固体催化剂颗粒的质量分数为0.8-0.94，基于所述层的总重量，其中有机聚合物为氟聚合物，并且基于流体相的总质量，起始材料和反应产物之和的质量分数为0.01-1。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181002 EP 18198157.21.一种在化学反应器中进行化学反应的方法，在其中使至少一种起始材料包含1-80个碳原子的有机化学化合物在包含催化所述化学反应的固体催化剂颗粒并包含纤化形式的有机聚合物的膜存在下在流体相中转化为至少一种反应产物，其中膜包含至少一个包含固体催化剂颗粒和纤化形式的有机聚合物的层，其中所述层中纤化形式的有机聚合物的质量分数为0.06-0.2，并且所述层中固体催化剂颗粒的质量分数为0.8-0.94，基于所述层的总重量，其中有机聚合物为氟聚合物，并且基于流体相的总质量，起始材料和反应产物之和的质量分数为0.01-1。


2.根据权利要求1的方法，其中化学反应选自由氧化、还原、取代、加成、消除和重排组成的化学反应组。


3.根据权利要求1或2的方法，其中化学反应在-78℃至350℃的温度下进行。


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【专利技术属性】
技术研发人员：C·利赞达拉普约，L·文格勒，S·胡贝尔，S·A·史克，J·M·莫尔穆尔，D·穆兰，S·J·阿斯肖，C·博斯卡利，M·施密特，M·G·施瓦布，M·赖泽，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE