制备目标化合物的工艺和设备制造技术

本发明专利技术涉及一种使用醛生产目标化合物(6)的工艺，目标化合物是由醛形成的醇或由醇的至少一部分形成的另一种化合物，并且在包含沸点低于醛的组分的组分混合物(1)中提供醛。由组分混合物(1)利用通过萃取蒸馏(E)生产(醇)合成进料(2)，该合成进料(2)富含醛并贫沸点低于醛的组分并反应生成醇。醇的至少部分用于形成用于萃取蒸馏(E)的夹带剂(4)。本发明专利技术还涉及对应的设备(100)。应的设备(100)。应的设备(100)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备目标化合物的工艺和设备


[0001]本专利技术涉及根据独立权利要求的前序部分的使用醛制备目标化合物的工艺和相应的设备。
[0002]产生本专利申请的项目受到欧盟Horizon 2020研究和创新计划的第814557号资助协议的资助。

技术介绍

[0003]由醛制备醇、特别是由丙醛制备丙醇基本上是已知的。例如，Ullmann的《Encyclopedia of Industrial Chemistry》2012版中的文章“Propanols”描述了在110℃至150℃和0.14MPa至1.0MPa的压力下，在20:1的氢气与丙醛之比下进行的非均相气相工艺。当存在过量的氢气时发生还原，并且通过使气相循环通过外部热交换器或通过在内部冷却反应器来除去反应热。氢的效率大于90％，醛转化率高达99.9％，并且获得大于99％的醇产率。常用的商业催化剂包括负载在氧化铝或硅藻土上的Cu、Zn、Ni和Cr的组合。二丙醚、乙烷和丙酸丙酯被提及作为主要杂质。
[0004]文献中也给出了相应的液相工艺的细节。例如，这些反应在95
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120℃的温度和3.5MPa的压力下进行。优选的催化剂通常是Ni、Cu、雷尼镍或用Mo、Mn和Na增强的负载型Ni催化剂。例如，在这些液相工艺中可以以99.9％的纯度生产1
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丙醇。
[0005]丙醇纯化中的重要问题是从该工艺的产物混合物中除去水。如果如本专利技术的一个实施例中，丙醇脱水为丙烯，即如果丙醇仅用作由丙醇合成烯烃的中间体，则水也是该脱水步骤中的反应产物之一，因此不必预先进行水分离。丙烯和水的分离相对简单。然而，在这种情况下，除水以外的组分的分离通常也更困难，特别是如果这些其它组分具有比醛显著更低的沸点并且不能通过冷凝除去。
[0006]相应工艺中使用的醛可以例如使用氢甲酰化提供。典型的氢甲酰化工艺通常假定在工业规模上具有高烯烃含量的相对纯的进料流。因此，所述较低沸点的组分，例如二氧化碳、较低沸点的烃(尤其是甲烷)以及未反应的一氧化碳和氢气通常也以非显著量存在于产物流中。也可以加工纯度较低和/或稀释的进料流的烯烃的氢甲酰化的新工艺是已知的，例如由DE102019119543、DE102019119562和DE102019119540已知。
[0007]一氧化碳和二氧化碳可以在开始描述的氢化过程中作为抑制剂，或者也可以导致不希望的副产物。
[0008]原则上，存在大量不同的用于将烃和相关化合物相互转化的工艺，其中一些作为示例在下面列出。
[0009]例如，通过氧化脱氢(ODH，在乙烷的情况下也称为ODHE)将烷烃转化为链长相当的烯烃是公知的。典型地，ODH也形成链长当量的羧酸，即，在ODHE情况下形成作为副产物的乙酸。乙烯也可以通过甲烷的氧化偶联(OCM)来制备。
[0010]通过脱氢(PDH)由丙烷制备丙烯也是已知的，并且代表了商业上可行和已建立的工艺。这同样适用于通过烯烃复分解由乙烯生产丙烯。该工艺需要2
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丁烯作为起始产物。
[0011]最后，有所谓的甲烷到烯烃或甲烷到丙烯(MTO，MTP)工艺，其中首先由甲烷生产合成气，然后将合成气转化为烯烃如乙烯和丙烯。相应的工艺可以基于甲烷进行操作，但也可以基于其它烃或含碳原料(如煤或生物质)进行操作。
[0012]丙烯的生产也详细描述于技术文献中，例如在Ullmann的《Encyclopedia of Industrial Chemistry》2012版的文章“Propylene”中。丙烯通常通过烃原料的蒸汽裂化和炼油操作中的转化工艺来生产。在后一种工艺中，丙烯不一定以所需量形成，并且仅作为与其它化合物的混合物中的几种组分之一形成。其它生产丙烯的工艺也是已知的，但并不是在所有情况下(例如在效率和产率方面)都令人满意。
[0013]预测未来对丙烯的需求增加(“丙烯缺口”)，这需要提供相应的选择性工艺。同时，必须减少或甚至防止二氧化碳排放。另一方面，大量甲烷可作为潜在的进料获得，其目前仅在非常有限的程度上再循环并且主要被焚烧。
[0014]如已经提及的，氢甲酰化(也称为羰基合成)是特别用于制备上述类型的羰基合成化合物的另一种技术。通常，乙烯或丙烯在氢甲酰化中反应，但也可使用高级烃，特别是具有六至十一个碳原子的烃。具有四和五个碳原子的烃的转化也是可能的，但不太重要。氢甲酰化，其中首先形成醛，随后可以进行氢化。在根据本专利技术的工艺的实施例中也是这种情况。通过这种氢化形成的醇随后可以进一步脱水成相应的烯烃。
[0015]在文献Green et al,Catal.Lett.1992,13,341中，描述了一种由甲烷和空气生产丙醛的工艺。在所提出的工艺中，记录了相对于甲烷的通常低的产率。该工艺包括甲烷的氧化偶联(OCM)和甲烷部分氧化(POX)为氢和一氧化碳，随后进行氢甲酰化。目标产物是上述丙醛，其必须如此分离。限制来自于甲烷氧化偶联为乙烯，目前通常仅实现较低的转化率和有限的选择性。
[0016]刚刚提到的工艺中的氢甲酰基化反应在典型的催化剂上在115℃和1巴下在有机溶剂中进行。对(不期望的)副产物乙烷的选择性为约1％
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4％，而据报道对丙醛的选择性达到超过95％，通常超过98％。在此没有进一步描述工艺步骤的广泛整合或作为副产物形成的大量二氧化碳的使用，尤其是在甲烷的氧化偶联中，因此与传统工艺相比存在缺点。因为在该工艺中使用部分氧化作为氧化偶联的下游步骤，即存在顺序的相互联系，所以在部分氧化中必须从氧化偶联中处理或以很高的费用分离大量的未反应的甲烷。
[0017]US 6,049,011A描述了在稀释物流中乙烯的氢甲酰化工艺。乙烯尤其可以由乙烷形成。除了丙醛之外，还可以生产丙烷作为目标产物。形成的醇也可进一步脱水成烯烃。然而，该出版物也没有公开用于分离较低沸点化合物的任何进一步的整合或有利的解决方案。
[0018]本专利技术旨在提供一种由醛制备目标产物(如醇或烯烃)的改进的工艺。

技术实现思路

[0019]在此背景下，本专利技术提出了一种具有独立权利要求的各个特征的使用醛制备目标化合物的工艺和相应的设备。本专利技术的优选实施例是从属权利要求和以下描述的内容。
[0020]根据本专利技术，醛作为合成目标化合物的起始化合物，可选地通过一种或多种中间体。醛可以通过也可以是本专利技术一部分的过程步骤提供。目标化合物特别可以是醇，它可以由醛形成，特别是通过氢化，但也可以是烯烃，烯烃反过来可以由这样的醇制备，特别是通
过脱水。因此，在后一种情况下，产生烯烃作为目标产物，醛经由醇作为中间体转化为烯烃。更一般地，在本专利技术的上下文中，目标产物表示由醛形成的醇或再由醇形成的化合物。因此，在下文中，当“醇”被提及时，它是目标产物或中间产物。
[0021]无论本专利技术的具体实施例如何，即，无论提供哪种目标产物，在本专利技术的上下文中，醛是在组分混合物中提供的，该组分混合物包含沸点低于醛的组分，特别是沸点低于0℃的组分。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用醛制备目标化合物(6)的工艺，其中，所述目标化合物是由所述醛形成的醇或由所述醇的至少一部分形成的另一种化合物，并且其中，在组分混合物(1)中提供所述醛，所述组分混合物(1)包含沸点低于所述醛的组分，其特征在于，使用萃取蒸馏(E)由所述组分混合物(1)形成(醇)合成进料(2)，所述(醇)合成进料(2)富含所述醛且贫沸点低于所述醛的所述组分，并进行反应以形成所述醇，其中，所述醇至少部分地用于形成用于所述萃取蒸馏(E)的夹带剂(4)。2.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述醛和所述醇是具有相同链长的线性碳链的化合物，分别具有末端醛基和末端醇基。3.根据权利要求2所述的工艺，其中，所述醛和所述醇的碳链的链长为2至20。4.根据权利要求3所述的工艺，其中，所述醛是丙醛，所述醇是丙醇，并且所述目标化合物是丙醇或由所述丙醇形成的丙烯。5.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，沸点低于所述醛的化合物包括二氧化碳、一氧化碳、水、氢气、一种或多种烷烃和一种或多种烯烃中的至少一种。6.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，在所述组分混合物(1)中提供(B)所述醛包括：通过氧化脱氢和/或氧化偶联从烷烃形成烯烃，将这样形成的所述烯烃的至少一部分进行氢甲酰化以获得所述醛，并且使用在所述氢甲酰化中形成的产物混合物的至少一部分来形成所述组分混合物(1)。7.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，当所述醇不是所述目标产物时，所述醛通过氢化至少部分地转化为所述醇，并且所述醇通过脱水至少部分地转化为烯烃。8.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中，所述组分混合物(1)中含有的沸点比所述醛低的组分的至多40％、30％、20％、10％、5％、1％或0.1％被转化为所述萃取蒸馏(E)中形成的液体馏分。9.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯，
申请(专利权)人：林德有限公司，
类型：发明
国别省市：