将乙酰丙酸转化为戊酸的方法技术

一种将乙酰丙酸转化为戊酸的方法，包括以下步骤：（ａ）向包含强酸性催化剂和加氢金属的第一催化区提供氢和包含乙酰丙酸的原料；（ｂ）在温度范围为１００－２５０℃下，在第一催化区内将乙酰丙酸转化为γ－戊内酯，从而得到包含γ－戊内酯的第一流出物；（ｃ）向包含强酸性催化剂和加氢金属的第二催化区提供至少部分第一流出物；和（ｄ）在温度范围为２００－３５０℃下，在第二催化区内将γ－戊内酯转化为戊酸，从而得到包含戊酸的第二流出物，其中第一催化区内的转化温度低于第二催化区内的转化温度，和其中第一催化区内的酸性催化剂和加氢金属与第二催化区内的酸性催化剂和加氢金属具有相同的组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供一种。
技术介绍
已知的是乙酰丙酸或其酯可以通过催化加氢而被转化为Y-戊内 酯。所述转化可以通过加氢为4-羟基戊酸然后再(转)酯化为Y-戊内 酯进行，或者通过乙酰丙酸的烯醇形式(转)酯化为当归内酯然后再加氢为Y-戊内酯而进行。如此形成的Y-戊内酯可以进一步转化为戊酸。 在WO 2006/067171中，公开了 一种在单个反应器中乙酰丙酸加氢经Y-戊内酯为戊酸的方法，所述反应器含有非均相双功能催化剂，即 含有加氢组分的强酸性非均相催化剂。如果在WO 2006/067171的方法中将乙酰丙酸用作反应物，则催化 剂可能会由于以下原因而失活由于酸性反应物和酸性反应产物的存 在而发生沥滤、由于反应水的存在而发生中毒、和/或由于在酸催化剂 的存在下不饱和中间产物如当归内酯和戊烯酸低聚或聚合而结垢。由于乙酰丙酸加氢为戊酸是强放热的，为了防止不希望的催化剂 失活或副反应，小心进行温度控制是非常重要的。
技术实现思路
现在已经发现在乙酰丙酸经非均相双功能催化剂或在均相酸的存 在下经非酸性的非均相加氢催化剂通过在两个串联的催化区域中实施 反应催化加氬为戊酸的过程中，有可能会降低催化剂失活和焦油的形 成，其中两个催化区中第一区在比第二区更低的温度下操作。两个催 化区优选为单个催化剂床层的上游和下游部分。因此，本专利技术提供一种，包括以下步骤(a) 向包含强酸性催化剂和加氬金属的第一催化区提供氢和包含乙酰丙酸的原料；(b) 在温度范围为100-250。C下，在第一催化区内将乙酰丙酸转化为Y-戊内酯，从而得到包含y-戊内酯的第一流出物；(c) 向包含强酸性催化剂和加氢金属的第二催化区提供至少部分第一流出物；和(d) 在温度范围为200-350。C下，在第二催化区内将Y-戊内酯转化为戊酸，从而得到包含戊酸的第二流出物，其中笫 一催化区内的转化温度低于笫二催化区内的转化温度，和其中第 一催化区内的酸性催化剂和加氩金属与第二催化区内的酸性催化剂和加氢金属具有相同的组成。在第一催化区内，将乙酰丙酸转化为Y-戊内酯。在第二催化区内，Y-戊内酯进一步转化为戊酸。与WO 2006/067171中公开的方法(即在床层中没有温度分布的情况下应用双功能催化剂单个床层的方法)相比，本专利技术方法的一个优点在于由于在焦油前体存在的催化区部分中温度相对低而使焦油的形成得到降低。在本专利技术的方法中，在较高的温度区间即第二催化区内，乙酰丙酸的浓度是低的。优选地，操作本专利技术的方法，使得在第一流出物中乙酰丙酸的流度为至多3wt%，更优选为至多lwt%。优选地，操作本专利技术的方法，使得在第二催化区内仅有部分Y-戊内酯转化为戊酸。然后第二流出物可以被分离为富含Y-戊内酯的物流和富含戊酸的物流，以将富含Y-戊内酯的物流循环回第一催化区。这种循环的一个优点在于可以很好地容纳放热加氩反应所放出的热。这种循环的另一个优点在于由于形成焦油的前体(特别是当归-内酯和戊烯酸)被Y-戊内酯循环所稀释，所以形成更少的焦油。另外，循环Y -戊内酯并组合循环物流的冷却将会脱除另外的热量。这种循环的进一步优点是由于酸性反应物即乙酰丙酸和酸性产物即戊酸的浓度降低，酸从催化剂中沥滤而造成的催化剂失活也将减少。附图说明附图1给出了本专利技术的实施方案，其中在带有Y-戊内酯的冷却循 环的单个绝热操作的催化剂床层中实施加氢。具体实施例方式在本专利技术的方法中，向第一催化区提供氢和包含乙酰丙酸的原料， 用于在100-250'C、优选125-200'C的温度范围内将乙酰丙酸转化为y-戊内酯，从而得到包含Y-戊内酯的第一流出物。将至少部分第一流 出物提供给在200-350'C、优选250-300。C的温度范围下操作的第二催 化区，用于将Y-戊内酯转化为戊酸。在第二催化区内得到包含戊酸的 第二流出物。在第一催化区内的转化温度比第二催化区内的转化温度低。在每 个或一个催化区内可能存在温度分布。在这种分布的情况下，区内的 转化温度是指重均床层温度。优选地，第一区内的转化温度比第二区 内的转化温度低30-150C。两个区均包含强酸性和加氢催化功能即强酸性催化剂和至少 一种 加氢金属。每一个区内的催化功能均具有相同的组成。强酸性催化剂 和加氢金属可以为双功能非均相催化剂形式，即同时具有酸性和加氢 功能的固体催化剂，或者为非酸性固体加氢催化剂和液体酸性催化剂 形式。优选地，将全部第一流出物提供给第二催化区。作为替代，将部 分第 一流出物提供给第二催化区，和将部分第 一流出物循环回第 一催 化区。提供给第一催化区的原料优选包含至少50wt。/。的乙酰丙酸，更优 选为至少70wt%，甚至更优选为至少90wt%。氩可以作为纯氢气或含氢气体提供给第一催化区。适合用于加氢 反应的含氢气体在本领域中是公知的。提供给第一催化区的氢气与乙酰丙酸的摩尔比通常为0.1-20。优选地，为了使中间产物oc-当归内酯的聚合量最小化，应用比化学计量量过量的氢。因此，提供给第一催化区的氢与乙酰丙酸的摩尔比优选为1. 1-5. 0。同样对于步骤(d)即将Y-戊内酯转化为戊酸也需要氢。通常，提 供给第二催化区的第 一流出物中所存在的氢量将含有对于步骤(d)来说足够的氢。但也可以向第二催化区提供另外的氢。在两个区中，氢的压力优选为l-150bar(绝压)，更优选为10-50 bar(绝压)。在第一催化区内，原料和第一流出物处于液相中；提供给第一区 的氢气处于气相中；和催化剂为双功能固体催化剂或固体和液体催化 剂的组合。因此，第一催化区内的转化反应为气/液/固反应。在第二 催化区内，原料即第一流出物可以处于液相或气相中。因此，第二催 化区内的转化反应为气/液/固反应或气/气/固反应。第一和第二催化区可以包含在单个反应容器内或者串联的单独反应容器内，优选包含在单个反应容器内。如果包含在单个容器内，则 两个区可以为两个不同的催化区或者可以一起形成单个催化剂床层。 优选地，两个区为单个催化剂床层的上游和下游部分，其方式使得两 个区 一起形成整个催化剂床层。这里所指的上游和下游是相对于原料 的流动而言的。优选地，第一催化区的体积占第一和第二催化区组合体积的 20-80vol%，更优选为30-60vol%。优选地，第一和第二催化区为催化剂的固定排布形式，和步骤(b) 和(d)以滴流方式操作。作为替代，每个或一个步骤以浆液鼓泡塔或流 化床形式操作。将理解的是对于两个步骤的两种不同反应区域例如浆 液区域之后是滴流来说，本方法通常在串联的两个不同的反应容器中 实施。为了在第一和第二催化区内达到理想的转化温度，每一个催化区 可以等温、绝热或在以其它方式控制的温度梯度下操作。在等温操作 的催化区的情况下，通常应用内部冷却。优选地，两个催化区均绝热操作，优选组合冷却的循环物流。第一催化区内乙酰丙酸至Y-戊内酯的转化率优选为至少80%,更 优选为至少90%,甚至更优选为至少95%。优选的是在第一流出物中乙酰丙酸的浓度小于3wt%，更优选小于iwty。。优选地，第二催化区内Y-戊内酯的转化不完全，因此获得包含Y -戊内酯的第二流出物，和第二流出物中的部分Y-戊内酯循环回第一 催化区。以这种方式，第一催化区内的焦油前体将得到稀释和通过冷 却循环物流可以脱除放热反应所释放出的热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将乙酰丙酸转化为戊酸的方法，包括以下步骤：　（ａ）向包含强酸性催化剂和加氢金属的第一催化区提供氢和包含乙酰丙酸的原料；　（ｂ）在温度范围为１００－２５０℃下，在第一催化区内将乙酰丙酸转化为γ－戊内酯，从而得到包含γ－戊内酯的第一流出 物；　（ｃ）向包含强酸性催化剂和加氢金属的第二催化区提供至少部分第一流出物；和　（ｄ）在温度范围为２００－３５０℃下，在第二催化区内将γ－戊内酯转化为戊酸，从而得到包含戊酸的第二流出物，　其中第一催化区内的转化温度低于第二催化区内的转 化温度，和其中第一催化区内的酸性催化剂和加氢金属与第二催化区内的酸性催化剂和加氢金属具有相同的组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-7-12 07112330.11.一种将乙酰丙酸转化为戊酸的方法，包括以下步骤(a)向包含强酸性催化剂和加氢金属的第一催化区提供氢和包含乙酰丙酸的原料；(b)在温度范围为100-250℃下，在第一催化区内将乙酰丙酸转化为γ-戊内酯，从而得到包含γ-戊内酯的第一流出物；(c)向包含强酸性催化剂和加氢金属的第二催化区提供至少部分第一流出物；和(d)在温度范围为200-350℃下，在第二催化区内将γ-戊内酯转化为戊酸，从而得到包含戊酸的第二流出物，其中第一催化区内的转化温度低于第二催化区内的转化温度，和其中第一催化区内的酸性催化剂和加氢金属与第二催化区内的酸性催化剂和加氢金属具有相同的组成。2. 权利要求1的方法，其中第一催化区内的转化温度为125-200。C。3. 权利要求1或2的方法，其中第二催化区内的转化温度为 250-300。C。4. 前述权利要求任一项的方法，其中第 一催化区内的转化温度比 第二催化区内的转化温度低30-150'C。5. 前述权利要求任一项的方法，其中将全部第一流出物提供给第 二催化区。6. 前述权利要求任一项的方法，其中第 一和第二催化区包含在单 个反应容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP兰格，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]