本发明专利技术提供用于从合成气选择性地生产乙醇的方法和装置。如本文所公开的，来源于纤维素生物质（或其他源）的合成气可以被催化地转化为甲醇，甲醇进而可以被催化地转化为乙酸或乙酸酯。最终，根据多个变化形式，乙酸或乙酸酯可以被还原为乙醇。在一些实施方案中，来自生物质的乙醇的收率可以超过１００加仑每干吨生物质。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及用于将合成气化学转化为醇特别是乙醇的工艺的领域。
技术介绍
合成气(synthesis gas)(下文称为合成气(syngas))是氢气(H2)和一氧化碳 (CO)的混合物。原则上，合成气可以从几乎任何含有碳的材料生产。含碳材料一般包括化石资源，例如天然气、石油、煤和褐煤；以及可再生资源，例如木质纤维素生物质和各种富含碳的废材料。存在将这些原料转化为合成气的多种转化技术。转化途径可以利用包括含碳的原料的气化、热解、蒸气重整和/或部分氧化的一个或多个步骤的组合。合成气是化学工业和生物精炼工业中的平台中间体且具有许多用途。合成气可以被转化为烷烃、烯烃、含氧化物和醇。这些化学品可以被共混为或直接地用作柴油、汽油和其他液体燃料。合成气还可以被直接地燃烧以生产热量和电力。目前，在美国出售的所有汽油的几乎一半含有乙醇(美国乙醇协会(American Coalition for Ethanol) ,www. ethanol. org, 2006)。汽油和其他液体燃料中的乙醇提升燃料的氧和辛烷含量，允许它们更高效率地燃烧并且产生更少的有毒排放物。优选的是，利用可再生资源生产乙醇，这是因为与化石资源相关联的上升的经济、 环境和社会成本。计算显示，当使用上文描述的技术将可再生原料例如生物质转化为合成气时，用于将这种合成气转化为乙醇的选择性过程具有生产约200加仑乙醇每吨生物质的理论上的潜力。然而，已被公众所知的工艺都不能够实现这样的乙醇收率。考虑到现有技术状态，所需要的是改进向乙醇的选择性和收率的方法以及执行所述方法的装置。特别地，存在当乙醇是期望的时克服向甲醇、丙醇和高级醇的碳损失的需求。此外，存在减少消耗CO并且产生(X)2的水煤气变换反应的碳损失的需求。专利技术概述本专利技术通过提供从合成气产生高收率的乙醇的方法和装置解决本领域的工业需求。在一些变化形式中，本专利技术提供一种用于从生物质生产乙醇的方法，该方法包括(i)将生物质转化为包含合成气的第一流；(ii)将合成气中的至少一些催化地转化为包含甲醇的第二流；4(iii)将合成气中的一些分离为氢气和一氧化碳；(iv)使用一氧化碳中的一些将甲醇中的至少一些催化地转化为包含乙酸的第三流；以及(ν)使用氢气中的一些将乙酸中的至少一些还原为包含乙醇的第四流。在一些实施方案中，还原步骤由Mo/Co/S催化剂催化。该Mo/Co/S催化剂可以还包含碱助催化剂。在优选的实施方案中，以至少75加仑每干吨生物质例如至少100加仑每干吨生物质的收率来生产乙醇。在本专利技术的其他变化形式中，提供一种用于从生物质生产乙醇的方法，该方法包括(i)将生物质转化为包含合成气的第一流； (ii)将合成气中的至少一些催化地转化为包含甲醇的第二流；(iii)使用CO将甲醇中的至少一些催化地转化为包含乙酸的第三流，其中H2也被引入，由此产生乙醛；以及(iv)使用H2将乙酸和乙醛中的至少一些还原为包含乙醇的第四流。在一些实施方案中，还原步骤由Mo/Co/S催化剂催化。该Mo/Co/S催化剂可以还包含碱助催化剂。在优选的实施方案中，乙醇被以至少75加仑每干吨生物质例如至少100加仑每干吨生物质的收率生产。在本专利技术还有的其他的变化形式中，提供一种用于从生物质生产乙醇的方法，该方法包括(i)将生物质转化为包含合成气的第一流；(ii)将合成气中的至少一些催化地转化为包含甲醇的第二流；(iii)使用CO将甲醇中的至少一些催化地转化为包含乙酸的第三流；(iv)使用乙醇酯化乙酸以产生乙酸乙酯；(ν)使用H2将乙酸乙酯中的至少一些还原为包含乙醇的第四流；以及(vi)可选择地将在步骤(ν)中生产的乙醇循环回至步骤(iv)。在一些实施方案中，还原步骤由Mo/Co/S催化剂催化。该Mo/Co/S催化剂可以还包含碱助催化剂。在优选的实施方案中，乙醇被以至少75加仑每干吨生物质例如至少100加仑每干吨生物质的收率生产。在本专利技术再有的其他的变化形式中，提供一种用于从生物质生产乙醇的方法，该方法包括(i)将生物质转化为包含合成气的第一流；(ii)将合成气中的至少一些催化地转化为包含甲醇的第二流；(iii)使用CO将甲醇中的至少一些催化地转化为包含乙酸的第三流；(iv)使用醇酯化乙酸以产生乙酸酯；(ν)使用H2将乙酸酯中的至少一些还原为包含乙醇的第四流；(vi)将第四流分离为乙醇流和被回收的醇流；以及5(vii)将来自步骤(Vi)的被回收的醇流循环回至步骤(iv)。在一些实施方案中，步骤(iv)中的醇是甲醇、乙醇或甲醇和乙醇的组合。在一些实施方案中，步骤(iv)中的醇选自C1-Cltl醇，例如(3-(6醇。例如，醇可以选自由丙醇、丁醇、 戊醇、己醇、庚醇、己醇、环己醇、苯酚和其组合组成的组。在一些变化形式中，本专利技术提供一种用于从合成气生产乙醇的方法，该方法包括(i)在第一反应器中，将合成气中的至少一些催化地转化为甲醇；(ii)在第二反应器中，将甲醇中的至少一些催化地转化为乙酸；(iii)在对乙酸与甲醇的酯化有效的条件下将乙酸的一部分供入第一反应器中， 由此产生乙酸酯；以及(iv)使用H2还原乙酸酯中的至少一些以产生乙醇。在一些实施方案中，合成气的一部分被分离以生产用于还原步骤的含H2的流。在一些实施方案中，合成气的一部分被分离以生产含CO的流，随后将含CO的流中的至少一些供入第二反应器中。在第一反应器中，乙酸可以被转化为乙醇。也在第一反应器中，乙酸乙酯可以被转化为乙醇。一些实施方案包括在第一反应器中酯化乙酸与乙醇，以产生乙酸乙酯。一些实施方案包括将被循环的或被储存的甲醇供入第一反应器中。一些实施方案包括将被循环的或被储存的乙酸供入第一反应器中。优选地，以对乙醇的至少70%的碳原子选择性例如至少80%的碳原子选择性来生产乙醇。附图简述附图说明图1是描绘了本专利技术的用于从生物质选择性生产乙醇的一些实施方案的工艺方框-流程图。图2是描绘了本专利技术的用于从生物质选择性生产乙醇的某些实施方案的工艺方框-流程图。图3是描绘了本专利技术的用于从生物质选择性生产乙醇的实施方案的工艺方框-流程图。图4是描绘了本专利技术的用于从生物质生产含水乙醇的实施方案的工艺方框-流程图。图5是描绘了本专利技术的用于从生物质生产无水乙醇的实施方案的工艺方框-流程图。图6是描绘了本专利技术的用于从合成气生产乙醇的实施方案的工艺方框-流程图。本专利技术的实施方案的详细描述本描述将使本领域的技术人员能够制造和使用本专利技术，并且其描述了本专利技术的多种实施方案、修改、变化形式、替代形式和用途，包括目前被认为是实施本专利技术的最佳模式的内容。如在本说明书和所附的权利要求中使用的，单数形式“一个(a) ”、“一个(an) ”和 “该(the)”包括复数的指代物，除非内容清楚地表明不是这样。除非另有定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语都具有与本专利技术所属领域的普通技术人员所普遍理解的意思相同的意思。除非另有说明，否则在说明书和权利要求中使用的表示反应条件、化学计量、组分的浓度等等的所有数量将被理解为在所有情况下都被术语“约”修饰。因此，除非被表明是相反的，否则在下文的说明书和所附的权利要求中提出的数字参数是可以至少根据具体的分析技术变化的近似值。任何数值都固有地含有由在相应的试验测量中发现的标准偏本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于从生物质生产乙醇的方法，所述方法包括：（ｉ）将所述生物质转化为包含合成气的第一流；（ｉｉ）将所述合成气中的至少一些催化地转化为包含甲醇的第二流；（ｉｉｉ）将所述合成气中的一些分离为氢气和一氧化碳；（ｉｖ）使用所述一氧化碳中的一些将所述甲醇中的至少一些催化地转化为包含乙酸的第三流；以及（ｖ）使用所述氢气中的一些将所述乙酸中的至少一些还原为包含乙醇的第四流。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德·C·斯蒂茨，
申请(专利权)人：雷奇燃料公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。