用于转化糖和糖醇的方法和反应器系统技术方案

提供了使用氢化催化剂将糖转化为糖醇的方法和反应器系统，其包括用于在线再生氢化催化剂以除去碳质沉积物的装置和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于转化糖和糖醇的方法和反应器系统相关申请的交叉引用本申请要求2009年6月30日提交的美国临时申请第61/221，942号的权益。关于联邦资助的研究或开发的声明不适用。
技术介绍
水相重整(APR)是从来源于广泛生物质的含氧化合物产生氢气和烃的催化重整过程，所述生物质包括甘油、糖、糖醇等等。各种APR方法和技术描述于美国专利号 6，699，457 ;6，964，757 ;6，964，758 ；和 7，618，612 (全部是 Cortright 等人的，且名称为"Low-Temperature Hydrogen Production from Oxygenated Hydrocarbon (从含氧烃的低温氢气产生)")；美国专利号6，953，873 (Cortright等人的，且名称为"Low-Temperature Hydrocarbon Production from Oxygenated Hydrocarbon (从含氧烃的低温烃产生)")；美国专利申请序号2008/0025903 (Cortright的，且名称为"Methods and Systems for Generating Polyols (用于产生多兀醇的方法和系统)")；美国专利申请序号 2008/0216391 ；2008/0300434 ；和 2008/0300435(全部是 Cortright 和 Blommel 的，且名称为"Synthesis of Liquid Fuels and Chemicalsfrom Oxygenated Hydrocarbon(从含氧烃合成液体燃料和化学品)");美国专利申请序号 2009/0211942 (Cortright 的，且名称为"Catalysts and Methods for ReformingOxygenated Compounds (用于重整含氧化合物的催化剂和方法)")；美国专利申请序号 2010/0076233 (Cortright 等人的，且名称为"Synthesis of Liquid Fuels fromBiomass (从生物质合成液体燃料)")；国际专利申请号PCT/US2008/056330 (Cortright和Blommel 的，且名称为 〃 Synthesis of Liquid Fuels and Chemicals from OxygenatedHydrocarbons (从含氧烃合成液体燃料和化学品)")；和共同拥有的同时待决的国际专利申请号 PCT/US2006/048030 (Cortright 等人的，且名称为"Catalyst and Methods forReforming Oxygenated Compounds (用于重整含氧化合物的催化剂和方法)")，其全部通过引用并入本文。在某些申请中，对于将被氢化的糖可能有益的是在其用作APR进料之前增加其热稳定性。在与APR相容的温度下，糖容易热降解，这导致副产物形成、催化剂污损和最终导致催化剂再生之间的时间缩短。该问题通过使糖与氢气反应以形成热稳定性更高的多元醇或糖醇来避免。蔗糖的氢化示于图I。在任一单体可以被氢化之前，蔗糖中存在的a-l，2糖苷键需要初始水解步骤。水解之后，葡萄糖被选择性氢化为山梨糖醇，而果糖被氢化为山梨糖醇和甘露糖醇的混合物。由于碳质沉积物在氢化催化剂表面上随时间累积，上述氢化过程引起催化剂污损。随着这些沉积物聚集，对表面上催化位点的接近变得受限，并且催化剂的性能下降，导致较低的转化率和多元醇产物收率。频繁更换氢化催化剂是耗时且高成本的，特别是对于在线连续过程。因此，大多数工业应用涉及分批或半连续过程。因此，再生氢化催化剂以允许连续使用的方法将是有益的。对再生用于生物质催化转化为生物燃料的氢化催化剂的方法存在需求。可以在同一反应器系统中进行氢化的方法将是特别有利的。附图说明图I示例说明蔗糖氢化形成多元醇和糖醇。图2是示例说明本专利技术反应器系统的流程图。图3是示例说明本专利技术管壳式反应器系统的流程图。图4是示例说明氢化催化剂再生期间吹扫气体的甲烷和乙烷含量的图。图5是示例说明氢化催化剂再生期间吹扫气体的甲烷、乙烷、丙烷和丁烷含量的图。所有温度下，甲烷是主要物类，但是它在较高温度下更迅速地演变。数据显示较重的烃在较低温度下更迅速地被去除。图6是比较在氢化催化剂再生之前和之后从蔗糖转化的多元醇的收率的图。图7是显示再生期间随时间去除的碳和再生期间反应器温度分布的图。专利技术概述本专利技术的一方面是用于再生氢化催化剂的方法。该方法包括以下步骤或过程提供含有碳质沉积物的氢化催化剂，用冲洗介质冲洗氢化催化剂，使氢化催化剂与氢气接触，维持氢气在氢化催化剂上方流动，调节对氢化催化剂的压力为约大气压至约3000psig的再生压力，和调节氢化催化剂的温度为约250°C至约400°C范围内的再生温度，其中碳质沉积物从氢化催化剂被去除并且氢化催化剂被再生，使得氢化可以重新开始。在用于再生氢化催化剂的方法的一个示例性实施方案中，用冲洗介质冲洗氢化催化剂的步骤在低于约100°c的冲洗温度下进行。 在用于再生氢化催化剂的方法的另一个示例性实施方案中，冲洗介质是液相的。在用于再生氢化催化剂的方法的另一个示例性实施方案中，氢化催化剂的温度以约20°C /小时至约100°C /小时的速率被调节为再生温度。在用于再生氢化催化剂的方法的另一个示例性实施方案中，再生温度被维持大约8小时。在用于再生氢化催化剂的方法的另一个示例性实施方案中，再生压力在约600psig至约1500psig的范围内。在用于再生氢化催化剂的方法的另一个示例性实施方案中，所述方法从氢化催化剂去除约98 %的碳质沉积物。在用于再生氢化催化剂的方法的另一个示例性实施方案中，冲洗介质选自由以下组成的组水、醇、酮、环醚、水溶性含氧烃和前述至少两种的组合。在用于再生氢化催化剂的方法的另一个示例性实施方案中，氢化催化剂在氢气存在下被冲洗以维持无氧环境。在用于再生氢化催化剂的方法的另一个示例性实施方案中，所述方法中所作用于的氢化催化剂包括载体和选自由以下组成的组的催化成员Fe、Ru、Os、Ir、Co、Rh、Pt、Pd、Ni、Re、Cu、前述至少两种的合金、和前述至少两种的组合。在用于再生氢化催化剂的方法的另一个示例性实施方案中，所述方法中所作用于的氢化催化剂还包括选自由以下组成的组的第二催化材料Ag、Au、Cr、Zn、Mn、Sn、Bi、Mo、W、B、P、前述至少两种的合金、和前述至少两种的组合。在用于再生氢化催化剂的方法的另一个示例性实施方案中，载体包括选自由以下组成的组的成员氮化物、碳、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化钛、氧化钒、二氧化铈、氮化硼、杂多酸、硅藻土、羟基磷灰石、氧化锌、氧化铬、和前述至少两种的组合。在用于再生氢化催化剂的方法的另一个示例性实施方案中，载体是碳载体，并且氢化催化剂在氢气存在下被冲洗以维持无氧环境。本专利技术的另一方面是用于氢化糖和在线再生含有碳质沉积物的氢化催化剂的方法。该方法包括以下步骤或过程在氢化温度和氢化压力下，在氢化催化剂存在下，使含有水和糖的原料水溶液与氢气在水相或气相中发生催化反应，用冲洗介质替换水溶液，使氢化催本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：保罗·乔治·布鲁麦，伊丽莎白·M·伍兹，迈克尔·J·沃纳，亚伦·詹姆斯·伊姆里，兰迪·D·寇特莱特，
申请(专利权)人：维仁特公司，
类型：发明
国别省市：