[发明专利]制备醇类的方法和装置

说明书

发明领域

本发明涉及用于由气体制备产品，尤其是用于直接获得醇类的改进方法。本发明也涉及用于将一氧化碳、二氧化碳和氢直接转化成有益产品的新型多孔催化剂膜，该有益产品比起始气体材料更容易被运输并且具有潜在更高的市场价值。

发明背景

通常将固定床、流化床或搅拌釜反应器用于从包括一氧化碳、二氧化碳和/或氢的起始材料合成烃。除其它因素外，传质限制和催化剂床内热点的产生限制了现有的固定床、流化床和搅拌釜反应器的效率。

固定催化剂床中的热点促进一氧化碳和/或二氧化碳和氢向甲烷的转化，由此减少了向较重烃的转化。热点还引起催化剂的失活。

在流化床或搅拌釜反应器中，催化剂内部的传质限制降低了有效反应速率并由此降低了醇和脂肪族烃的生产率。

能够降低传质限制的一种方法是借助于规整结构催化剂(structuredmonolithic catalyst)。US 6 262 131教导了在从气体向烃转化的活性和传热方面，结构化催化剂能够具有益处，但是也显示出常规的结构化催化剂通常对反应的选择性几乎没有影响。

WO 98/38147也描述了如何能够使用结构化通道催化剂(structuredchannel catalyst)来通过利用含钴催化剂仅制备烃。

已知通过利用与主要为铜的其它金属共沉淀的钴催化剂能够制备高级醇类。而且，碱化作用增加了对醇类的选择性(Today 65(2001)209-216，Arislete Dantas de Aquino，Antonio JoséGomez Cobo)。然而，需要高压才能看到任何明显的醇类制备。

传统观念告知用载于氧化铝上的钴制备用于生产烃的催化剂。因此，例如J.CHEM.SOC.，CHEM.COMMUN.，1985 1179“Selective Productionof Alkenes and Alcohols on Cobalt Catalysts in the Liquid Phase(液相中钴催化剂上的烯烃和醇类的选择性制备)”Michel Simon，AndréMortreux，Francis Petit，Dominique Vanhove and Michel Blanchard显示在宽范围的条件下氧化不超过10％。

而且，Applied Catalysis A：General Volume 186，Issues 1-2，4 October1999，Pages 189-200，Martin Kraum and Manfred Baerns教导了载体的二氧化钛改性效果是增加了催化剂的分散，并且没有得到含钴的制备氧化物的催化剂。

在低至10巴的压力下，发现20世纪40年代制备燃料的商业惯例对烃具有90％的选择性。

通过OXO方法制备高级醇类是已知的，其中通过均相钴催化剂来催化高压加氢甲酰基化。然而，这需要烯烃原料以及一氧化碳和氢。

发明概述

与固定床、流化床和搅拌釜反应器有关的难题是众所周知的。因此，本发明通过提供简易的反应器，凭借改性的催化膜组分，而几乎不需要苛刻的使用条件来试图消除或减轻这些问题。通过下文所述的本发明，特别是通过提供获得基本上等温的催化剂体系的方法以及限制通常与传质有关的问题，可以实现该目标。

本发明的第一方面提供了利用气体一氧化碳、二氧化碳和氢直接制备有益产品的方法，其包括下述步骤：

(a)提供包含一氧化碳、二氧化碳和氢的流体混合物的供给物；

(b)使所述流体混合物与具有一系列孔径的负载型多孔催化剂膜的表面接触；

(c)控制所述催化剂膜的温度；

(d)保持所述催化剂膜上方的压力为88kPa至600kPa；

(e)以及回收通过所述流体混合物与所述催化剂膜的接触所形成的产品。

在该系列孔径中，多孔膜可以包括微孔、中孔和大孔。

本发明的优势是其提供了由气体一氧化碳、二氧化碳和氢向容易冷却液化的价值较高的产品的直接转化。特别是，所述方法能够直接形成醇类。这些醇类能够用作添加剂组分以增加烃燃料的辛烷值，通常用作汽油和柴油的性能改进剂，或用作石化工业中通常所需的原材料。

通常，可通过该方法获得具有2至9个碳原子的碳主链的产品。

这些产品包括氧基类产品，特别是醇类，它们是可通过该方法获得的产品，并且通常具有下述结构：

R¹(X¹)R²(X²)