[发明专利]使用酸性催化剂由乙酸制备乙醇的方法

说明书

优先权要求

本申请要求以下申请的优先权：(1)2009年10月26日提交的美国申请No.12/588,727；(2)2010年2月2日提交的美国申请No.12/698,947；(3)2010年2月2日提交的美国申请No.12/699,024；(4)2010年2月2日提交的美国临时申请No.61/300,815；(5)2010年5月7日提交的美国临时申请No.61/332,696；(6)2010年5月7日提交的美国临时申请No.61/332,699；(7)2010年8月6日提交的美国申请No.12/852,269；和(8)2010年8月6日提交的美国申请No.12/852,227。2009年10月26日提交的美国申请No.12/588,727是2008年7月31日提交的美国申请No.12/221,141的继续部分。通过引用将这些申请全文并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及生产乙醇的方法，特别涉及使用酸性催化剂由乙酸加氢生产乙醇的方法。

发明背景

用于工业用途的乙醇按照常规由石油化工原料例如油、天然气或煤生产，由原料中间体例如合成气生产，或者由淀粉质材料或纤维素材料例如玉米(corn)或甘蔗生产。由石油化工原料以及由纤维素材料生产乙醇的常规方法包括乙烯的酸催化水合、甲醇同系化、直接醇合成和费-托合成。石油化工原料价格的不稳定性促使按照常规生产的乙醇成本波动，在原料价格升高时使对乙醇生产的替代来源的需要比以往更大。淀粉质材料以及纤维素材料通过发酵转化为乙醇。然而，发酵通常用于燃料用或消费用乙醇的消费性生产。此外，淀粉质或纤维素材料的发酵与食品来源构成竞争并且对用于工业用途所可生产的乙醇的量施加了限制。

通过链烷酸和/或其它含羰基化合物的还原生产乙醇得到广泛研究，在文献中提及了催化剂、载体和操作条件的各种组合。在链烷酸例如乙酸的还原期间，其它化合物随乙醇一起生成或者以副反应生成。这些杂质和副产物限制了乙醇的生产和从这类反应混合物的回收。例如，在加氢期间，产生的酯与乙醇和/或水一起形成难以分离的共沸物。此外，当转化不完全时，未反应的酸保留在粗乙醇产物中，必须将其加以移除以回收乙醇。

因此，仍需要改进的通过链烷酸还原生产乙醇的方法，该方法产生含有较少杂质和副产物的粗乙醇产物。

发明概述

在第一实施方案中，本发明涉及生产乙醇的方法，该方法包括在催化剂存在下将乙酸加氢形成乙醇，其中所述加氢具有至少65％的乙醇选择性，其中所述催化剂包含在酸性载体上的第一金属，所述酸性载体选自：(i)选自铁氧化物(iron oxide)、氧化铝、二氧化硅/氧化铝、二氧化钛、氧化锆和它们的混合物的酸性载体材料，以及(ii)用酸性改性剂改性的载体材料。

在第二实施方案中，本发明涉及生产乙醇的方法，该方法包括：在第一催化剂存在下将乙酸加氢形成包含乙醇和未反应的乙酸的中间产物；在第二催化剂存在下将未反应的乙酸加氢形成乙醇。所述第一催化剂包含含有一种或多种金属、含硅载体和至少一种碱性载体改性剂的催化剂。所述第二催化剂包含在酸性载体上的第一金属，所述酸性载体选自：(i)选自铁氧化物、氧化铝、二氧化硅/氧化铝、二氧化钛、氧化锆和它们的混合物的酸性载体材料，以及(ii)用酸性改性剂改性的载体材料。

在第三实施方案中，本发明涉及生产乙醇的方法，该方法包括：在反应器中于第一催化剂和第二催化剂存在下将乙酸加氢形成乙醇。所述第一催化剂可以在第一反应器区域中并且所述第二催化剂可以在与所述第一反应器区域隔开的第二反应器区域中。所述第一催化剂包含含有一种或多种金属、含硅载体和至少一种碱性载体改性剂的催化剂。所述第二催化剂包含在酸性载体上的第一金属，所述酸性载体选自：(i)选自铁氧化物、氧化铝、二氧化硅/氧化铝、二氧化钛、氧化锆和它们的混合物的酸性载体材料，以及(ii)用酸性改性剂改性的载体材料。