[发明专利]一种利用乳酸或乳酸盐制取丙烯的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种利用乳酸或乳酸盐制取丙烯的新方法，该方法适合利用乳酸或乳酸盐碱性催化裂解制取丙烯。

背景技术

丙烯是一种重要的化工原料。丙烯用量最大的是生产聚丙烯，另外丙烯可制丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等。

目前丙烯主要由化石能源路线生产。随着石油等能源的日益枯竭和化石能源带来的环境问题，可再生的生物质能源受到了广泛的关注。

中国专利CN101747135A提出了一种生物质催化裂解生产低碳烯烃的方法，将生物质原料或含生物质与烃油的原料与含五元环高硅沸石的催化剂在提升管或流化床反应器中接触，在裂解条件下进行反应得到液体产物和含有乙烯、丙烯的气体产物。中国专利CN102531816A提出了一种微藻催化裂解制取低碳烯烃的方法，将携带微藻原料的流体物质经过串联的预处理反应器和催化裂解反应器进行催化裂解，得到包含乙烯、丙烯和丁烯的低碳烯烃。

而乳酸作为一种生物质能源平台化合物，目前主要用于食品行业的防腐保鲜剂、酸味剂，医药方面的消毒剂，还可用于化妆品业，也可以作为聚乳酸的起始原料，生产新一代的全生物降解塑料，目前对于乳酸作为能源平台化合物生产烯烃的技术和报道较少。文献“Efficient conversion oflactic acid to butanol with pH-stat continuous lactic acid and glucose feedingmethod by Clostridium saccharoperbutylacetonicum”(Oshiro，M.，Hanada，K.，Tashiro，Y.，& Sonomoto，K.2010.Appl Microbiol Biot，87，1177-1185.)报道了用乳酸作为原料发酵法生产丁醇，但是转化率和收率都很低，产物浓度低于0.3g/L。文献“Catalytic Processing of Lactic Acid over Pt/Nb₂O₅”(Serrano-Ruiz，J.C.，& Dumesic，J.A.2009.Chemsuschem，2，581-586.)和文献“Catalytic upgrading of lactic acid to fuels and chemicals bydehydration/hydrogenation and C-C coupling reactions”(J.CarlosSerrano-Ruiz，J.A.Dumesic，Green Chem 2009，11，1101.)报道了乳酸催化转化制取化学品，产物主要为低聚物和乙醇，几乎不生成丙酮、异丙醇、丁酮和丁醇。

因此需要研究开发一种利用乳酸平台制取丙烯的新方法。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种利用乳酸或乳酸盐制取丙烯的新方法。本发明出人意料地发现利用乳酸或乳酸盐在碱性条件下热解后经过催化剂床层反应可以制取丙烯。

因此，本发明提供了一种利用乳酸或乳酸盐制取丙烯的方法(下面有时简称为“本发明的方法”)，所述方法包括以下步骤：将乳酸或乳酸盐原料与过量的碱(即，碱与乳酸或乳酸盐原料的摩尔比大于1)混合后装入管式反应器上段，催化剂置于反应器下段，催化剂活化后，将反应原料在140℃～700℃，优选300℃～700℃加热0.1hr～2hr，优选1hr～2hr，收集反应得到的气体产物，所述气体产物包含丙烯。

在本发明的方法中，乳酸盐的选择不受限制，可以选自常用的乳酸金属盐，例如乳酸钠、乳酸钾、乳酸钙、乳酸锌等，优选乳酸钠和乳酸钙。本领域技术人员可以根据原料可获得性、成本、与反应或反应器的相容性等因素来根据实际情况具体选择适宜的乳酸盐。

在本发明的方法中，乳酸或乳酸盐原料、碱和催化剂均可以以固体的形式添加，例如，直接以市售的原料形式，或经过合适的粉碎或研磨设备处理后制成粉末或颗粒形式添加。若以粉末或颗粒形式装料，则其粒度不受限制，只要便于向反应器装料和相互混合即可。

在本发明的方法中，碱可以是碱金属或碱土金属的氧化物或氢氧化物中的一种或任意两种的混合物。

在本发明的方法的一个优选实施方案中，碱金属可以是钠，优选使用其氢氧化物，即氢氧化钠。

在本发明的方法的一个优选实施方案中，碱土金属可以是钙，优选使用其氧化物，即氧化钙。