[发明专利]使用集成膜反应器的烯烃水合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由烯烃制备醇的方法。更具体而言，本发明涉及使用膜反应器由烯烃制备醇的集成方法。

背景技术

通常将烯烃水合为醇，具体而言将丁烯水合为丁醇，是商业上很重要的反应，因为发现醇产物具有多种重要的工业用途。水合反应通常为酸催化反应。由于烯烃一般在水中溶解度非常低，通常需要相对较强的酸来获得所需的反应动力学。然而，通常试图避免使用强酸，这是由于酸对反应器以及相关的设备具有高腐蚀性，并且再浓缩酸的方法以及含水废物的处理是耗能的。

一种优选的水合技术包括使用热稳定的固体催化剂。由于阳离子交换树脂和沸石能避免使用水性强酸，因此它们是重要的烯烃水合用固体催化剂。已知阳离子交换树脂在极性和非极性介质中均能提供足够的反应速率。使用与二乙烯基苯交联的磺化聚苯乙烯树脂作为催化剂用于烯烃（例如丙烯或丁烯）的水合通常已经在文献（例如参见美国专利No.4,579,984和美国专利No.2,477,380；以及其中所引用的文献）中有记载。尽管这些阳离子交换树脂提供若干所需优点，例如易于分离以及提供非腐蚀性环境，但是相应的转化率低。使用固体催化剂（例如阳离子交换树脂）相应的烯烃转化率相当低，据报导通常单程转化少于10%的烯烃。因此，需要研发一种新的固体催化方法，所述方法能够克服上述的平衡限制并且提供显著提高的烯烃转化率。

发明内容

本发明涉及将烯烃水合为醇。

一方面，本发明提供了一种用于烯烃的催化水合的反应器。所述反应器包括由渗透膜分隔的催化反应区，所述膜将所述催化反应区分隔为所述反应区的渗透物（permeate）侧和渗余物（retentate）侧，其中所述渗余物侧包含烯烃水合催化剂。所述反应器包括有第一出口，其被构造用于从所述反应区的渗透物侧移除流体；以及第二出口，该第二出口被构造用于从所述反应区的渗余物侧移除流体。渗透膜可操作性地用于选择性移除至少一种烯烃水合产物。

另一方面，本发明提供了将烯烃水合生成醇的方法。所述方法包括以下步骤：在足以生成醇产物的反应条件下，在反应区中使烯烃原料与水接触，其中所述反应区包含烯烃水合催化剂；以及使用渗透膜从所述反应区中选择性移除至少一部分醇产物，所述渗透膜对醇的通过具有选择性，其中所述移除一部分醇产物的步骤使反应平衡移动。

附图简要说明

图1是本发明一个实施方案的示意图。

图2提供了根据本发明的一个实施方案的流程图。

图3提供了反应器的一个实施方案的横截面图。

图4提供了反应器的一个实施方案的横截面图。

具体实施方式

尽管为说明目的，以下详细说明包括很多具体细节，但是应当理解为，本领域普通技术人员将了解许多例子、以下细节的变型和替换方式也在本发明的范围和精神之内。因此，本文所述的以及附图中提供的本发明示例性实施方案对所要求保护的本发明不丧失任何一般性并且也不构成限制。

如本文所用，以下术语应具有以下含义。

渗透汽化是指这样的液体分离膜工艺，其中液体混合物（原料流）与选择性渗透膜的一侧接触，并且渗透通过所述膜的组分（渗透物流）以蒸汽的形式从膜的相对侧移除。在渗透汽化工艺中，通常将含有至少两种组分的加热的液相混合物供给至膜，所述膜对原料混合物中的至少一种组分具有更高的渗透通量。这两种组分渗透的驱动力是所述膜的原料侧和渗透物侧间的分压差。因此，所述膜的渗透物侧保持在真空或是较低的压力下。大部分更高渗透性的组分以及少部分低渗透性组分以气相渗透（或渗透汽化）通过所述膜，导致原料混合物冷却。这至少部分是由于与渗透汽化穿过膜关联的相变所致。原料混合物通常再次加热以提高驱动力，然后将其导入下一个膜组件。

蒸气渗透是指这样的工艺，其中将含有至少两种组分的加压加热的气相混合物供给至对原料混合物中至少一种组分具有较高渗透通量的膜。所述组分渗透的驱动力是所述膜的原料侧和渗透物侧间的分压差。因此，所述膜的渗透物侧保持在真空或是较低的压力下。大部分更高渗透性的组分以及少部分低渗透性组分以气相渗透所述膜。由于膜组件内部不存在相变并且操作压力通常较低，因此原料温度、渗余物温度和渗透物温度基本上相同。