[发明专利]醇向低苯含量的烃的催化转化

说明书

本发明提供一种用于将醇转化为具有降低的苯含量的烃馏分的方法，所述方法包括：在适合将所述醇转化为所述烃馏分的条件下，通过将所述醇与具有将所述醇转化为所述烃馏分的催化活性的负载金属的沸石催化剂接触，从而将所述醇转化为烃馏分；以及在适合苯烷基化的条件下，用苯烷基化催化剂接触所述烃馏分。还描述了一种用于所述方法的催化剂组合物，其包含以下各项的混合物：(i)具有将所述醇转化为所述烃馏分的催化活性的负载金属的沸石催化剂，和(ii)苯烷基化催化剂，其中(i)和(ii)可以处于混合或分开的状态。还描述了用于容纳所述催化剂和进行所述反应的反应器。

政府支持

本发明是利用美国能源部资助的基本合同号为DE-AC05-00OR22725下的政府支持完成的。美国政府享有本发明中的某些权利。

发明领域

总体上，本发明涉及醇转化为烃的催化转化，以及更特别地，涉及用于所述转化的基于沸石的催化方法。

发明背景

醇转化为烃通常在商业上是不可行的。实际上，大多数工业醇由烃制得。醇向烃的转化因现行转化工艺大量的成本要求而进一步受到抑制。因此，由自然手段(例如通过生物质发酵)得到的醇对于转化工艺而言将是价格明显更低廉的原料。

然而，应用现行由生物质制备的醇(即生物醇)的转化工艺的主要障碍是通常在生物质转化醇的精炼厂制备的发酵流中产生高浓度的水(并且伴随着低浓度的醇)。现行醇转化为烃的工艺通常在这种稀醇浓度和高水含量下不足以或者不是高度有效地提供这样的转化。取而代之，现行的醇转化为烃的转化工艺通常要求纯的醇(即基本不含水)。此外，用以适应现行技术的来自发酵流的醇浓缩和/或蒸馏将是高度能量密集的，并且因此，将极大抵消因使用生物醇的最初低成本所得的收获。

另一个明显的存在于醇转化工艺的障碍是烃馏分中产生的不能被接受的高含量的苯，一般来说苯含量不超过约5％。然而，作为用作燃料的用途，治理环境规章需要低得多的苯含量。例如，在美国，环保局(EPA)强制实行0.62vol％的苯含量上限。因此，通过产生具有含量充分减少的苯的烃混合原料的醇转化工艺，提供进一步的益处。

发明简述

一方面，本发明涉及一种将醇催化转化为含有降低的苯含量的烃或烃馏分(即，烃的混合物，或“烃混合原料”)的方法。在特别的实施方案中，不需要醇在转化反应之前纯化或浓缩就可以实现所述催化转化。例如，已发现，通过本文记载的方法，可以实现醇的稀水溶液例如在生物质发酵反应器的发酵流中有效地转化，从而生产具有含量降低的苯的烃混合原料。

特别的实施方案中，所述方法包括在适合转化醇为烃馏分的条件下，通过将所述醇与具有将所述醇转化为所述烃馏分的催化活性的负载金属的沸石催化剂组分接触，从而将所述醇转化为烃馏分，以及在适合使苯烷基化的条件下，用苯烷基化催化剂接触所制备的烃馏分以形成在所述烃馏分中的烷基化苯产物。在第一个特别的实施方案中，所述方法通过将醇与含有负载金属的沸石催化剂和苯烷基化催化剂的催化剂混合物接触来实施。在第二个特别的实施方案中，所述方法通过两步法实施，其中，在第一步中，所述醇与所述负载金属的沸石催化剂接触以形成烃馏分，以及在第二步中，所制备的烃馏分与所述苯烷基化催化剂接触，其中所述负载金属的沸石催化剂和所述苯烷基化催化剂是不混合的(即，分离)。

在另一方面，本发明涉及包含负载金属的沸石催化剂和苯烷基化催化剂的催化剂组合物，这是一种混合物。在再另一个方面，本发明涉及一区域或两区域的醇-烃转化反应器，所述反应器中所述催化剂组合物以混合物或分离的形式存在。在两区域反应器的特别实施方案中，第一区域容纳有具有将所述醇转化为所述烃的催化活性的负载金属的沸石催化剂，以及第二区域容纳有苯烷基化催化剂，其中所述两区域反应器具有如下构造，醇经过第一区域形成烃，且产生的烃经过第二区域以减少其苯含量。可以包含或也可以不包含其它反应区域或工艺，例如用于分馏或蒸馏为分离的混合原料，或用于与其他混合原料混合。

附图简述