[发明专利]一种制备高碳酮的方法

说明书

本发明涉及一种制备高碳酮的方法。该方法的原料为ABE发酵液，催化剂为氧化铈，产物为高碳酮，反应温度为350～500℃。该方法催化剂制备简单，有较好的稳定性，且高效催化选择性生成高碳酮，其转化率的转化率高达72％(基于总碳数)，产物高碳酮的最高选择性可达到98％，其中4‑庚酮选择性为80％，2‑戊酮为15％，2‑庚酮为3％。

技术领域

本发明涉及一种制备高碳酮的方法，具体涉及以ABE发酵液作为反应物制备高碳酮的方法。

背景技术

当今世界，随着工业的发展，化石燃料的消耗逐年增加，由于其不可再生性，已经面临资源枯竭的可能。因此，作为可再生的生物能源越来越引起人们的关注。生物发酵法从生物质中获取化学品是一类非常重要的途径。其中，ABE(丙酮-丁醇-乙醇)是由葡萄糖(淀粉，木质纤维素等)在丙酮丁醇杆菌的作用下发酵获得。近几年，已陆续有文献报道(Anbarasan,P.；Baer,Z.C.；Sreekumar,S.；Gross,E.；Binder,J.B.；Blanch,H.W.；Clark,D.S.；Toste,F.D.Nature 2012,491,235；Xu,G.Q.；Li,Q.；Feng,J.G.；Liu,Q.；Zhang,Z.J.；Wang,X.C.；Zhang,X.Y.；Mu,X.D.Chemsuschem 2014,7,105.)，通过调控催化体系以及催化条件可以将ABE经过脱氢、偶联、加氢等过程转化为燃料，且可调变其组分，用于汽油、柴油或是航空煤油等方面。

然而，由于ABE中主要的三种组分化学性质活泼，催化反应过程中无法控制其缩合程度，因此所得产物均为复杂的产物混合物。且ABE发酵液往往存在大量的水，对催化剂通常存在毒化作用，而除水过程则会产生大量的能耗。因此，开发出制备易得，稳定性和水热稳定性良好的固体催化剂体系高效率，高选择性转化制备精细化学品具有重要的意义。

发明内容

本发明的意义在于克服了ABE转化制备精细化学品中存在的缺点。该制备方法反应过程简单，高碳酮尤其是4-庚酮的选择性高。

本发明采用的技术方案:

一种制备高碳酮的方法：

原料为ABE发酵液，催化剂为氧化铈，产物为高碳酮，反应温度为350～500℃。

ABE发酵液为丙酮、丁醇和乙醇的水溶液；所述目标产物高碳酮包括4-庚酮、2-戊酮和2-庚酮。

ABE中丙酮与乙醇质量比为1:2～2:1，丙酮与丁醇的质量比为：1:7～1:1，ABE发酵液中水的体积分数为5％～50％。

氧化铈催化剂采用固相热解法，沉淀法，模板法，燃烧法或水热合成法制备。

所述固相热解法为称取一定量的铈盐在空气气氛下，450℃～700℃下焙烧4-5h，即得氧化铈；

所述的沉淀法为称取一定量的可溶性铈盐溶解在水中，采用沉淀剂，调节体系pH＝9～12，将所得沉淀离心分离，干燥，450℃～700℃焙烧3h～10h，即得氧化铈；

所述的水热合成法为分别称取一定量的硝酸铈和十六烷基三甲基溴化铵溶解在水中，搅拌，直至完全溶解，采用沉淀剂，逐滴加入上述体系，直至pH＝9～12，将该混合物放入合成釜中，80℃～150℃下晶化1～3天，晶化后，离心，洗涤，干燥，450℃～700℃焙烧3h～10h，即得氧化铈。

反应装置为固定床反应器，反应为常压。

在反应管中填充催化剂氧化铈后将反应管置于固定床反应器进行反应。

ABE发酵液进料的质量空速为0.1～2.0h^-1；所述反应管中装填催化剂床层厚度为5cm～30cm。