Способ получения этиленгликоля из сахаров - RU2018128473A
Код документа: RU2018128473A
Формула
1. Способ получения гидроксильного соединения с 1-3 атомами углерода, включающий стадии:
a) предоставления композиции кислородсодержащего исходного сырья, содержащей кислородсодержащее соединение с 1-3 атомами углерода в общей концентрации по меньшей мере 20% масс. от композиции кислородсодержащего исходного сырья, и
b) предоставления химического реактора, включающего
i. впускную зону, соединенную по текучей среде с
ii. реакционной зоной, содержащей материал катализатора гетерогенного гидрирования, соединенной по текучей среде с
iii. выпускной зоной; а затем
c) подачи композиции кислородсодержащего исходного сырья стадии а) во впускную зону реактора i) стадии b) для получения начальной общей концентрации кислородсодержащего соединения с 1-3 атомами углерода менее 20% масс. от текучей среды реактора в реакционной зоне ii) стадии b); и
d) взаимодействия в реакционной зоне ii) кислородсодержащего соединения с 1-3 атомами углерода с водородом в присутствии материала катализатора с получением гидроксисоединения с 1-3 атомами углерода; а затем
e) выделения из выпускной зоны iii) композиции гидроксильного продукта, содержащей гидроксисоединение с 1-3 атомами углерода.
2. Способ по п. 1, причем общая концентрация кислородсодержащего соединения с 1-3 атомами углерода в композиции кислородсодержащего исходного сырья составляет по меньшей мере 25% масс. от композиции кислородсодержащего исходного сырья, как например, по меньшей мере 30% или 35% или 40% или 45% или 50% или 55% или 60% или 65% или 70% или 75% масс. от композиции кислородсодержащего исходного сырья.
3. Способ по п. 1, причем композиция кислородсодержащего исходного сырья стадии а) содержит два или больше кислородсодержащих соединений с 1-3 атомами углерода, выбранных из группы, состоящей из гликольальдегида, глиоксаля, пирувальдегида, ацетола и формальдегида.
4. Способ по п. 1, причем композиция кислородсодержащего исходного сырья стадии а) содержит по меньшей мере 20% масс. гликольальдегида и по меньшей мере 5% масс. пирувальдегида.
5. Способ по п. 1, причем общая массовая концентрация гидроксисоединения с 1-3 атомами углерода в композиции гидроксильного продукта составляет по меньшей мере 50% масс. от общей концентрации кислородсодержащего соединения с 1-3 атомами углерода в композиции кислородсодержащего исходного сырья, как например, по меньшей мере 55% или 60% или 65% или 70% или 75% или 80% или 85% или 90% масс. от общей концентрации кислородсодержащего соединения с 1-3 атомами углерода в композиции кислородсодержащего исходного сырья.
6. Способ по п. 1, причем селективность этиленгликоля (моль/моль соединений с 2 атомами углерода) составляет по меньшей мере 80%, как например, по меньшей мере 85, 88, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96 или 97%.
7. Способ по п. 1, причем селективность пропиленгликоля (моль/моль соединений с 3 атомами углерода) составляет по меньшей мере 60%, как например, по меньшей мере 65, 70, 75, 80%.
8. Способ по п. 1, причем композиция гидроксильного продукта на стадии е) содержит одно или несколько гидроксильных соединений с 1-3 атомами углерода, выбранных из группы, состоящей из метанола, этиленгликоля и пропиленгликоля.
9. Способ по п. 1, причем кислородсодержащее соединение с 1-3 атомами углерода представляет собой кислородсодержащее соединение с 2-3 атомами углерода.
10. Способ по п. 1, причем гидроксисоединение с 1-3 атомами углерода представляет собой гидроксисоединение с 2-3 атомами углерода.
11. Способ по п. 1, причем материал катализатора на стадии b) содержит металлический компонент, выбранный из группы, состоящей из рутения, рутениевого сплава, рения, родия, иридия, палладия, платины, меди и никеля.
12. Способ по п. 1, причем материал катализатора на стадии b) содержит материал носителя, такой как один или несколько, выбранные из группы, состоящей из углерода, диоксида кремния, оксида алюминия, оксида титана и оксида циркония.
13. Способ по п. 1, причем материал катализатора на стадии b) содержит рутений на угле или медь на угле.
14. Способ по п. 1, причем каталитическую реакцию стадии d) проводят при начальном парциальном давлении водорода по меньшей мере 0,5 бар, как например, по меньшей мере 5 бар или по меньшей мере 40 бар, или между 0,5 и 500 бар или между 0,5 и 200 бар, в частности, между 0,5 и 5 бар или между 60 и 140 бар.
15. Способ по п. 1, причем реакцию стадии d) проводят при температуре в интервале 50-350°С, как например, 50-250°С, 60-120°С, 200-250°С или 150-200°С.
16. Способ по п. 1, причем реакцию стадии d) проводят при температуре в интервале 200-250°С и парциальном давлении водорода в диапазоне от 0,5 до 5 бар.
17. Способ по п. 1, причем реакцию стадии d) проводят при температуре в интервале 60-120°С и парциальном давлении водорода в диапазоне от 60 до 140 бар.
18. Способ по п. 1, причем стадию d) проводят при условиях, обеспечивающих жидкофазное гидрирование кислородсодержащего соединения, и в реакционной зоне стадии d) присутствует растворитель.
19. Способ по п. 18, причем растворитель содержит одно или несколько соединений, выбранных из соединений из группы, состоящей из воды, метанола, этанола, этиленгликоля и пропиленгликоля.
20. Способ по п. 1, причем указанный способ осуществляют в непрерывных условиях.
21. Способ по п. 1, причем реактор стадии с) представляет собой реактор с поршневым режимом течения, такой как реактор с уплотненным слоем, реактор с неподвижным слоем, реактор со струйным течением, реактор с псевдоожиженным слоем или реактор с суспензионной фазой.
22. Способ по п. 1, причем часть композиции гидроксильного продукта, выделенная на стадии е), передается в реакционную зону ii) стадии b).
23. Способ по п. 1, причем реактор стадии с) представляет собой реактор с постоянным перемешиванием среды, такой как CSTR (англ. Continuous Stirred Tank Reactor), или реактор Берти.
24. Способ по одному из п.п. 1-23, причем композицию продукта гидрирования стадии е) подвергают стадии очистки, такой как перегонка, фильтрация, адсорбция и/или ионный обмен, чтобы выделить гидроксильное соединение с 1-3 атомами углерода.
25. Способ по п. 24, причем непрореагировавший водород, выделенный на стадии очистки, возвращают обратно в цикл в реакционную зону ii) стадии b).
26. Способ получения гидроксисоединения с 1-3 атомами углерода, включающий стадии:
i. предоставления раствора исходного материала композиции сахара;
ii. подвергания исходного материала из а) воздействию термолитической фрагментации для получения композиции продукта фрагментации, содержащей кислородсодержащее соединение с 1-3 атомами углерода; и
iii. при необходимости выдерживания композиции продукта фрагментации; а затем
iv. подвергания композиции продукта фрагментации из стадии ii) или iii) процессу по одному из п.п. 1-25, причем композиция продукта фрагментации представляет собой композицию кислородсодержащего исходного сырья из стадии а) пункта 1.
27. Способ по п. 26, причем композицию сахара выбирают из одного или нескольких из моносахаридов фруктозы, ксилозы, глюкозы, маннозы, галактозы, арабинозы; и/или дисахаридов сахарозы, лактозы, мальтозы.
28. Способ по п. 26, где раствор исходного материала на стадии i) представляет собой раствор сахара в растворителе, содержащий 20-95, как например, 50-90% масс. сахара.
29. Способ по одному из п.п. 26-28, где растворитель содержит одно или несколько соединений, выбранных из группы, состоящей из воды, метанола, этанола, этиленгликоля и пропиленгликоля.
30. Продукт, получаемый способом согласно одному из п.п. 26-29, отличающийся тем, что продукт имеет содержание14С выше 0,5 частей на триллион от общего содержания углерода; и тем, что по меньшей мере 70% исходного углерода используется в виде этиленгликоля и/или пропиленгликоля в композиции продукта гидрирования.
31. Система для непрерывного осуществления способа согласно одному из п.п. 1-29, причем указанная система включает установку для гидрирования, такую как многотрубчатый реактор, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие и катализатор, как определено в одном из вышеприведенных п.п., и установку термолитической фрагментации, имеющую впускное отверстие и выпускное отверстие, причем выпускное отверстие упомянутой установки термолитической фрагментации соединено по текучей среде с впускным отверстием указанной установки гидрирования.
32. Система по п. 31, причем выпускное отверстие упомянутой установки термолитической фрагментации соединено по текучей среде непосредственно с впускным отверстием указанной установки гидрирования.
33. Система по одному из п.п. 31 или 32 дополнительно имеющая рециркуляцию водорода из выпускного отверстия установки гидрирования во впускное отверстие установки гидрирования.
