CN1660749A - 一种用乙醇合成2-戊酮的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用乙醇合成2-戊酮的方法,在惰性气体条件下,以乙醇为原料,催化剂为K-Pd/ZrO2/MnO/ZnO,反应器内反应温度为250-600℃,反应压力为0.1-8.0MPa,反应的气体空速为3000-15000h-1,反应的液体空速为0.1-5.0h-1。该催化工艺可将廉价易得乙醇一步转化为2-戊酮,其中转化率为100%,2-戊酮选择性为41.9%左右,通过蒸馏即可获得2-戊酮,无三废排放,属于绿色清洁生产工艺。本发明的催化工艺可用于其它醇、醛和低级酮合成高级酮的多相催化过程和工艺条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种用乙醇合成2-戊酮的方法,具体地说涉及一种用乙醇经多相催化一步合成2-戊酮的方法。
背景技术
2-戊酮是一种重要的工业溶剂,用于高沸点石油馏分的脱蜡,也用作医药、农药合成的中间体,如2-戊酮是血管扩张药物伟哥(Virga)合成的中间体。传统的2-戊酮的合成工艺是2-戊醇氧化脱氢或由丁酰乙酸乙酯与水共热制得,不仅生产成本较高,而且合成过程使用大量有机溶剂和无机物,产生大量的三废,污染环境。另外,该工艺还可催化合成其它的高级酮,而传统的合成高级酮工艺采用羟醛缩合反应等有机反应来合成,工艺复杂,需要经过三个反应(羟醛缩合,脱水和加氢反应)才能完成,并且产生大量的三废。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用乙醇合成2-戊酮的方法,本发明将廉价易得的乙醇一步转化为2-戊酮,不仅具有高的活性和选择性,而且几乎无三废排放,属于绿色清洁生产工艺,解决了传统生产2-戊酮工艺存在的缺点。
为实现上述目的,本发明提供的方法为:
惰性气体条件下,以乙醇(乙醇可以是无水乙醇、也可以是工业乙醇或含水1-10%(重量)的乙醇)为原料,催化剂为K-Pd/ZrO2/MnO/ZnO,粒度为20-40目,使用前用氢气还原。反应器内反应温度为250-600℃,较佳反应温度为300-450℃。反应压力为0.1-8.0MPa,较佳反应压力为1.0~5.0Mpa。反应的气体空速为3000-15000h-1,较佳反应气体空速为5000~10000h-1。反应的液体空速为0.1-5.0h-1,较佳反应的液体空速为0.5~2.0h-1。
具体实施方式
下面通过实例对本发明的技术给予进一步说明。
实例1
在固定床反应器(Φ9×450mm)上进行乙醇合成2-戊酮反应。无水乙醇作原料,催化剂为K-Pd/ZrO2/MnO/ZnO,催化剂粒度20~40目,装量2ml。催化剂在使用前用氢气还原,还原温度为420℃,还原压力为2.0MPa,还原后降温至370℃,氮气作载气,升压为2.0MPa,气体空速10000h-1,由微量柱塞泵进乙醇,液体空速0.5h-1,尾气用HP 4890型气相色谱(TCD检测器,Porapak QS填充柱)进行在线分析,冷凝液以正戊醇为内标在VARIAN 3800气相色谱(FID检测器,HP-FFAP毛细管柱)上进行分析。
实例2
反应气体空速为12000h-1,其它条件同实例1。
实例3
反应气体空速为8000h-1,其它条件同实例1。
实例4
反应气体空速为4000h-1,其它条件同实例1。
实例5
反应液体空速为0.75h-1,其它条件同实例1。
实例6
反应液体空速为1.0h-1,其它条件同实例1。
实例7
反应液体空速为1.25h-1,其它条件同实例1。
实例8
反应温度为350℃,反应液体空速为1.0h-1,其它条件同实例1。
实例9
反应温度为390℃,反应液体空速为1.0h-1,其它条件同实例1。
实例10
反应温度为400℃,反应液体空速为1.0h-1,其它条件同实例1。
实例11
反应温度为390℃,反应液体空速为1.0h-1,反应压力为1.0MPa,其它条件同实例1。
实例12
反应温度为390℃,反应液体空速为1.0h-1,反应压力为4.0MPa,其它条件同实例1。
实例13
反应原料为95%乙醇,反应温度为390℃,反应液体空速为1.0h-1,其它条件同实例1。
表1-表5列出了K-Pd/ZrO2/MnO/ZnO催化剂上乙醇合成2-戊酮在不同条件下的反应评价结果。
表1、K-Pd/ZrO2/MnO/ZnO催化剂上乙醇合成2-戊酮在不同气体空速下的反应评价结果
气体空速/h-1 | 4000 | 8000 | 10000 | 12000 |
乙醇转化率 | 100 | 100 | 100 | 100 |
S丙酮 | 8.0 | 4.5 | 9.7 | 10.8 |
S2-戊酮 | 25.0 | 44.6 | 41.1 | 36.4 |
S3-乙基-2-戊酮 | 5.9 | 7.3 | 6.5 | 4.3 |
S4-庚酮 | 8.8 | 8.8 | 7.6 | 6.0 |
S2-庚酮 | 4.2 | 6.9 | 6.6 | 5.7 |
SOthers | 19.9 | 5.7 | 5.1 | 11.4 |
SCH4 | 2.1 | 0.8 | 0.7 | 0.6 |
SCO2 | 26.1 | 21.4 | 22.7 | 24.8 |
反应温度:370℃;压力:2.0Mpa;液体空速:0.5h-1;S:碳原子选择性。
表2.K-Pd/ZrO2/MnO/ZnO催化剂上乙醇合成2-戊酮在不同液体空速下的反应评价结果
液体空速/h-1 | 0.5 | 0.75 | 1.0 | 1.25 |
乙醇转化率 | 100 | 100 | 100 | 99 |
S丙酮 | 9.7 | 9.6 | 9.5 | 10.1 |
S2-戊酮 | 41.1 | 41.6 | 42.0 | 44.4 |
S3-乙基-2-戊酮 | 6.5 | 6.4 | 6.0 | 6.1 |
S4-庚酮 | 7.6 | 7.9 | 7.4 | 0 |
S2-庚酮 | 6.6 | 7.0 | 6.7 | 7.2 |
SOthers | 5.1 | 5.7 | 6.4 | 9.0 |
SCH4 | 0.7 | 0.7 | 0.7 | 0.7 |
SCO2 | 22.7 | 21.1 | 21.3 | 22.5 |
反应温度:370℃;压力:2.0MPa;气体空速:10000h-1;S:碳原子选择性。
表3.K-Pd/ZrO2/MnO/ZnO催化剂上乙醇合成2-戊酮在不同温度下的反应评价结果
温度/℃ | 350 | 370 | 390 | 400 |
乙醇转化率 | 96 | 100 | 100 | 100 |
S丙酮 | 9.0 | 9.5 | 9.6 | 9.3 |
S2-戊酮 | 38.4 | 42.0 | 41.9 | 39.7 |
S3-乙基-2-戊酮 | 4.8 | 6.0 | 7.3 | 7.1 |
S4-庚酮 | 5.5 | 7.4 | 8.7 | 9.2 |
S2-庚酮 | 4.9 | 6.7 | 7.7 | 8.0 |
SOthers | 14.2 | 6.4 | 5.3 | 6.1 |
SCH4 | 0.9 | 0.7 | 0.8 | 0.9 |
SCO2 | 22.3 | 21.3 | 18.7 | 19.7 |
反应压力:2.0MPa;液体空速:1h-1:气体空速:10000h-1;S:碳原子选择性
表4.K-Pd/ZrO2/MnO/ZnO催化剂上乙醇合成2-戊酮在不同压力下的反应评价结果
压力/MPa | 1.0 | 2.0 | 4.0 |
乙醇转化率 | 100 | 100 | 100 |
S丙酮 | 10.0 | 9.6 | 8.4 |
S2-戊酮 | 38.8 | 41.9 | 40.3 |
S3-乙基-2-戊酮 | 4.5 | 7.3 | 6.3 |
S4-庚酮 | 7.1 | 8.7 | 8.9 |
S2-庚酮 | 7.1 | 7.7 | 8.8 |
SOthers | 6.0 | 5.3 | 8.0 |
SCH4 | 0.7 | 0.8 | 0.8 |
SCO2 | 25.9 | 18.7 | 18.5 |
反应温度:390℃;液体空速:1h-1;气体空速:10000h-1;S:碳原子选择性
表5.K-Pd/ZrO2/MnO/ZnO催化剂上乙醇合成2-戊酮在不同原料下的反应评价结果
原料 | 实例1 | 实例13 |
乙醇转化率 | 100 | 100 |
S丙酮 | 9.6 | 14.0 |
S2-戊酮 | 41.9 | 42.6 |
S3-乙基-2-戊酮 | 7.3 | 6.0 |
S4-庚酮 | 8.7 | 4.8 |
S2-庚酮 | 7.7 | 0 |
SOthers | 5.3 | 5.1 |
SCH4 | 0.8 | 1.8 |
SCO2 | 18.7 | 24.4 |
反应温度:390℃;压力:2.0MPa;液体空速:1h-1;气体空速:10000h-1;S:碳原子选择性
Claims (10)
1.一种用乙醇合成2-戊酮的方法,其工艺条件为:
惰性气体条件下,以乙醇为原料,催化剂为K-Pd/ZrO2/MnO/ZnO,反应器内反应温度为250-600℃,反应压力为0.1-8.0MPa,反应的气体空速为3000-15000h-1,反应的液体空速为0.1-5.0h-1。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述催化剂粒度为20-40目。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述催化剂在使用前用氢气还原。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述乙醇为无水乙醇、工业乙醇或含水量按重量计为1-10%的乙醇。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述反应器为固定床。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述惰性气体可以循环使用。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述反应温度为300-450℃。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述反应压力为1.0~5.0Mpa。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述反应气体空速为5000~10000h-1。
10.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述反应的液体空速为0.5~2.0h-1。
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CN106478386A (zh) * | 2015-08-24 | 2017-03-08 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种乙醇制备2-戊酮的方法 |
CN106478393A (zh) * | 2015-08-24 | 2017-03-08 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种用乙醇一步合成2-戊酮的方法 |
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- 2004-02-26 CN CN 200410006724 patent/CN1660749A/zh active Pending
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CN106478393A (zh) * | 2015-08-24 | 2017-03-08 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种用乙醇一步合成2-戊酮的方法 |
CN106478386B (zh) * | 2015-08-24 | 2019-02-15 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种乙醇制备2-戊酮的方法 |
CN106478393B (zh) * | 2015-08-24 | 2019-03-01 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种用乙醇一步合成2-戊酮的方法 |
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