FR3114518A3 - Processus de régénération d'un catalyseur métallique non supporté pour la préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras linéaire - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un processus de régénération d'un catalyseur métallique non supporté pour la préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras linéaire utilisant le catalyseur métallique non supporté et un hydroxyde contenant un alcali, le processus de régénération d’un catalyseur métallique non supporté ne compliquant pas et maintenant toujours la bonne efficacité du catalyseur métallique non supporté. Ledit processus de régénération comprend les étapes de :a) mise en contact du solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet avec le solvant de polarité relative supérieure à 0,7 ;b) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape a) ;c) mise en contact du solide obtenu à partir de l'étape b) avec le solvant ayant une polarité relative inférieure à 0,7 ; etd) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape c) ;les solvants de l'étape a) et de l'étape c) étant interchangeables. (Pas de figure)
Description
Contexte de l’invention
La présente invention concerne le domaine de la chimie, en particulier le catalyseur de préparation d'alcool de Guerbet.
Art antérieur
L'alcool de Guerbet est l'alcool dimère ramifié ayant un groupe hydroxyle en position bêta. L'alcool de Guerbet est l'alcool saturé ayant un poids moléculaire et un point d'ébullition élevés, mais l'alcool de Guerbet a un point de fusion bas en raison de sa structure ramifiée. L'alcool de Guerbet est donc en phase liquide à basse température. De plus, l'alcool de Guerbet a de bonnes propriétés en termes de lubrification, de perméabilité à l'oxygène et de résistance à l'oxydation. Il a également une bonne propriété de mouillage. A partir de ces propriétés, l'alcool de Guerbet a été utilisé comme matière première importante dans de nombreuses industries comme l'huile hydraulique pour aéronef, fioul pour avion, et émollient dans les produits cosmétiques et tensioactifs, etc.
L'alcool de Guerbet peut être produit à partir d'une réaction de Guerbet ou d'une réaction de couplage d'alcool afin de transformer de l'alcool linéaire en alcool ramifié. Le processus de production d'alcool de Guerbet via ladite réaction est mis en œuvre en présence d’une base à haute température afin d'éliminer l'eau. Le processus de production d'alcool de Guerbet par réaction de Guerbet comprend les étapes ordonnées suivantes :
a) réaction d'oxydation d'alcool en aldéhyde,
b) réaction de condensation d'aldol de l'aldéhyde,
c) réaction de déshydratation du produit aldol en aldéhyde allylique, et
d) réaction d'hydrogénation de l'aldéhyde allylique en alcool de Guerbet.
a) réaction d'oxydation d'alcool en aldéhyde,
b) réaction de condensation d'aldol de l'aldéhyde,
c) réaction de déshydratation du produit aldol en aldéhyde allylique, et
d) réaction d'hydrogénation de l'aldéhyde allylique en alcool de Guerbet.
La production d'alcool de Guerbet par réaction de Guerbet peut être mise en œuvre même dans des conditions sans catalyseur. Cependant, ladite réaction peut plutôt être bien catalysée à la condition de la présence d'un transfert d'hydrogène. Au début des années 1960 et 1970, l’essentiel du processus de production via la réaction de Guerbet a été mis en œuvre en utilisant un catalyseur basique d'hydroxydes alcalins tels que l'hydroxyde de sodium ou l'hydroxyde de potassium où les deux bases sont bon marché pour le processus de préparation d'alcool de Guerbet dans des conditions de haute pression et température. Plus tard, d'autres catalyseurs ont été communément ajoutés avec l'utilisation d'une base comme cocatalyseur. Les catalyseurs utilisés sont à la fois des catalyseurs homogènes et hétérogènes. Néanmoins, la production industrielle d'alcool de Guerbet est généralement mise en œuvre à la condition de disposer d’un catalyseur hétérogène plus qu’à la condition de disposer d’un catalyseur homogène parce que le catalyseur hétérogène peut être facilement récupéré après avoir terminé la réaction avec un procédé commun tel que la distillation pour séparer le produit et la filtration. Ceci facilite la purification du produit, réduit la complexité de l'étape d'élimination ou de traitement des déchets et réduit le coût du processus. De plus, le catalyseur hétérogène est facile à réutiliser.
Des exemples du système catalytique homogène utilisé dans la production de l'alcool de Guerbet sont les suivants : le document brevet WO 2013/156399 A1 qui décrit le processus de préparation d'alcool de Guerbet en phase homogène utilisant un catalyseur homogène comprenant une base et un composé complexe de ruthénium. Ledit catalyseur pourrait être réutilisé mais l'utilisation du catalyseur homogène entraînerait des difficultés dans la purification du produit final. Néanmoins, ledit document brevet ne divulgue pas le détail du procédé de récupération, de régénération ou de traitement dudit catalyseur homogène.
D'autres systèmes catalytiques utilisés dans la production d'alcool de Guerbet via réaction de Guerbet ont été rapportés dans les documents brevets suivants.
Le document brevet US 3,328,470 décrit le processus de préparation d'alcool via réaction de Guerbet en utilisant un métal alcalin ou un composé de métal alcalin comme catalyseur. De préférence, le catalyseur est constitué d’hydroxydes de métaux alcalins tels que l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium.
Le document brevet WO 90/08122 décrit le processus de production d'alcool de Guerbet par condensation d'alcanol primaire ou secondaire en utilisant un catalyseur alcalin avec un cocatalyseur comprenant un composé de titane ou de zirconium. De même, le document brevet US 8,318,990 B2 décrit le processus de production d'alcool à partir d'une réaction d'alcool de Guerbet utilisant un catalyseur complexe à métal de transition ayant un ligand dérivé d'un composé phosphine avec l'utilisation d'une base. Les deux documents brevets WO 90/08122 et US 8,318,990 B2 ne présentent aucune description détaillée du procédé de régénération de catalyseur ou du processus ou même de l'efficacité de la réutilisation du catalyseur sans aucun traitement.
Le document brevet US 6,911,567 B2 décrit l'ajout du composé carbonylé en tant que cocatalyseur avec de l'hydroxyde de métal alcalin afin de remplacer l'utilisation du catalyseur de type métal lourd qui cause des dommages à l'environnement. Un exemple de composé carbonyle a été les aldéhydes gras. Cependant, l’inconvénient s’est présenté de la nécessité d'utiliser une quantité élevée dans la plage de 3 à 10 % en moles par rapport à l'alcool gras, un faible pourcentage de conversion et la facilité à former les sous-produits.
Le document brevet US 10,214,470 B2 décrit le processus de production d'alcool de Guerbet utilisant une base et des catalyseurs homogènes ou hétérogènes, dans lequel le catalyseur hétérogène comportait des métaux nickel, palladium et cuivre et la base utilisée comportait de l'hydroxyde de potassium et de l'hydroxyde de sodium. Cependant, le processus de régénération du catalyseur hétérogène décrit seulement l’étape de lavage dudit catalyseur à l'eau et une précipitation, suivie d'une filtration et d'un séchage. Aucune description détaillée dans d'autres parties et aucune description relative à l'efficacité de la réutilisation du catalyseur hétérogène avec ledit processus divulgué ne sont faites.
Le document brevet CN 101659597 A décrit le processus de préparation d'alcool de Guerbet en présence de poudre de nickel comme catalyseur et d’hydroxyde de potassium comme cocatalyseur. Le document de brevet CN 104478659 B décrit le processus de préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras utilisant un catalyseur de type base solide et un catalyseur au nickel, c'est-à-dire une poudre de nano-nickel, un catalyseur au nickel contenant d'autres métaux, ou un nickel allié amorphe. Le document brevet US 4,518,810 A décrit le processus de préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool primaire à la condition de disposer d’une substance alcaline et d’un catalyseur cuivre-nickel. Le document de brevet US 4,800,077 A décrit le processus de préparation d'alcool de Guerbet à la condition de disposer d'hydroxyde de potassium avec un catalyseur d'oxyde de nickel ou de zinc. Cela a permis un bon rendement de formation de produit, jusqu'à 90 %. Le document brevet CN 1436762 A décrit le processus de préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras ayant 6 à 30 atomes de carbone à la condition de disposer d'hydroxyde de métal alcalin et de nickel amorphe. Ceci a réduit avantageusement la formation de sous-produits et a donné un bon rendement de formation de produits. Néanmoins, ces 5 documents brevets, qui sont CN 101659597 A, CN 104478659 B, US 4,518,810 A, US 4,800,077 A et CN 1436762 A, ne divulguent pas les détails de la régénération du catalyseur.
Le document brevet WO 2019/163640 A1 décrit le processus de production d'alcool de Guerbet à partir de la dimérisation d'alcool à groupement hydroxyle primaire ou secondaire et ayant de 4 à 16 atomes de carbone par un catalyseur à nanoparticules de métal de transition, tel que le ruthénium ou l'iridium, avec une base. Cependant, ledit document brevet ne divulgue pas clairement l'efficacité du catalyseur réutilisé et la régénération efficace du catalyseur.
Pendant ce temps, le document de brevet US 10,214,470 B2 décrit le processus de production d'un mélange d'alcool de Guerbet à partir d'un mélange d'au moins 2 alcools primaires différents à la condition de disposer d’un catalyseur et d’une base. Ledit catalyseur peut être un catalyseur homogène ou un catalyseur hétérogène choisi parmi l'acétate de palladium (II) (Pd(OAc)2), le palladium supporté sur carbone (Pd/C), le platine supporté sur carbone (Pt/C), le cuivre-zinc-oxygène (Cu-Zn-O), le cuivre-chrome-oxygène (Cu-Cr-O), les hydrotalcites et hydroxylapatites dopés avec des métaux, le nickel de Raney et l’oxyde de nickel-magnésium supporté sur silice (Ni-MgO/SiO2). Ledit document brevet divulgue l'exemple d'un procédé de régénération de catalyseur pour réutilisation, tel qu'un catalyseur d'acétate de palladium (II) utilisant un procédé de lavage à l'eau et de précipitation, puis de filtration du catalyseur et de séchage. Cependant, ledit document brevet ne divulgue pas l'efficacité du catalyseur après régénération.
Le document brevet US 4,011,273 A décrit le processus de production d'alcool de Guerbet à la condition de disposer d’un catalyseur et d’un alcali. Le catalyseur utilisé a été le sel de plomb insoluble de l'oxyacide de l'élément du groupe IV ayant un poids moléculaire supérieur à 27. Par exemple, l'oxyacide a été sélectionné dans le groupe des silicates, titanates, zirconates, germinates et hafnates. Le catalyseur au plomb dans ledit document brevet a présenté des propriétés physiques assez stables et pouvait être réutilisé sans changement de structure physique après régénération, ce qui était différent du catalyseur au plomb classique dont la structure était facile à détériorer. Néanmoins, ledit document brevet ne divulgue pas les détails du procédé de régénération du catalyseur. De plus, il existait l’inconvénient tenant à l'utilisation d’un catalyseur hautement toxique. De même, le document brevet US 3,119,880 décrit le catalyseur pour la réaction de Guerbet d'alcool primaire ayant de 2 à 18 atomes de carbone, dans lequel ledit catalyseur comprend un alcali tel que de l'hydroxyde de sodium, de l'hydroxyde de potassium, etc. avec un sel de métal plomb et un catalyseur de déshydrogénation tel que le nickel. Cependant, ce système de catalyseur décrit présentait un inconvénient tenant à la toxicité du catalyseur. De plus, ledit document brevet ne décrit rien quant à la régénération dudit catalyseur.
Le document brevet US 8,779,216 B2 décrit le processus de production utilisant une base, un composé carbonylé et un catalyseur d'hydrogénation. De même, le document de brevet US 2018/0162796 A1 décrit le processus de préparation d'alcool ramifié à partir de monoalcool aliphatique ayant plus de 3 atomes de carbone à la condition de disposer d’une base, d’un catalyseur, qui était un oxyde métallique, et d’un composé carbonyle, qui était un aldéhyde aliphatique, ainsi que l'injection d'hydrogène gazeux dans le système. Cependant, les deux documents brevet ne décrivent pas la régénération de catalyseurs.
Le document brevet JP 2015-199036 A décrit le processus de production d'alcool ramifié en position bêta à partir de la réaction de Guerbet et du catalyseur utilisé. Le catalyseur utilisé comprend le catalyseur métallique supporté sur un support inorganique avec un métal alcalin ou un métal alcalino-terreux, le métal utilisé étant choisi parmi le zinc, le cuivre, le chrome, l'étain ou le fer. Néanmoins, ce document brevet ne décrit pas le processus de régénération du catalyseur. De même, le document brevet CN 104475110 B décrit le processus de préparation d'alcool de Guerbet par un catalyseur comprenant de l’oxyde métallique, de l’hydroxyde de métal alcalin, du métal nickel et un support. Ledit catalyseur pourrait être réutilisé après régénération, mais ledit document brevet ne décrit pas les détails du procédé de régénération.
Le document brevet CN 1939886 A décrit le processus de production d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras ayant 6 à 30 atomes de carbone par un catalyseur à tamis moléculaire zéolithique supporté par un solide alcalin et une poudre de nickel. Il a été constaté que le taux de rendement en alcool de Guerbet était augmenté et qu'il pouvait supprimer la formation de savon. Ledit catalyseur présentait toujours une efficacité pour réutilisation via régénération par filtration et lavage à l'éthanol, puis nouvelle filtration et séchage à la température de 180 à 300 °C pendant 1 à 5 heures. L'efficacité catalytique obtenue a été la même. Cependant, ledit document brevet décrit la régénération de catalyseur du catalyseur à tamis moléculaire zéolithique supporté avec un solide alcalin uniquement mais ne décrit pas clairement la régénération de la poudre de nickel. Similairement, le document brevet CN 100389101 C décrit le processus de production d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras ayant 6 à 30 atomes de carbone utilisant un catalyseur à tamis moléculaire zéolithique supporté par un solide alcalin et une poudre de nickel.
Le document brevet WO 2017/093473 A1 décrit le processus de préparation d'alcool de Guerbet à la condition de disposer d’un catalyseur alcalin et d’un catalyseur cuivre-nickel compris dans de l’hydrotalcite. Le catalyseur cuivre-nickel contenu dans l'hydrotalcite peut être réutilisé 3 fois en séparant ledit catalyseur par un procédé de centrifugation. L'efficacité dudit catalyseur réutilisé s'est avérée avoir une bonne efficacité catalytique et une sélectivité accrue dès la première utilisation sans régénération ni traitement dudit catalyseur avant réutilisation, ce qui était différent du catalyseur cuivre-nickel supporté sur de l'oxyde de magnésium ou de la silice ayant un pourcentage de conversion et une sélectivité réduits après réutilisation du catalyseur.
Le document brevet US 7,807,857 B2 décrit le processus de préparation d'alcool de Guerbet qui était du butan-1-ol (en anglais « 1-butanol ») à partir d'éthanol en utilisant un catalyseur comprenant au moins un sel de métal du groupe II choisi parmi un oxyde, un carbonate, un bicarbonate, un hydroxyde, ou un mélange de ceux-ci, dans lequel ledit sel de métal était supporté sur un oxyde de lanthane ayant de l'alumine. Au cours de la réaction, ledit catalyseur pouvait s'encrasser, et il était donc nécessaire de régénérer le catalyseur. La régénération appropriée a été la mise en contact du catalyseur avec un gaz tel que de l'air, de la vapeur, de l'hydrogène, de l'azote ou une combinaison de ceux-ci. Cependant, la régénération du catalyseur utilisant ledit procédé exigeait d’être prudent quant à la température de régénération car en cas de température trop élevée, celle-ci pouvait entraîner une détérioration du catalyseur, par exemple la diminution de l’étendue de surface du catalyseur, etc. De même, le document brevet US 8,318,989 B2 décrit le même procédé de régénération avec le catalyseur d'hydrotalcite ou l'hydrotalcite comprenant en outre le carbonate de métal ou imprégné en surface avec un nitrate de métal de transition pour le processus de production d'alcool de Guerbet comprenant du butan-1-ol à partir du réactif comprenant de l'éthanol contenant de l'eau et le document brevet US 8,962,896 B2 décrit le même procédé de régénération avec catalyseur d'hydroxyapatites pour le processus de production d'alcool de Guerbet comprenant du butan-1-ol à partir du réactif comprenant de l'éthanol. La température de régénération a toujours été le point d’attention pour le catalyseur utilisé dans les deux documents brevets.
Le document brevet US 9,056,811 B2 décrit le processus de production d'alcool à partir d'une réaction d'alcool de Guerbet utilisant un catalyseur basique ou un catalyseur présentant une basicité, dans lequel ledit catalyseur comprend un composé de structure d’apatite. Cependant, aucune description de la régénération du catalyseur n’est faite. Alors que le document de brevet US 8 603 201 B2 décrit l'utilisation d'hydroxyapatites ou d'hydrotalcites comme catalyseur pour la production d'alcool de Guerbet, la régénération par chauffage du catalyseur sous atmosphère d'oxygène étant prévue périodiquement. Le document brevet US 5,300,695 A décrit le processus de production d'alcool ramifié de haut poids moléculaire à partir de la réaction de condensation entre deux alcools différents par un catalyseur zéolithique de type L qui pourrait être régénéré après usage et être réutilisé. Cependant, ledit document brevet ne divulgue pas les détails de la régénération du catalyseur.
Le document brevet US 9,266,807 B1 décrit le processus de préparation de produits qui sont de l'alcool, de l'aldéhyde ou un mélange à la fois d'alcool et d'aldéhyde en utilisant un catalyseur de Guerbet sous forme de catalyseur homogène ou hétérogène. Ledit document brevet décrit la régénération du catalyseur hétérogène, qui a pu être divers oxydes métalliques, de la zéolithe, de l’hydrotalcite, de l’hydroxyapatite et de l’argile anionique, par procédé de traitement à l'air ou à l'oxygène à une température comprise entre 350 °C et 500 °C pendant 0,5 à 20 heures, ou alternativement par traitement à l'hydrogène à une température comprise entre 200 °C et 500 °C pendant 0,5 à 20 heures.
Par conséquent, on peut voir que le processus de production d'alcool de Guerbet peut être réalisé en utilisant divers systèmes à catalyseur. Cependant, si l'on considère le cas du processus de production d'alcool de Guerbet utilisant le système à catalyseur comprenant le catalyseur métallique hétérogène non supporté et le cocatalyseur qui est un hydroxyde contenant un alcali qui peut se dissocier au cours du processus, il se pose toujours des problèmes de réutilisation du catalyseur. Par exemple, dans le processus de production d'alcool de Guerbet, des sous-produits, c'est-à-dire du savon, se forment. De plus, après achèvement du processus de préparation, il existe toujours un problème de contaminant survenant du fait du rassemblement du catalyseur métallique non supporté et de l'hydroxyde dissocié de l'hydroxyde contenant un alcali. Lesdits sous-produits et contaminants se déposeraient tous deux sur le catalyseur métallique non supporté. Ensuite, la réutilisation du catalyseur métallique non supporté n'est pas assez efficace.
Ainsi, la présente invention vise à régénérer le catalyseur métallique non supporté devant être réutilisé pour la préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras linéaire utilisant le catalyseur métallique non supporté et un hydroxyde contenant un alcali, le processus de régénération d’un catalyseur métallique non supporté ne compliquant pas et maintenant toujours la bonne efficacité du catalyseur métallique non supporté.
La présente invention vise à régénérer le catalyseur métallique non supporté devant être réutilisé pour la préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras linéaire utilisant le catalyseur métallique non supporté et un hydroxyde contenant un alcali, le processus de régénération d’un catalyseur métallique non supporté ne compliquant pas et maintenant toujours la bonne efficacité du catalyseur métallique non supporté. Ledit processus de régénération comprend les étapes de :
a) mise en contact du solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet avec le solvant de polarité relative supérieure à 0,7 ;
b) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape a) ;
c) mise en contact du solide obtenu à partir de l'étape b) avec le solvant ayant une polarité relative inférieure à 0,7 ; et
d) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape c) ;
les solvants de l'étape a) et de l'étape c) étant interchangeables.
a) mise en contact du solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet avec le solvant de polarité relative supérieure à 0,7 ;
b) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape a) ;
c) mise en contact du solide obtenu à partir de l'étape b) avec le solvant ayant une polarité relative inférieure à 0,7 ; et
d) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape c) ;
les solvants de l'étape a) et de l'étape c) étant interchangeables.
Description de l’invention
La présente invention concerne le processus de régénération d'un catalyseur métallique non supporté pour la préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras linéaire utilisant le catalyseur métallique non supporté et un hydroxyde contenant un alcali, le processus de régénération d’un catalyseur métallique non supporté ne compliquant pas et maintenant toujours la bonne efficacité du catalyseur métallique non supporté. Ledit processus de régénération comprend les étapes de :
a) mise en contact du solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet avec le solvant de polarité relative supérieure à 0,7 ;
b) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape a) ;
c) mise en contact du solide obtenu à partir de l'étape b) avec le solvant ayant une polarité relative inférieure à 0,7 ; et
d) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape c) ;
les solvants de l'étape a) et de l'étape c) étant interchangeables.
a) mise en contact du solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet avec le solvant de polarité relative supérieure à 0,7 ;
b) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape a) ;
c) mise en contact du solide obtenu à partir de l'étape b) avec le solvant ayant une polarité relative inférieure à 0,7 ; et
d) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape c) ;
les solvants de l'étape a) et de l'étape c) étant interchangeables.
Tout aspect représenté ici signifie également inclure l'application à d'autres aspects de cette invention, sauf indication contraire.
Définitions
Les termes techniques ou scientifiques utilisés ici ont des définitions telles qu'elles sont comprises par un homme du métier habituel, sauf indication contraire.
Tous les outils, équipements, procédés ou produits chimiques nommés ici désignent les outils, équipements, procédés ou produits chimiques mis en œuvre ou utilisés couramment par les personnes du métier, sauf indication contraire qu'il s'agit d'outils, d'équipements, de procédés ou de produits chimiques spécifiques uniquement de cette invention.
Il est prévu que toutes les compositions et/ou tous les procédés décrits et les revendications de cette demande couvrent les modes de réalisation de toute mise en œuvre, exécution, modification ou ajustement de tout facteur sans expérience qui significativement différente de cette invention, et obtenu avec un objet avec utilité et de résultat identique au présent mode de réalisation selon la personne du métier bien que ceci ne soit pas spécifiquement indiqué dans les revendications. Par conséquent, un objet substituable ou similaire au présent mode de réalisation, y compris toute modification ou ajustement mineur qui peut apparaître à la personne du métier, doit être interprété comme restant dans l'esprit, la portée et le concept de l'invention tels qu'apparaissant dans les revendications jointes.
Tout au long de cette demande, le terme « environ » désigne tout nombre apparaissant ou exprimé ici qui pourrait être amené à varier ou à subir un écart issu de toute erreur d'équipement, de procédé ou liée au personnel utilisant ledit équipement ou ce procédé.
L'alcool de Guerbet désigne l'alcool primaire ayant une structure ramifiée en position hydroxyle bêta synthétisé via une réaction de Guerbet en utilisant un alcool primaire linéaire ou ramifié obtenu à partir de processus pétrochimiques ou à partir de plantes.
Un alcool gras linéaire signifie l'alcool primaire ayant une structure linéaire.
La polarité relative est le nombre qui montre la propriété de polarité qui est ajustée sous normalisation, dans laquelle le tétraméthylsilane (TMS) en tant que solvant ayant la polarité la plus faible a la polarité relative de 0,00, et l'eau en tant que solvant ayant la polarité la plus élevée a la polarité relative de 1,00.
Alcalin signifie tout composé ou substance ayant une propriété basique, tels que les hydroxydes de métaux alcalins, les hydroxydes de métaux alcalino-terreux, les carbonates de métaux alcalins, les carbonates de métaux alcalino-terreux, les phosphates de métaux alcalins, les phosphates de métaux alcalino-terreux, les oxydes de métaux alcalins, les oxydes de métaux alcalino-terreux, les zéolithes, etc.
Ci-après, des modes de réalisation de l'invention sont illustrés sans avoir aucunement pour but de limiter une quelconque portée de l'invention.
Cette invention concerne le processus de régénération d'un catalyseur métallique non supporté pour la préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras linéaire utilisant le catalyseur métallique non supporté et un hydroxyde contenant un alcali, le processus de régénération d’un catalyseur métallique non supporté ne compliquant pas et maintenant toujours la bonne efficacité du catalyseur métallique non supporté. Ledit processus de régénération comprend les étapes de :
a) mise en contact du solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet avec le solvant de polarité relative supérieure à 0,7 ;
b) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape a) ;
c) mise en contact du solide obtenu à partir de l'étape b) avec le solvant ayant une polarité relative inférieure à 0,7 ; et
d) séparation le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape c) ;
les solvants de l'étape a) et de l'étape c) étant interchangeables.
a) mise en contact du solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet avec le solvant de polarité relative supérieure à 0,7 ;
b) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape a) ;
c) mise en contact du solide obtenu à partir de l'étape b) avec le solvant ayant une polarité relative inférieure à 0,7 ; et
d) séparation le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape c) ;
les solvants de l'étape a) et de l'étape c) étant interchangeables.
Dans un aspect de l'invention, ledit processus de régénération comprend les étapes de :
a) mise en contact du solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet avec le solvant de polarité relative supérieure à 0,7 n’excédant pas 1,0 ;
b) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape a) ;
c) mise en contact du solide obtenu à partir de l'étape b) avec le solvant ayant une polarité relative inférieure à 0,7 mais pas plus faible que 0,3 ; et
d) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape c) ;
les solvants de l'étape a) et de l'étape c) étant interchangeables.
a) mise en contact du solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet avec le solvant de polarité relative supérieure à 0,7 n’excédant pas 1,0 ;
b) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape a) ;
c) mise en contact du solide obtenu à partir de l'étape b) avec le solvant ayant une polarité relative inférieure à 0,7 mais pas plus faible que 0,3 ; et
d) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape c) ;
les solvants de l'étape a) et de l'étape c) étant interchangeables.
Dans un aspect de l'invention, ledit solvant de l'étape a) est choisi parmi l'eau, le méthanol ou tout mélange de ceux-ci. De préférence, ledit solvant de l'étape a) est l'eau.
Dans un aspect de l'invention, ledit solvant de l'étape c) est choisi parmi l'éthanol, l'acétone, le benzène, un solvant chloré, un solvant ester aliphatique, un solvant ester cycloaliphatique, un solvant ester aromatique, un solvant cétone aliphatique, un solvant cétone cycloaliphatique, un solvant cétone aromatique, ou tout mélange de ceux-ci.
Dans un aspect de l’invention, ledit catalyseur métallique est un catalyseur de métal nickel.
Dans un aspect de l'invention, ledit alcool gras linéaire est choisi parmi les alcools gras linéaires dont la chaîne linéaire comporte de 2 à 14 atomes de carbone. De préférence, ledit alcool gras linéaire est choisi parmi l’octan-1-ol ou le décan-1-ol (en anglais respectivement « 1-octanol » or « 1-decanol »).
Dans un aspect de l'invention, le solide dudit processus de préparation d'alcool de Guerbet à l'étape a) est le solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet mis en œuvre en présence d'hydroxyde contenant un alcali.
Dans un aspect de l'invention, le solide dudit processus de préparation d'alcool de Guerbet à l'étape a) est le solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet mis en œuvre en présence d'hydroxydes de métal alcalin.
Dans un aspect de l'invention, cette invention concerne le catalyseur métallique non supporté obtenu à partir du processus décrit ci-dessus pour la préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras linéaire.
Le processus de régénération selon la présente invention peut comprendre en outre l'étape de séchage si nécessaire, ladite étape pouvant être choisie parmi, mais sans s'y limiter, le séchage par repos à température ambiante, le séchage à l'étuve, l'évaporation sous agitation, ou le séchage sous vide, etc.
Le catalyseur métallique non supporté obtenu à partir du processus selon la présente invention est utilisé dans le processus de préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras linéaire qui peut être mis en œuvre en réacteur, mais sans se limiter à un réacteur à lit fixe. La mise en œuvre peut être effectuée par lots ou de manière continue.
Les exemples suivants sont seulement destinés à illustrer un aspect de cette invention et ne sont pas destinés à limiter la portée de cette invention de quelque manière que ce soit.
Exemple 1 : Processus de préparation d'alcool de Guerbet
Processus de préparation d'alcool de Guerbet par le catalyseur métallique non supporté frais et auparavant inutilisé
Le processus de préparation d'alcool de Guerbet par le catalyseur métallique non supporté frais et auparavant inutilisé pourrait être exécuté comme suit :
Deux cent cinquante grammes (250 g) de décan-1-ol (en anglais «decyl alcohol»), 3,5 g d'hydroxyde de potassium et 1,9 g du catalyseur métallique non supporté, qui était une poudre de catalyseur de nickel, ont été mélangés dans un réacteur Parr de 600 ml. Ensuite, 3 bars d'azote gazeux ont été ajoutés et la température a été élevée jusqu'à 260 °C. La réaction à l'intérieur du réacteur a été mise en œuvre pendant 2 heures. Après cela, la pression de l'azote a été réduite pour drainer l'eau hors du réacteur. Ensuite, la réaction à l'intérieur du réacteur a été poursuivie à la température de 260 °C pendant 1 heure sous atmosphère d'hydrogène. Après achèvement de la réaction, le réacteur a été refroidi à température ambiante. Le pH du mélange a été ajusté pour être neutre par de l'acide chlorhydrique dilué. Ensuite, le solide a été écarté par filtrage. Le liquide filtré a été analysé par une technologie de chromatographie en phase gazeuse. Le mélange obtenu peut être distillé sous vide pour obtenir le produit qui est l'octyldodécanol ou l'alcool de Guerbet de type C20.
Processus de préparation d'alcool de Guerbet par le catalyseur métallique non supporté réutilisé sans être sujet à un quelconque traitement
Le processus de préparation d'alcool de Guerbet par le catalyseur métallique non supporté réutilisé sans soumission à aucun processus pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de préparation d'alcool de Guerbet par le catalyseur métallique non supporté frais et auparavant inutilisé mais la poudre de catalyseur de nickel fraîche et auparavant inutilisée a été remplacée par le solide obtenu à partir du processus ci-dessus pour préparer de l'alcool de Guerbet par le catalyseur métallique non supporté frais et auparavant inutilisé.
Processus de préparation d'alcool de Guerbet par le catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération conforme à l’invention
Le processus de préparation d'alcool de Guerbet par le catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération conforme à l’invention pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de préparation d'alcool de Guerbet par le catalyseur métallique non supporté frais et auparavant inutilisé mais la poudre de catalyseur de nickel fraîche et auparavant inutilisée a été remplacée par le solide obtenu à partir du processus de régénération conforme à l’invention.
Exemple 2 : Processus de régénération du catalyseur métallique non supporté
Processus de régénération 1
Le solide séparé du mélange du processus de préparation d'alcool de Guerbet a été soumis au processus de régénération en ajoutant de l'eau selon le rapport solide sur eau de 1 : 5 en poids, puis en agitant afin de disperser le solide. Le mélange obtenu a été séparé à l'aide d'une centrifugeuse à une vitesse de 3 000 tr/min. Ensuite, le liquide a été décanté. Le solide séparé a été lavé à nouveau à l'eau dans le même rapport. Après lavage à l'eau 2 fois, l'éthanol a été ajouté au solide obtenu selon un rapport solide sur éthanol de 1 : 5 en poids. Ensuite, le solide a été agité pour être dispersé. Le mélange obtenu a été séparé à l'aide d'une centrifugeuse à une vitesse de 3 000 tr/min. Après cela, le liquide a été décanté. Le solide séparé a été lavé à nouveau à l'éthanol dans le même rapport. Après lavages à l'éthanol 2 fois, le solide obtenu est séché à la température de 80 °C pendant 1 heure.
Processus de régénération 2
Le processus de régénération 2 a pu être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 1, mais le rapport solide sur eau de 1 : 5 en poids a été changé en 1 : 10 en poids, et le rapport solide sur éthanol de 1 : 5 en poids a été changé à 1 : 10 en poids.
Processus de régénération 3
Le processus de régénération 3 a pu être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 1, mais le rapport solide sur eau de 1 : 5 en poids a été changé en 1 : 15 en poids, et le rapport solide sur éthanol de 1 : 5 en poids a été changé à 1 : 15 en poids.
Processus de régénération 4
Le processus de régénération 4 pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 1, le solvant éthanol étant remplacé par de l'acétone.
Processus de régénération 5
Le processus de régénération 5 pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 2, le solvant éthanol étant remplacé par de l'acétone.
Processus de régénération 6
Le processus de régénération 6 pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 3, le solvant éthanol étant remplacé par de l'acétone.
Processus de régénération 7
Le processus de régénération 7 pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 1, mais le lavage à l'éthanol des 3ème et 4ème séquences de lavage a été remplacé par le lavage à l'éthanol sur une seule séquence à la 3ème séquence de lavage, puis en poursuivant par le lavage à l'acétone à la 4ème séquence de lavage en utilisant le même rapport solide sur éthanol ou acétone de 1 : 5 en poids.
Processus de régénération 8
Le processus de régénération 8 pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 1, à l'exception du lavage à l'éthanol. Le lavage à l'eau a été effectué au rapport solide sur eau de 1 : 10 en poids, 4 fois de la 1ère à la 4ème séquence de lavage.
Processus de régénération 9
Le processus de régénération 9 pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 1, à l'exception du lavage à l'eau. Le lavage à l'éthanol a été effectué au rapport solide sur éthanol de 1 : 10 en poids, 4 fois de la 1ère à la 4ème séquence de lavage.
Processus de régénération 10
Le processus de régénération 10 pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 1, à l'exception du lavage à l'eau et à l’éthanol. Le lavage à l'acétone a été effectué au rapport solide sur acétone de 1 : 10 en poids, 4 fois de la 1ère à la 4ème séquence de lavage.
Processus de régénération 11
Le processus de régénération 11 pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 1, à l'exception du lavage séparé à l'eau et à l’éthanol. Le lavage avec le mélange de solvants préparé comprenant de l'eau, de l'éthanol et de l'acétone a été effectué selon le rapport eau/éthanol/acétone de 1 : 1 : 1 pendant 4 séquences de la 1ère à la 4ème séquence de lavage. Le rapport du mélange solide sur solvant a été de 1 : 10 en poids.
Processus de régénération 12
Le processus de régénération 12 pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 2, mais le lavage à l'eau des 1ère et 2ème séquences de lavage suivi du lavage à l'éthanol des 3ème et 4ème séquences de lavage a été remplacé par le lavage à l'éthanol des 1ère et 2ème séquences de lavage suivi du lavage à l'eau des 3ème et 4ème séquences de lavage.
Processus de régénération 13
Le processus de régénération 13 pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 5, mais le lavage à l'eau des 1ère et 2ème séquences de lavage suivi du lavage à l'acétone des 3ème et 4ème séquences de lavage a été remplacé par le lavage à l'acétone des 1ère et 2ème séquences de lavage suivi du lavage à l'eau des 3ème et 4ème séquences de lavage.
Processus de régénération 14
Le processus de régénération 14 pourrait être exécuté en utilisant le même procédé que le processus de régénération 1, à l'exception du lavage à l'eau et à l’éthanol. Le lavage au méthanol a été effectué au rapport solide sur méthanol de 1 : 10 en poids, pour chacune des 4 séquences de la 1ère à la 4ème séquence de lavage.
| Echantillon | Conversion (%) | Sélectivité à l'alcool de Guerbet (%) | Rendement en alcool de Guerbet (%) |
| Catalyseur métallique non supporté frais et auparavant inutilisé | 66 | 90 | 60 |
| Catalyseur métallique non supporté réutilisé sans être soumis à aucun processus | 35 | 72 | 25 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 1 | 61 | 82 | 51 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 2 | 68 | 89 | 61 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 3 | 68 | 90 | 61 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 4 | 60 | 84 | 50 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 5 | 65 | 88 | 57 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 6 | 66 | 84 | 56 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 7 | 69 | 87 | 60 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 8 | 62 | 69 | 43 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 9 | 63 | 71 | 45 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 10 | 62 | 72 | 45 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 11 | 57 | 71 | 40 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 12 | 64 | 87 | 55 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 13 | 69 | 89 | 61 |
| Catalyseur métallique non supporté régénéré par le processus de régénération 14 | 62 | 74 | 46 |
Meilleur mode ou mode de réalisation préféré de l'invention
Le meilleur mode ou mode de réalisation préféré de l'invention est tel que fourni dans la description de l'invention.
Claims (10)
- Processus de régénération d'un catalyseur métallique non supporté pour la préparation d'alcool de Guerbet à partir d'alcool gras linéaire, caractérisé en ce que ledit processus comprend les étapes de :
a) mise en contact du solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet avec un solvant de polarité relative supérieure à 0,7 ;
b) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape a) ;
c) mise en contact du solide obtenu à partir de l'étape b) avec un solvant ayant une polarité relative inférieure à 0,7 ; et
d) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape c) ;
les solvants de l'étape a) et de l'étape c) étant interchangeables. - Processus selon la revendication 1, dans lequel ledit processus comprend les étapes de :
a) mise en contact du solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet avec le solvant de polarité relative supérieure à 0,7 n’excédant pas 1,0 ;
b) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape a) ;
c) mise en contact du solide obtenu à partir de l'étape b) avec le solvant ayant une polarité relative inférieure à 0,7 mais pas plus faible que 0,3 ; et
d) séparation entre le solide et le liquide obtenus à partir de l'étape c) ;
les solvants de l'étape a) et de l'étape c) étant interchangeables. - Processus selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit solvant de l'étape a) est choisi parmi l'eau, le méthanol ou tout mélange de ceux-ci.
- Processus selon la revendication 3, dans lequel ledit solvant de l'étape a) est l'eau.
- Processus selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit solvant de l'étape c) est choisi parmi l'éthanol, l'acétone, le benzène, un solvant chloré, un solvant ester aliphatique, un solvant ester cycloaliphatique, un solvant ester aromatique, un solvant cétone aliphatique, un solvant cétone cycloaliphatique, un solvant cétone aromatique, ou tout mélange de ceux-ci.
- Processus selon la revendication 1, dans lequel ledit catalyseur métallique est un catalyseur de métal nickel.
- Processus selon la revendication 1, dans lequel ledit alcool gras linéaire est choisi parmi les alcools gras linéaires dont la chaîne linéaire comporte de 2 à 14 atomes de carbone.
- Processus selon la revendication 7, dans lequel ledit alcool gras linéaire est choisi parmi le l’octan-1-ol ou le décan-1-ol.
- Processus selon l’un quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le solide dudit processus de préparation d'alcool de Guerbet à l'étape a) est le solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet mis en œuvre en présence d'hydroxyde contenant un alcali.
- Processus selon l’un quelconque des revendications 1, 2 ou 9, dans lequel le solide dudit processus de préparation d'alcool de Guerbet à l'étape a) est le solide du processus de préparation d'alcool de Guerbet mis en œuvre en présence d'hydroxydes de métal alcalin.
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| FR (1) | FR3114518B3 (fr) |
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