FR3008970A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ALCOHOLS BY CATALYTIC HYDROGENATION OF LEVULINIC ACID IN ONE STEP - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ALCOHOLS BY CATALYTIC HYDROGENATION OF LEVULINIC ACID IN ONE STEP Download PDFInfo
- Publication number
- FR3008970A1 FR3008970A1 FR1357364A FR1357364A FR3008970A1 FR 3008970 A1 FR3008970 A1 FR 3008970A1 FR 1357364 A FR1357364 A FR 1357364A FR 1357364 A FR1357364 A FR 1357364A FR 3008970 A1 FR3008970 A1 FR 3008970A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- catalyst
- levulinic acid
- metal
- ruthenium
- alone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- JOOXCMJARBKPKM-UHFFFAOYSA-N 4-oxopentanoic acid Chemical compound CC(=O)CCC(O)=O JOOXCMJARBKPKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 160
- 229940040102 levulinic acid Drugs 0.000 title claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 title claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 18
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 title description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 105
- BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 42
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 13
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 3
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 35
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000000047 product Substances 0.000 description 20
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 13
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 11
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 11
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 9
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 9
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 8
- JYVLIDXNZAXMDK-UHFFFAOYSA-N pentan-2-ol Chemical compound CCCC(C)O JYVLIDXNZAXMDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- -1 ethyl-methyl ketone compound Chemical class 0.000 description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 7
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 7
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000002029 lignocellulosic biomass Substances 0.000 description 6
- UWJJYHHHVWZFEP-UHFFFAOYSA-N pentane-1,1-diol Chemical compound CCCCC(O)O UWJJYHHHVWZFEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 6
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 5
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 5
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 5
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 5
- NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N 5-hydroxymethylfurfural Chemical compound OCC1=CC=C(C=O)O1 NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 4
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- RJGBSYZFOCAGQY-UHFFFAOYSA-N hydroxymethylfurfural Natural products COC1=CC=C(C=O)O1 RJGBSYZFOCAGQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 4
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- GLOBUAZSRIOKLN-UHFFFAOYSA-N pentane-1,4-diol Chemical compound CC(O)CCCO GLOBUAZSRIOKLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- BGLUXFNVVSVEET-UHFFFAOYSA-N beta-angelica lactone Chemical compound CC1OC(=O)C=C1 BGLUXFNVVSVEET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 2
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- 238000007171 acid catalysis Methods 0.000 description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 2
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 2
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- XZQYTGKSBZGQMO-UHFFFAOYSA-I rhenium pentachloride Chemical compound Cl[Re](Cl)(Cl)(Cl)Cl XZQYTGKSBZGQMO-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 2
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical class [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 2
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- IYWJIYWFPADQAN-LNTINUHCSA-N (z)-4-hydroxypent-3-en-2-one;ruthenium Chemical compound [Ru].C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O IYWJIYWFPADQAN-LNTINUHCSA-N 0.000 description 1
- KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L (z)-4-oxopent-2-en-2-olate;platinum(2+) Chemical compound [Pt+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O KLFRPGNCEJNEKU-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000198134 Agave sisalana Species 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 description 1
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008790 Musa x paradisiaca Species 0.000 description 1
- 235000018290 Musa x paradisiaca Nutrition 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001520808 Panicum virgatum Species 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 229910018944 PtBr2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019032 PtCl2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019023 PtO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019020 PtO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002835 Pt–Ir Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018885 Pt—Au Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019599 ReO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002785 ReO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021634 Rhenium(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019891 RuCl3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004280 Sodium formate Substances 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- YJZATOSJMRIRIW-UHFFFAOYSA-N [Ir]=O Chemical class [Ir]=O YJZATOSJMRIRIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCBMYXLJUKBODW-UHFFFAOYSA-N [Ru].ClOCl Chemical class [Ru].ClOCl PCBMYXLJUKBODW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ROZSPJBPUVWBHW-UHFFFAOYSA-N [Ru]=O Chemical class [Ru]=O ROZSPJBPUVWBHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DUDJJJCZFBPZKW-UHFFFAOYSA-N [Ru]=S Chemical class [Ru]=S DUDJJJCZFBPZKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- YKIOKAURTKXMSB-UHFFFAOYSA-N adams's catalyst Chemical class O=[Pt]=O YKIOKAURTKXMSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RFAZFSACZIVZDV-UHFFFAOYSA-N butan-2-one Chemical compound CCC(C)=O.CCC(C)=O RFAZFSACZIVZDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000006114 decarboxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008121 dextrose Substances 0.000 description 1
- 125000000532 dioxanyl group Chemical group 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011066 ex-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 1
- 239000002663 humin Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 150000002503 iridium Chemical class 0.000 description 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HLYTZTFNIRBLNA-LNTINUHCSA-K iridium(3+);(z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound [Ir+3].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O HLYTZTFNIRBLNA-LNTINUHCSA-K 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- SGNSAMGUMVFALJ-UHFFFAOYSA-N n,n'-dichloroethane-1,2-diamine Chemical compound ClNCCNCl SGNSAMGUMVFALJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N oxoplatinum Chemical class [Pt]=O MUMZUERVLWJKNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DYIZHKNUQPHNJY-UHFFFAOYSA-N oxorhenium Chemical class [Re]=O DYIZHKNUQPHNJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003057 platinum Chemical class 0.000 description 1
- 229910003446 platinum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 229910002093 potassium tetrachloropalladate(II) Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 150000003281 rhenium Chemical class 0.000 description 1
- 229910003449 rhenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- YSZJKUDBYALHQE-UHFFFAOYSA-N rhenium trioxide Chemical compound O=[Re](=O)=O YSZJKUDBYALHQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WYRXRHOISWEUST-UHFFFAOYSA-K ruthenium(3+);tribromide Chemical class [Br-].[Br-].[Br-].[Ru+3] WYRXRHOISWEUST-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- LJZVDOUZSMHXJH-UHFFFAOYSA-K ruthenium(3+);triiodide Chemical class [Ru+3].[I-].[I-].[I-] LJZVDOUZSMHXJH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- GTCKPGDAPXUISX-UHFFFAOYSA-N ruthenium(3+);trinitrate Chemical class [Ru+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GTCKPGDAPXUISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M sodium formate Chemical compound [Na+].[O-]C=O HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000019254 sodium formate Nutrition 0.000 description 1
- 235000019351 sodium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- UXMRNSHDSCDMLG-UHFFFAOYSA-J tetrachlororhenium Chemical class Cl[Re](Cl)(Cl)Cl UXMRNSHDSCDMLG-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- KGKLLWHEYDUTBF-UHFFFAOYSA-J tetraiodorhenium Chemical class I[Re](I)(I)I KGKLLWHEYDUTBF-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K trichloroiridium Chemical class Cl[Ir](Cl)Cl DANYXEHCMQHDNX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- YRQNNUGOBNRKKW-UHFFFAOYSA-K trifluororuthenium Chemical class F[Ru](F)F YRQNNUGOBNRKKW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- LOIHSHVELSAXQN-UHFFFAOYSA-K trirhenium nonachloride Chemical compound Cl[Re](Cl)Cl LOIHSHVELSAXQN-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- IPCAPQRVQMIMAN-UHFFFAOYSA-L zirconyl chloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)=O IPCAPQRVQMIMAN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/132—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
- C07C29/136—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH
- C07C29/147—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of carboxylic acids or derivatives thereof
- C07C29/149—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of carboxylic acids or derivatives thereof with hydrogen or hydrogen-containing gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/066—Zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
- B01J23/462—Ruthenium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/613—10-100 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0201—Impregnation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/16—Reducing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
L'invention concerne un procédé de conversion d'une charge comprenant de l'acide lévulinique en mono-alcool, en présence d'hydrogène, ledit procédé opérant en une étape, à une température comprise entre 80°C et 250°C, à une pression comprise entre 0,5 et 20 MPa, et en présence d'un catalyseur comprenant un métal des groupes 7 à 10 choisi parmi le platine (Pt), le ruthénium (Ru), l'iridium (Ir), le rhénium (Re), ledit métal étant utilisé seul et un support choisi parmi l'oxyde de titane (TiO2), l'oxyde de zirconium (ZrO2), et la silice (SiO2), pris seul ou en mélange. Le procédé selon l'invention permet notamment d'obtenir du butanol et de préférence du 2-butanol à une sélectivité supérieure à 15% molaire,The invention relates to a process for converting a feedstock comprising levulinic acid to monoalcohol in the presence of hydrogen, said process operating in one step, at a temperature of between 80 ° C and 250 ° C, at a pressure of between 0.5 and 20 MPa, and in the presence of a catalyst comprising a metal of groups 7 to 10 selected from platinum (Pt), ruthenium (Ru), iridium (Ir), rhenium ( Re), said metal being used alone and a support selected from titanium oxide (TiO2), zirconium oxide (ZrO2), and silica (SiO2), alone or in admixture. The process according to the invention makes it possible in particular to obtain butanol and preferably 2-butanol at a selectivity greater than 15 mol%,
Description
PROCÉDÉ DE PRODUCTION D'ALCOOLS PAR HYDROGENATION CATALYTIQUE D'ACIDE LEVULINIQUE EN UNE ETAPE Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé en une étape de transformation d'une charge comprenant de l'acide lévulinique, avantageusmeent obtenu à partir de traitement de la 5 biomasse, en mono-alcool, de préférence en butanol et en particulier en 2-butanol. Art Antérieur Depuis quelques années, les préoccupations environnementales et l'augmentation des coûts 10 des combustibles fossiles ont stimulé l'intérêt mondial pour le développement d'alternatives aux produits dérivés du pétrole, aux produits chimiques et autres produits. Il existe ainsi un vif intérêt pour l'incorporation de produits d'origine renouvelable au sein des filières carburant et chimie, en complément ou en substitution des produits d'origine fossile. 15 Le département américain de l'énergie (DOE) a récemment compilé l'ensemble de produits chimiques à valeur ajoutée pouvant être produit à partir de la biomasse « saccharidique » (Green Chem. 12, 539-554 (2010). Ce rapport a mis en évidence 10 synthons principaux produits à partir de sucre dont l'acide lévulinique (LEV) ou acide 4-oxopentanoïque. L'acide lévulinique est le produit de réactions de dégradations acides de l'amidon ou de la 20 partie cellulosique de la biomasse lignocellulosique. En effet, l'acide lévulinique (LEV) est le produit final obtenu par traitement acide du glucose. Par isomérisation et déshydratation acide, l'acide lévulinique est transformé en 5-hydroxyméthylfurfural (HMF). Ensuite l'addition d'eau au HMF induit une rupture du cycle pour former simultanément une molécule d'acide lévulinique et d'acide formique. L'acide lévulinique peut donc être considéré comme le 25 produit majoritaire d'une transformation contrôlée d'hexose par les acides. Le rendement massique théorique à partir de glucose est de 64,5% (production eau et acide formique). La transformation et la valorisation de l'acide lévulinique (LEV) en phase aqueuse, potentiellement en présence d'acide formique, en produits pétrochimiques à haute valeur ajoutée présente donc un intérêt important. (figure 1) 30 L'acide lévulinique est donc reconnu comme l'une des molécules "plateforme" les plus largement disponibles à partir des carbohydrates. Cette molécule possède deux groupes fonctionnels réactifs différents (-C=0 et -COOH) ce qui permet de nombreuses possibilités de transformations.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a one-step process for the transformation of a feedstock comprising levulinic acid, which is advantageously obtained from the treatment of alcoholic acid. biomass, monoalcohol, preferably butanol and in particular 2-butanol. Prior art In recent years, environmental concerns and increased fossil fuel costs have stimulated worldwide interest in the development of alternatives to petroleum products, chemicals and other products. There is therefore a keen interest in incorporating renewable products into the fuel and chemical sectors, in addition to or in substitution for products of fossil origin. 15 The US Department of Energy (DOE) recently compiled the set of value-added chemicals that can be produced from "saccharide" biomass (Green Chem 12, 539-554 (2010)). highlighted 10 main synthons produced from sugar including levulinic acid (LEV) or 4-oxopentanoic acid Levulinic acid is the product of reactions of acid degradations of starch or cellulosic part of biomass lignocellulosic: Levulinic acid (LEV) is the final product obtained by the acid treatment of glucose, by isomerization and acid dehydration levulinic acid is converted to 5-hydroxymethylfurfural (HMF). HMF induces a break in the cycle to simultaneously form a molecule of levulinic acid and formic acid, so that levulinic acid can be considered as the major product of controlled hexose transformation. The theoretical theoretical yield from glucose is 64.5% (water and formic acid production). The transformation and recovery of levulinic acid (LEV) in the aqueous phase, potentially in the presence of formic acid, into high value-added petrochemical products is therefore of great interest. (Fig. 1) Levulinic acid is therefore recognized as one of the most widely available "platform" molecules from carbohydrates. This molecule has two different reactive functional groups (-C = 0 and -COOH) which allows many possibilities of transformations.
Dans la littérature, on note par exemple des transformations par hydrogénation catalytique qui permettent l'obtention de composés variés possédant diverses applications : gammavalérolactone (GVL), Methyl TétraHydroFurane (MTHF), 1,4-pentanediol (1,4-PD0). (Figure 2) (Manzer, L. E. Feedstocks for the Future., pp. 40-51 (American Chemical Society,2006). Bozell, J. J. et al. Production of levulinic acid and use as a platform chemical for derived products. Resources, Conservation and Recycling. 28, 227-239 (2000), Serrano-Ruiz, J. C., Dumesic, J. A. & West, R. M. Catalytic Conversion of Renewable Biomass Resources to Fuels and Chemicals. Chemical and Biomolecular) De manière générale, l'hydrogénation catalytique d'acides carboxyliques nécessite des conditions réactionnelles de température et de pression sévères en phase liquide, en présence de catalyseurs mono ou bimétalliques, plutôt à base de métaux nobles.In the literature, for example, there are catalytic hydrogenation transformations which make it possible to obtain various compounds having various applications: gammavalterolactone (GVL), methyl tetrahydrofuran (MTHF), 1,4-pentanediol (1,4-PDO). (Figure 2) (Manzer, The Feedstocks for the Future, pp. 40-51 (American Chemical Society, 2006) Bozell, JJ et al., Production of levulinic acid and its use as a platform for chemical products. and Recycling, 28, 227-239 (2000), Serrano-Ruiz, JC, Dumesic, JA & West, RM Catalytic Conversion of Renewable Biomass Resources to Fuels and Chemicals, Chemical and Biomolecular) In general, the catalytic hydrogenation of Carboxylic acids require severe reaction conditions of temperature and pressure in the liquid phase, in the presence of mono or bimetallic catalysts, rather based on noble metals.
L'hydrogénation de l'acide lévulinique peut conduire dans certaines conditions à la production de gamma-valérolactone (GVL). La demande de brevet US2003/0055270 décrit un procédé de production sélectif en gammavalérolactone (GVL) à partir d'acide lévulinique, par chauffage en présence d'hydrogène et d'un catalyseur ayant à la fois une fonction hydrogénante et une fonction permettant la fermeture d'un cycle, dans lequel ledit catalyseur est un métal, éventuellement supporté. Le solvant préféré est le dioxane Le métal est avantageusement choisi parmi les éléments des groupes 7 à 10 de la classification périodique et de préférence parmi l'iridium (Ir), le palladium (Pd), le platine (Pt), le rhénium (Re), le rhodium (Rh), le ruthénium (Ru) seul ou en mélange et de manière très préférée, le métal est le ruthénium (Ru). Dans le cas où ledit catalyseur est supporté, le support est avantageusement choisi parmi le carbone, la silice (SiO2) et l'alumine (A1203). Ledit catalyseur peut éventuellement être promu par un élément choisi parmi les éléments des groupes 8-10 et du groupe 11 et de préférence l'or, l'argent et le cuivre.The hydrogenation of levulinic acid can lead under certain conditions to the production of gamma-valerolactone (GVL). The patent application US2003 / 0055270 describes a process for the selective production of gammalterolactone (GVL) from levulinic acid, by heating in the presence of hydrogen and of a catalyst having both a hydrogenating function and a function allowing the closure of a cycle, wherein said catalyst is a metal, optionally supported. The preferred solvent is dioxane. The metal is advantageously chosen from the elements of groups 7 to 10 of the periodic table and preferably from iridium (Ir), palladium (Pd), platinum (Pt) and rhenium (Re). ), rhodium (Rh), ruthenium (Ru) alone or in admixture and very preferably the metal is ruthenium (Ru). In the case where said catalyst is supported, the support is advantageously selected from carbon, silica (SiO 2) and alumina (Al 2 O 3). Said catalyst can optionally be promoted by an element chosen from the elements of Groups 8-10 and Group 11 and preferably gold, silver and copper.
Ledit procédé de production sélectif en gamma-valérolactone (GVL) opère à une température comprise entre 100 et 200°C, à une pression comprise entre 0,5 et 10 MPa et en phase liquide. Il est précisé dans la demande que la réaction d'hydrogénation et de fermeture du cycle opère en une étape et produit peu ou pas d'alcool pentylique tel que le pentanediol.Said method for selective production of gamma-valerolactone (GVL) operates at a temperature between 100 and 200 ° C, at a pressure of between 0.5 and 10 MPa and in the liquid phase. It is stated in the application that the hydrogenation and ring closure reaction operates in one step and produces little or no pentyl alcohol such as pentanediol.
Dans la demande de brevet US2003/0055270, Manzer et al. observent que les catalyseurs les plus sélectifs en gamma-valérolactone (GVL) et permettant d'obtenir une conversion quasi-quantitative de l'acide lévulinique (en solution 50% en poids acide lévulinique / dioxane) sont les catalyseurs Ru/C, Rh/C, Ir/C mis en oeuvre dans un procédé opérant à une pression P(H2) comprise entre 0,45 et 0,55 MPa, à une température de 215°C, et pendant une durée de 2h. La demande de brevet ne mentionne pas la production de monoalcool et en particulier de butanol. Lange et al. (R. Haan and J.-P. Lange) décrit dans la demande de brevet WO/2011/015645 2011. et dans la publication J-P. Lange et colI, (Angew. Chem. 122, 2010, 4581-4585.) l'hydrogénation d'acide lévulinique pour produire sélectivement de la gamma-valérolactone (GVL) grâce à l'utilisation d'un catalyseur comprenant au moins un métal supporté sur TiO2 ou ZrO2, ledit catalyseur étant plus résistant à l'empoisonnement, plus stable, plus actif et plus sélectif que les catalyseurs d'hydrogénation décrits dans l'art antérieur et en particulier les catalyseurs supportés sur SiO2 ou C. Le métal du catalyseur est avantageusement choisi parmi les métaux des groupes 7, 8 à 10 et 11 et de préférence parmi l'iridium (Ir), le palladium (Pd), le platine (Pt), le Rhénium (Re), le Rhodium (Rh), le Ruthénium (Ru), l'Osmium (Os), et l'Or (Au), seul ou en mélange, la teneur en métal ou métaux étant comprise entre 0,05 et 5% poids par rapport à la masse totale dudit catalyseur. Le procédé de transformation sélective de l'acide lévulinique en gamma-valérolactone (GVL) opère avantageusement à une température comprise entre 50 et 350°C, à une pression comprise entre 0,1 et 10 MPa, en phase liquide et à une vitesse pondérale horaire whsv (weight hour space velocity) comprise 0,1 et 30 g acide lévulinique/g catalyseur/h. Les exemples de la demande de brevet WO/2011/015645 décrivent explicitement l'hydrogénation d'une solution aqueuse concentrée d'acide lévulinique (89% en poids) en GVL dans un réacteur continu en présence de catalyseurs monométalliques (Pd, Pt) ou bimétalliques (Pt-Re, Pt-Au et Pt-Ir) supportés sur TiO2 ou ZrO2. Les catalyseurs supportés sur TiO2 ou ZrO2 se sont révélés plus actifs que des catalyseurs d'hydrogénation classiques supportés sur SiO2 ou C. Le catalyseur 0,5%poids Re-0,5%poids Pt/ TiO2 montre une très bonne sélectivité en GVL mais exhibe une tendance à la désactivation. La demande de brevet ne mentionne pas la production de monoalcool et en particulier du 30 butanol. Récemment, Al-Shaal et al. ont étudié l'influence de différents solvants (alcools, eau, mélange eau-alcool) sur l'hydrogénation d'une solution d'acide lévulinique (5% en poids) en gamma-valérolactone (GVL) en présence de catalyseurs Ru/C, Ru/Ti02, Ru/Si02 et Ru/A1203 (Green Chem. 14, 2012, 1260-1263). Les résultats montrent que l'acide 35 lévulinique est converti en gamma-valérolactone (GVL) avec une sélectivité de 70 % et une conversion de 80% en présence d'un catalyseur Ru/TiO2 dans un mélange de solvant Et0H/H20 : 90/10, à une température de 130°C, une pression P(H2)=1,2 MPa, et pendant une durée de réaction t=160min. La demande de brevet W02010/129147 décrit la production de 2-butanol à partir d'acide 5 lévulinique selon un procédé de transformation en deux étapes distinctes. La première étape est une décarboxylation de l'acide lévulinique en éthyl-méthylcétone (2-butanone) opérée en absence d'hydrogène en présence d'un catalyseur de type Cu/zéolithe. La seconde étape est une hydrogénation catalytique de l'éthyl-méthylcétone permettant de réduire le composé éthyl-méthylcétone (2-butanone) intermédiaire en 2-butanol, en présence d'un catalyseur 10 classique d'hydrogénation tel qu'un catalyseur à base de nickel ou de ruthénium. La demande de brevet W02010/129147 ne décrit pas un procédé de transformation d'une charge contenant de l'acide lévulinique conduisant à la formation sélective de 2-butanol, en une seule étape par hydrogénation catalytique en présence d'un seul catalyseur spécifique. 15 Le brevet US5883266 décrit un procédé de préparation à partir d'acide lévulinique d'un produit hydrogéné comprenant, seul ou en mélange, le 2-méthyltétrahydrofurane (MTHF), la gamma-valérolactone (GVL), le pentanediol, en présence d'un catalyseur bifonctionnel présentant à la fois une fonction hydrogénante et une fonction permettant l'ouverture de cycle. Le catalyseur bifonctionnel peut être un catalyseur mono-métallique ou bimétallique, 20 de préférence supporté. La fonction hydrogénante est fournie par un premier métal choisi parmi le cuivre (Cu), le nickel (Ni), et les métaux choisi parmi l'iridium (Ir), le palladium (Pd), le platine (Pt), le rhénium (Re), le rhodium (Rh), le ruthénium (Ru), l'osmium (Os), seul ou en mélange, et de préférence le premier métal est le palladium (Pd). La fonction permettant l'ouverture de cycle est fournie par un second métal qui peut être identique ou différent du 25 premier. Le deuxième métal est choisi parmi le rhénium (Re), le ruthénium (Ru), le cuivre (Cu), le nickel (Ni), l'étain (Sn), le cobalt (Co), le manganèse (Mn), le fer (Fe), le chrome (Cr), le molybdène (Mo) et le tungstène (W), seuls ou en mélange, et de préférence le second métal est le rhénium (Re). Le support est avantageusement choisi parmi les oxydes de métaux présentant une surface 30 spécifique élevée et de préférence parmi le carbone, l'alumine (A1203), l'oxyde de titane (TiO2), l'oxyde de zirconium (ZrO2), le silicate de magnésium (MgSiO2), seuls ou en mélange. Les supports TiO2 et ZrO2 sont mentionnés mais non exemplifiés. Seul le support carbone est illustré. Un catalyseur préféré est un catalyseur comprenant 0,5 à 10% poids de palladium (Pd) et 1 à 12% poids de rhénium (Re) déposés sur un support carbone.In US2003 / 0055270, Manzer et al. observe that the most selective gamma-valerolactone (GVL) catalysts which make it possible to obtain a quasi-quantitative conversion of levulinic acid (in solution 50% by weight levulinic acid / dioxane) are the catalysts Ru / C, Rh / C, Ir / C implemented in a process operating at a pressure P (H2) of between 0.45 and 0.55 MPa, at a temperature of 215 ° C., and for a period of 2 hours. The patent application does not mention the production of monoalcohol and in particular butanol. Lange et al. (R. Haan and J.-P. Lange) described in the patent application WO / 2011/015645 2011. and in the publication J-P. Lange et al., (Angew Chem., 122, 2010, 4581-4585.) The hydrogenation of levulinic acid to selectively produce gamma valerolactone (GVL) through the use of a catalyst comprising at least one metal supported on TiO2 or ZrO2, said catalyst being more resistant to poisoning, more stable, more active and more selective than the hydrogenation catalysts described in the prior art and in particular the catalysts supported on SiO2 or C. The metal of the The catalyst is advantageously chosen from metals of groups 7, 8 to 10 and 11 and preferably from iridium (Ir), palladium (Pd), platinum (Pt), Rhenium (Re) and Rhodium (Rh). , Ruthenium (Ru), Osmium (Os), and Gold (Au), alone or as a mixture, the content of metal or metals being between 0.05 and 5% by weight relative to the total mass of said catalyst. The process for the selective transformation of levulinic acid into gamma-valerolactone (GVL) is advantageously carried out at a temperature of between 50 and 350 ° C., at a pressure of between 0.1 and 10 MPa, in the liquid phase and at a weight speed. hour whsv (weight hour space velocity) 0.1 and 30 g levulinic acid / g catalyst / h. The examples of the patent application WO / 2011/015645 explicitly describe the hydrogenation of a concentrated aqueous solution of levulinic acid (89% by weight) in GVL in a continuous reactor in the presence of monometallic catalysts (Pd, Pt) or bimetallic compounds (Pt-Re, Pt-Au and Pt-Ir) supported on TiO2 or ZrO2. The catalysts supported on TiO 2 or ZrO 2 were found to be more active than conventional hydrogenation catalysts supported on SiO 2 or C. The catalyst 0.5% by weight Re-0.5% by weight Pt / TiO 2 shows a very good GVL selectivity but exhibits a tendency to deactivation. The patent application does not mention the production of monoalcohol and in particular butanol. Recently, Al-Shaal et al. studied the influence of different solvents (alcohols, water, water-alcohol mixture) on the hydrogenation of a levulinic acid solution (5% by weight) in gamma-valerolactone (GVL) in the presence of Ru / C catalysts Ru / TiO 2, Ru / SiO 2 and Ru / Al 2 O 3 (Green Chem 14, 2012, 1260-1263). The results show that levulinic acid is converted to gamma-valerolactone (GVL) with 70% selectivity and 80% conversion in the presence of Ru / TiO 2 catalyst in a EtOH / H 2 O solvent mixture: 10, at a temperature of 130 ° C, a pressure P (H2) = 1.2 MPa, and during a reaction time t = 160min. The patent application WO2010 / 129147 describes the production of 2-butanol from levulinic acid according to a process of transformation into two distinct steps. The first step is a decarboxylation of levulinic acid to ethyl methyl ketone (2-butanone) operated in the absence of hydrogen in the presence of a catalyst of Cu / zeolite type. The second step is a catalytic hydrogenation of ethyl methyl ketone to reduce the intermediate ethyl-methyl ketone compound (2-butanone) to 2-butanol, in the presence of a conventional hydrogenation catalyst such as a catalyst based on nickel or ruthenium. The patent application WO2010 / 129147 does not disclose a process for converting a feed containing levulinic acid leading to the selective formation of 2-butanol in a single step by catalytic hydrogenation in the presence of a single specific catalyst. US5883266 discloses a process for the preparation from levulinic acid of a hydrogenated product comprising, alone or as a mixture, 2-methyltetrahydrofuran (MTHF), gamma-valerolactone (GVL), pentanediol, in the presence of a bifunctional catalyst having both a hydrogenating function and a function for opening the ring. The bifunctional catalyst may be a mono-metallic or bimetallic catalyst, preferably supported. The hydrogenating function is provided by a first metal selected from copper (Cu), nickel (Ni), and metals selected from iridium (Ir), palladium (Pd), platinum (Pt), rhenium ( Re), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), osmium (Os), alone or in admixture, and preferably the first metal is palladium (Pd). The function for opening the cycle is provided by a second metal which may be the same or different from the first. The second metal is selected from rhenium (Re), ruthenium (Ru), copper (Cu), nickel (Ni), tin (Sn), cobalt (Co), manganese (Mn), iron (Fe), chromium (Cr), molybdenum (Mo) and tungsten (W), alone or as a mixture, and preferably the second metal is rhenium (Re). The support is advantageously chosen from metal oxides having a high specific surface and preferably from carbon, alumina (Al 2 O 3), titanium oxide (TiO 2), zirconium oxide (ZrO 2), silicate magnesium (MgSiO2), alone or in admixture. TiO2 and ZrO2 supports are mentioned but not exemplified. Only the carbon support is illustrated. A preferred catalyst is a catalyst comprising 0.5 to 10% by weight of palladium (Pd) and 1 to 12% by weight of rhenium (Re) deposited on a carbon support.
Le procédé selon le brevet US5883266 opère à une température comprise entre 100 et 300°C et une pression partielle d'hydrogène supérieure à 1 MPa. Ledit procédé permet la production d'un produit hydrogéné comprenant une concentration molaire ou une sélectivité en 2-méthyltétrahydrofurane (MTHF) supérieure à 25%, de 5 préférence supérieure à 50% et de manière préférée supérieure à 75% mais également des sous-produits tels que les alcools et en particulier une concentration molaire ou une sélectivité en 1-pentanol comprise entre 1 et 25%, en 2-pentanol comprise entre 0,05 et 2% et en 2-butanol comprise entre 0,05 et 5%. Le produit hydrogéné comprend également des produits intermédiaires tels que la gamma-valérolactone (GVL) à une concentration molaire 10 comprise entre 0,1 et 60% et le pentanediol à une concentration molaire comprise entre 0,01 et 20%. Il n'existe donc pas à ce jour de procédé de transformation d'une charge contenant de l'acide lévulinique conduisant à la formation sélective de mono-alcool et en particulier de 215 butanol, en une étape par hydrogénation catalytique avec un seul catalyseur. La transformation d'acide lévulinique issu de la transformation de biomasse notamment en butanol est une voie particulièrement intéressante car ce produit peut par exemple être incorporé dans le pool essence, ou être utilisé directement ou après transformation (s) en 20 intermédiaire chimique ou pétrochimique (butènes, butadiène...). Les travaux du demandeur ont permis de mettre en évidence que, de manière surprenante, l'utilisation d'un catalyseur caractérisé par la combinaison d'une phase active spécifique déposée sur un support spécifique dans un procédé de transformation d'une charge 25 comprenant de l'acide lévulinique et opérant dans des conditions opératoires spécifiques permettait l'obtention sélective, en une étape, de mono-alcool et en particulier de 2- butanol tout en minimisant la production de produit secondaire tel que le 2-méthyltétrahydrofurane (MTHF) ou de produit intermédiaire tel que la gamma-valérolactone (GVL). 30 Résumé de l'invention Un objet de la présente invention est donc de fournir un procédé de conversion d'une charge comprenant de l'acide lévulinique en mono-alcool, en présence d'hydrogène, ledit procédé opérant en une étape, à une température comprise entre 80°C et 250°C, à une pression comprise entre 0,5 et 20 MPa, et en présence d'un catalyseur comprenant un métal des 35 groupes 7 à 10 choisi parmi le platine (Pt), le ruthénium (Ru), l'iridium (Ir), le rhénium (Re), ledit métal étant utilisé seul et un support choisi parmi l'oxyde de titane (TiO2), l'oxyde de zirconium (ZrO2), et la silice (SiO2), pris seul ou en mélange. De façon surprenante, il a été découvert que lorsqu'un catalyseur présentant la combinaison 5 spécifique de caractéristiques mentionnées ci-dessus est mis en oeuvre dans les conditions opératoires indiquées ci-dessus, il permet de réaliser une conversion significative d'acide lévulinique et de produire sélectivement du 2-butanol. Un avantage de la présente invention est donc de fournir un procédé de conversion d'une 10 charge comprenant de l'acide lévulinique en mono-alcool, de préférence en butanol et en particulier en 2-butanol, présentant une conversion élevée de l'acide lévulinique. Le procédé selon l'invention permet notamment d'obtenir du butanol et de préférence du 2butanol à une sélectivité supérieure à 15% molaire, de préférence 20% molaire, très préférée 25%. 15 L'intérêt du procédé selon la présente invention est donc de produire sélectivement du 2butanol à partir d'une charge riche en acide lévulinique. Description détaillée de l'invention L'invention concerne un procédé de conversion d'une charge comprenant de l'acide 20 lévulinique en mono-alcool, en présence d'hydrogène, ledit procédé opérant en une étape, à une température comprise entre 80°C et 250°C, à une pression comprise entre 0,5 et 20 MPa, et en présence d'un catalyseur comprenant un métal des groupes 7 à 10 choisi parmi le platine (Pt), le ruthénium (Ru), l'iridium (Ir), le rhénium (Re), ledit métal étant utilisé seul et un support choisi parmi l'oxyde de titane (TiO2), l'oxyde de zirconium (ZrO2), et la silice 25 (SiO2), pris seul ou en mélange. Dans la présente invention, il est fait référence à la nouvelle notation de la classification périodique des éléments : Handbook of Chemistry and Physics, 76ième édition, 1995-1996. 30 La charge Selon l'invention, la charge utilisée comprend au moins de l'acide lévulinique. La charge peut également avantageusement comprendre un ou plusieurs acides. Ladite charge peut également avantageusement comprendre un ou plusieurs produits de dégradation liés au procédé d'obtention de l'acide lévulinique, en particulier lorsque l'acide 35 lévulinique est obtenu à partir de biomasse lignocellulosique. A titre d'exemple, la charge peut contenir de l'acide formique, du 5-hydroxyméthylfurfural, des sucres comme le glucose, le xylose, de furfural, des fragments phénoliques issus de décomposition partielle de lignine, des humines ou composés polyoxygénées de masses moléculaires importantes, des impuretés minérales. De préférence, ladite charge ne comprend pas d'alcools. De manière préférée, ladite charge 5 ne comprend pas d'autres dérivés organiques. De préférence, le procédé selon la présente invention est un procédé de conversion en milieu aqueux d'une charge comprenant de l'acide lévulinique. De préférence, ladite charge comprend de l'eau à une teneur comprise entre 1% et 99% 10 poids par rapport au poids totale de la charge, de préférence entre 30% et 99% poids et de manière préférée entre 40% et 98% poids par rapport au poids de la charge. La teneur en acide lévulinique dans ladite charge est avantageusement comprise entre 1% et 99% poids, de préférence entre 1% et 70% poids, et de manière préférée entre 2% et 60% poids par rapport au poids total de la charge. 15 L'acide lévulinique contenu dans ladite charge est de préférence d'origine biosourcée. Il peut avantageusement être produit, par exemple, par transformation de plantes sucrières comme la betterave ou la canne à sucre, par transformation de plantes amylacées comme blé, maïs, pomme de terre, manioc ou par transformation de biomasse lignocellulosique. La matière 20 première lignocellulosique peut avantageusement être constituée de bois ou de déchets végétaux. D'autres exemples non limitatifs de matière biomasse lignocellulosique sont les résidus d'exploitation agricole (paille, herbes, tiges, noyaux, coquilles...), les résidus d'exploitation forestière (produits de première éclaircie, écorces, sciures, copeaux, chutes...), les produits d'exploitation forestière, les cultures dédiées (taillis à courte rotation), les résidus 25 de l'industrie agro-alimentaire (résidu de l'industrie du coton, bambou, sisal, banane, maïs, panicum virgatum, noix de coco, bagasse...), les déchets organiques ménagers, les déchets des installations de transformation du bois, les bois usagés de construction, du papier, recyclé ou non. 30 L'obtention d'acide lévulinique à partir de plantes sucrières ou de plantes amylacées met en jeu des étapes de transformations acides (hydrolyse, isomérisation, hydratation / déshydratation). En revanche, l'obtention d'acide lévulinique à partir de biomasses lignocellulosiques brutes est plus complexe et requiert plusieurs étapes, simultanées ou successives, à savoir: 35 - un prétraitement de la biomasse lignocellulosique, - une hydrolyse de la partie carbohydrate (cellulose et hemicellulose) et - une réaction acido catalysée de production d'acide lévulinique des sucres monomériques obtenus après hydrolyse. La charge biomasse lignocellulosique peut avantageusement être utilisée sous sa forme 5 brute, c'est-à-dire dans son intégralité de ces trois constituants cellulose, hémicellulose et lignine. La biomasse brute se présente généralement sous forme de résidus fibreux ou poudre. En général, elle est broyée ou déchiquetée pour permettre son transport. La biomasse subit de préférence un prétraitement afin d'augmenter la réactivité et l'accessibilité de la cellulose au sein de la biomasse avant sa transformation. Ces 10 prétraitements sont de nature mécanique, thermochimique, thermo-mécanico-chimique et/ou biochimique et provoquent la décristallinisation de la cellulose, la solubilisation de l'hémicellulose et/ou de la lignine ou l'hydrolyse partielle de l'hémicellulose suivant le traitement. La charge biomasse lignocellulosique peut également être prétraitée afin d'être sous la 15 forme d'oligomères hydrosolubles. Ces prétraitements sont de nature mécanique, thermochimique, thermo-mécanico-chimique et/ou biochimique. Ils provoquent la décristallinisation et la solubilisation de la cellulose sous forme d'oligomères hydrosolubles. L'étape d'hydrolyse peut être réalisée par toutes les techniques connues de l'homme de métier, comme par exemple par catalyse homogène ou hétérogène acide ou par catalyse 20 enzymatique. La production d'acide lévulinique à partir de sucres est avantageusement réalisée en catalyse acide, par exemple en présence d'acide sulfurique. De préférence, la charge traitée dans le procédé selon l'invention est issue du traitement acide de la biomasse. Ladite charge comprend avantageusement en plus de l'acide lévulinique, de l'acide formique, des traces d'acide sulfurique et des impuretés organiques et 25 minérales. Le catalyseur Conformément à l'invention, le catalyseur utilisé comprend et de préférence consiste en un métal des groupes 7 à 10 choisi parmi le platine (Pt), le ruthénium (Ru), l'iridium (Ir), le 30 rhénium (Re), ledit métal étant utilisé seul et un support choisi parmi l'oxyde de titane (TiO2), l'oxyde de zirconium (ZrO2), et la silice (SiO2), pris seul ou en mélange. Selon un mode de réalisation préféré, le catalyseur utilisé présente la définition précitée, à l'exception du catalyseur comprenant et de préférence consistant en un métal noble, ledit métal noble étant le ruthénium (Ru) et un support silice (SiO2). 35 Selon un autre mode de réalisation préféré, le catalyseur utilisé présente la définition précitée, à l'exception du catalyseur comprenant et de préférence consistant en un métal noble, ledit métal noble étant le platine (Pt) et un support oxyde de titane (TiO2).The process according to the patent US5883266 operates at a temperature between 100 and 300 ° C and a hydrogen partial pressure greater than 1 MPa. Said process allows the production of a hydrogenated product comprising a molar concentration or a selectivity of 2-methyltetrahydrofuran (MTHF) greater than 25%, preferably greater than 50% and preferably greater than 75% but also by-products. such as alcohols and in particular a molar concentration or a selectivity of 1-pentanol of between 1 and 25%, of 2-pentanol of between 0.05 and 2% and of 2-butanol of between 0.05 and 5%. The hydrogenated product also includes intermediates such as gamma valerolactone (GVL) at a molar concentration between 0.1 and 60% and pentanediol at a molar concentration of between 0.01 and 20%. Thus, there is currently no process for converting a feed containing levulinic acid leading to the selective formation of monoalcohol and in particular butanol in one step by catalytic hydrogenation with a single catalyst. The conversion of levulinic acid resulting from the conversion of biomass, especially to butanol, is a particularly advantageous route because this product can for example be incorporated into the gasoline pool, or be used directly or after transformation into a chemical or petrochemical intermediate ( butenes, butadiene ...). The Applicant's work has made it possible to demonstrate, surprisingly, the use of a catalyst characterized by the combination of a specific active phase deposited on a specific support in a process for transforming a feedstock comprising the levulinic acid and operating under specific operating conditions allowed the selective production, in one step, of mono-alcohol and in particular of 2-butanol while minimizing the production of secondary product such as 2-methyltetrahydrofuran (MTHF) or intermediate product such as gamma-valerolactone (GVL). SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a process for converting a feedstock comprising levulinic acid to monoalcohol in the presence of hydrogen, said process operating in one step at a between 80 ° C and 250 ° C, at a pressure of between 0.5 and 20 MPa, and in the presence of a catalyst comprising a metal of groups 7 to 10 selected from platinum (Pt), ruthenium ( Ru), iridium (Ir), rhenium (Re), said metal being used alone and a support selected from titanium oxide (TiO2), zirconium oxide (ZrO2), and silica (SiO2) , taken alone or in a mixture. Surprisingly, it has been discovered that when a catalyst exhibiting the specific combination of the above mentioned characteristics is used under the operating conditions indicated above, it makes it possible to carry out a significant conversion of levulinic acid and selectively produce 2-butanol. An advantage of the present invention is therefore to provide a process for converting a feed comprising levulinic acid to monoalcohol, preferably butanol and particularly 2-butanol, having a high conversion of the acid. levulinic. The process according to the invention makes it possible in particular to obtain butanol and preferably 2-butanol at a selectivity greater than 15 mol%, preferably 20 mol%, highly preferred 25%. The advantage of the process according to the present invention is therefore to selectively produce 2-butanol from a levulinic acid-rich feedstock. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention relates to a process for the conversion of a feedstock comprising levulinic acid to monoalcohol in the presence of hydrogen, said process operating in one step at a temperature of between 80.degree. C and 250 ° C, at a pressure between 0.5 and 20 MPa, and in the presence of a catalyst comprising a metal of groups 7 to 10 selected from platinum (Pt), ruthenium (Ru), iridium (Ir), rhenium (Re), said metal being used alone and a support selected from titanium oxide (TiO 2), zirconium oxide (ZrO 2), and silica (SiO 2), taken alone or in mixed. In the present invention, reference is made to the new notation of the Periodic Table of Elements: Handbook of Chemistry and Physics, 76th Edition, 1995-1996. The filler According to the invention, the filler used comprises at least levulinic acid. The filler may also advantageously comprise one or more acids. Said filler may also advantageously comprise one or more degradation products related to the process for obtaining levulinic acid, in particular when the levulinic acid is obtained from lignocellulosic biomass. By way of example, the filler may contain formic acid, 5-hydroxymethylfurfural, sugars such as glucose, xylose, furfural, phenolic fragments derived from partial lignin decomposition, humins or polyoxygenated compounds of masses. important molecules, mineral impurities. Preferably, said charge does not include alcohols. Preferably, said filler 5 does not include other organic derivatives. Preferably, the process according to the present invention is a process for converting in a aqueous medium a feedstock comprising levulinic acid. Preferably, said filler comprises water at a content of between 1% and 99% by weight relative to the total weight of the filler, preferably between 30% and 99% by weight and preferably between 40% and 98% by weight. weight relative to the weight of the load. The levulinic acid content in said filler is advantageously between 1% and 99% by weight, preferably between 1% and 70% by weight, and preferably between 2% and 60% by weight relative to the total weight of the filler. The levulinic acid contained in said feedstock is preferably of biobased origin. It can advantageously be produced, for example, by transformation of sugar plants such as sugar beet or sugar cane, by transformation of starch plants such as wheat, maize, potato, cassava or by transformation of lignocellulosic biomass. The lignocellulosic raw material may advantageously be wood or vegetable waste. Other non-limiting examples of lignocellulosic biomass material are farm residues (straw, grass, stems, cores, shells, etc.), logging residues (first-thinning products, bark, sawdust, chips, falls ...), logging products, dedicated crops (short-rotation coppice), residues 25 from the agri-food industry (residue of the cotton industry, bamboo, sisal, banana, maize, panicum virgatum, coconut, bagasse ...), household organic waste, waste wood processing facilities, used wood building, paper, recycled or not. The production of levulinic acid from sugar plants or starchy plants involves steps of acidic transformation (hydrolysis, isomerization, hydration / dehydration). On the other hand, obtaining levulinic acid from raw lignocellulosic biomasses is more complex and requires several steps, simultaneous or successive, namely: a pretreatment of the lignocellulosic biomass, a hydrolysis of the carbohydrate part (cellulose and hemicellulose) and - an acid catalyzed reaction of levulinic acid production of the monomeric sugars obtained after hydrolysis. The lignocellulosic biomass feedstock can advantageously be used in its raw form, that is to say in its entirety of these three constituents cellulose, hemicellulose and lignin. The raw biomass is generally in the form of fibrous residues or powder. In general, it is crushed or shredded to allow its transport. The biomass is preferably pretreated to increase the reactivity and accessibility of the cellulose within the biomass prior to processing. These pretreatments are of a mechanical, thermochemical, thermomechanical and / or biochemical nature and cause the decystallinization of the cellulose, the solubilization of hemicellulose and / or lignin or the partial hydrolysis of the hemicellulose according to treatment. The lignocellulosic biomass feed may also be pretreated to be in the form of water-soluble oligomers. These pretreatments are of a mechanical, thermochemical, thermomechanical-chemical and / or biochemical nature. They cause decystallinization and solubilization of cellulose in the form of water-soluble oligomers. The hydrolysis step may be carried out by any of the techniques known to those skilled in the art, such as for example by homogeneous or heterogeneous acid catalysis or by enzymatic catalysis. The production of levulinic acid from sugars is advantageously carried out by acid catalysis, for example in the presence of sulfuric acid. Preferably, the feedstock treated in the process according to the invention is derived from the acid treatment of the biomass. Said filler advantageously comprises, in addition to levulinic acid, formic acid, traces of sulfuric acid and organic and inorganic impurities. The catalyst According to the invention, the catalyst used comprises and preferably consists of a metal of groups 7 to 10 selected from platinum (Pt), ruthenium (Ru), iridium (Ir), rhenium (Re ), said metal being used alone and a support selected from titanium oxide (TiO2), zirconium oxide (ZrO2), and silica (SiO2), alone or in admixture. According to a preferred embodiment, the catalyst used has the above definition, with the exception of the catalyst comprising and preferably consisting of a noble metal, said noble metal being ruthenium (Ru) and a silica support (SiO2). According to another preferred embodiment, the catalyst used has the above definition, with the exception of the catalyst comprising and preferably consisting of a noble metal, said noble metal being platinum (Pt) and a titanium oxide support (TiO 2 ).
De préférence, ledit métal est choisi parmi les métaux nobles des groupes 7 à 10 et de manière préféré parmi le platine (Pt) et le ruthénium (Ru), ledit métal étant utilisé seul et de manière très préférée, le métal est le ruthénium (Ru) utilisé seul. De préférence, ledit catalyseur utilisé dans la présente invention ne contient pas d'élément 10 dopant. De préférence, ledit catalyseur comprend une teneur en métal des groupes 7 à 10 comprise entre 0,1 et 10 % poids et de préférence entre 0,2 et 8% poids par rapport à la masse totale dudit catalyseur. 15 De préférence, ledit support est choisi parmi l'oxyde de titane (TiO2) et l'oxyde de zirconium (ZrO2), pris seul ou en mélange et de manière très préférée, ledit support est l'oxyde de titane (TiO2). 20 Un catalyseur préféré utilisé dans le procédé selon l'invention est constitué de ruthénium seul et d'un support choisi parmi l'oxyde de titane ou l'oxyde de zirconium seuls ou en mélange. Un catalyseur très préféré utilisé dans le procédé selon l'invention est constitué de ruthénium seul et d'un support oxyde de titane. 25 Le support du catalyseur utilisé dans la présente invention présente de préférence une surface spécifique BET comprise entre 5 et 400m2/g et de préférence entre 10 et 350m2/g et un volume poreux compris entre 0,1 à 2,0 mL/g et de préférence entre 0,15 et 1,5 mL/g . 30 Le catalyseur de l'invention peut être préparé selon toutes les techniques connues de l'Homme du métier : imprégnation (s) à sec, imprégnation (s) en excès, échange (s) ionique (s), dépôt / précipitation, dépôt (s) en phase vapeur de précurseur contenant du ruthénium sur le support choisi parmi l'oxyde de titane ou l'oxyde de zirconium seuls ou en mélange. 35 Les précurseurs de ruthénium peuvent être choisis parmi les oxydes de ruthénium, les halogénures de ruthénium, tels que les chlorures de ruthénium, les iodures de ruthénium, les bromures de ruthénium, les sulfures de ruthénium, les carbures de ruthénium, les fluorures de ruthénium, les oxychlorures de ruthénium, les nitrates de ruthénium, les dérivés organiques à base de ruthénium comme l'acétylacétonate de ruthénium, et les précurseurs aminochlorés Ru(NH3)6C12.Preferably, said metal is chosen from the noble metals of groups 7 to 10 and preferably from platinum (Pt) and ruthenium (Ru), said metal being used alone and very preferably, the metal is ruthenium ( Ru) used alone. Preferably, said catalyst used in the present invention does not contain a doping element. Preferably, said catalyst comprises a metal content of groups 7 to 10 of between 0.1 and 10% by weight and preferably between 0.2 and 8% by weight relative to the total weight of said catalyst. Preferably, said support is selected from titanium oxide (TiO 2) and zirconium oxide (ZrO 2), taken alone or in a mixture and very preferably, said support is titanium oxide (TiO 2). A preferred catalyst used in the process according to the invention is ruthenium alone and a support selected from titanium oxide or zirconium oxide alone or in admixture. A very preferred catalyst used in the process according to the invention consists of ruthenium alone and a titanium oxide support. The catalyst support used in the present invention preferably has a BET surface area of between 5 and 400 m 2 / g and preferably between 10 and 350 m 2 / g and a pore volume of between 0.1 to 2.0 ml / g and preferably between 0.15 and 1.5 ml / g. The catalyst of the invention may be prepared according to any of the techniques known to those skilled in the art: dry impregnation (s), excess impregnation (s), ion exchange (s), deposition / precipitation, deposition (s) in the precursor vapor phase containing ruthenium on the support selected from titanium oxide or zirconium oxide alone or as a mixture. The ruthenium precursors may be selected from ruthenium oxides, ruthenium halides, such as ruthenium chlorides, ruthenium iodides, ruthenium bromides, ruthenium sulfides, ruthenium carbides, ruthenium fluorides , ruthenium oxychlorides, ruthenium nitrates, ruthenium-based organic derivatives such as ruthenium acetylacetonate, and Ru (NH3) 6C12 aminochlorinated precursors.
Les précurseurs de platine peuvent être choisis parmi des complexes organiques métalliques comme le platine acétylacétonate Pt(C611702)2, les complexes de platine dichloro(ethylenediamine) (H2NCH2CH2NH2)PtC12, les oxydes de platine PtO, Pt02, les sels de métaux comme les chlorures de platine PtC12, PtC14, l'acide hexachloroplatinique H2PtC16, l'hexachloroplatinate de potassium K2PtC16, le tétrachloraplatinate de potassium K2PtC14, le tétrachloraplatinate d'ammonium (NH4)2PtC14, l'hexachloroplatinate d'ammonium (NH4)2PtC14, les nitrates métalliques. Pt(NH3)2(NO2) les bromures de platine PtBr2. Les précurseurs de rhénium peuvent être choisis parmi les oxydes de rhénium Re207, Re03, Re02, les sels de rhénium comme les chlorures de rhénium, ReCI3, ReCI5, les iodures de 15 rhénium Re13, le perrhenate d'ammonium NH4ReO4, l'hexachlororhénate de potassium K2 ReC16. Les précurseurs d'iridium peuvent être choisis parmi des complexes organiques métalliques comme l'iridium acétylacetonate Ir[C6H702)3 , les oxydes d'iridium 1rO2, les sels d'iridium comme les chlorures d'iridium lrCl3, PtC14, l'hexachloroiridate de potassium K2PtC16, le 20 l'hexachloroiridate d'ammonium (NH4)2IrC16. L'oxyde de titane (TiO2) est avantageusement préparé selon toute technique de l'Homme du métier comme par exemple hydrolyse de chlorure de titane, hydrolyse/condensation de solutions d'alkoxydes de titane etc. (Handbook of Porous Solids, Schüth, Edition Wiley-VCH, Volume 3). L'oxyde de titane utilisé dans la présente invention peut être sous forme 25 cristallographique rutile, anatase, brookite pure ou en mélange. L'oxyde de zirconium (ZrO2) est avantageusement préparé selon toute technique de l'Homme du métier comme par exemple hydrolyse de chlorure de zirconyle, hydrolyse/condensation de solutions d'alkoxydes de zirconium etc. (Handbook of Porous Solids, Schüth, Edition Wiley-VCH, Volume 3). L'oxyde de zirconium utilisé dans la présente 30 invention peut être sous forme cristallographique amorphe, tétragonale, monoclinique pure ou en mélange. Le dioxyde de silicium SiO2 est avantageusement préparé selon toute technique de l'Homme du métier. Il existe plusieurs types de silice : silice colloïdale, silice précipitée préparée par exemple par acidification de silicates de sodium, gel de silice etc (Handbook of Porous Solids, Schüth, Edition Wiley-VCH, Volume 3). L'oxyde de silicium utilisé dans la présente invention peut être sous forme cristallographique amorphe, ou cristallisée. Après introduction du métal des groupes 7 à 10 sur le support choisi parmi l'oxyde de titane (TiO2), l'oxyde de zirconium (ZrO2), et la silice (SiO2), pris seul ou en mélange, et avant sa mise en oeuvre dans le procédé de conversion selon l'invention, le catalyseur peut avantageusement être soumis à une étape de traitement thermique. Le traitement thermique est avantageusement réalisé à une température comprise entre 150°C et 500°C et de préférence comprise entre 150°C et 400°C. La durée du traitement thermique est avantageusement comprise entre 0,5 h et 10 h. L'étape de traitement thermique peut avantageusement être suivie d'un traitement de réduction en température. Le traitement thermique réducteur est avantageusement réalisé à une température comprise entre 100°C et 600°C sous flux ou atmosphère d'hydrogène. La durée de réduction est avantageusement comprise entre 0,5 h et 10 h. L'étape de réduction peut avantageusement être réalisée in situ c'est-à-dire dans le réacteur où se déroule la réaction, avant l'introduction de la charge réactionnelle. La réduction peut également être réalisée ex situ. Après introduction du métal des groupes 7 à 10 sur le support choisi parmi l'oxyde de titane (TiO2), l'oxyde de zirconium (ZrO2), et la silice (SiO2), pris seul ou en mélange, et avant sa mise en oeuvre dans le procédé de conversion selon l'invention, le catalyseur peut avantageusement être réduit en phase liquide. Le volume de la solution aqueuse de réduction du catalyseur est avantageusement compris entre 1 et 20 fois le volume de catalyseur engagé. L'agent réducteur utilisé est avantageusement choisi parmi l'acide formique, l'acide citrique, l'acide ascorbique, l'acide oxalique, le formiate de sodium, l'acétate de sodium, le borohydrure de sodium, le formaldéhyde, le dextrose, l'hydrazine, l'hydrogène ou tout autre réducteur en phase liquide conventionnel. Le rapport molaire agent réducteur / ruthénium est de préférence compris entre 1 et 50, de préférence 2 et 40. La température de préparation est de préférence comprise entre -5°C et 70°C, et de manière préférée entre 5°C et 60°C. Le temps de séjour de ladite solution aqueuse dans l'appareillage est comprise entre 0 et 20 h. L'étape de réduction en phase liquide peut être précédée d'une étape de séchage afin d'éliminer toute ou une partie de l'eau introduite lors de l'imprégnation, de préférence à une température comprise entre 50°C et 250°C, de manière plus préférée entre 70°C et 200°C. La durée du séchage est généralement comprise entre 0,5 h et 20h. Le séchage est généralement effectué sous air, à pression atmosphérique ou sous vide partiel.The platinum precursors can be chosen from metal organic complexes such as platinum acetylacetonate Pt (C611702) 2, platinum complexes dichloro (ethylenediamine) (H2NCH2CH2NH2) PtCl2, platinum oxides PtO, PtO2, metal salts such as chlorides platinum PtC12, PtC14, hexachloroplatinic acid H2PtC16, potassium hexachloroplatinate K2PtC16, potassium tetrachloraplatinate K2PtC14, ammonium tetrachloraplatinate (NH4) 2PtC14, ammonium hexachloroplatinate (NH4) 2PtC14, metal nitrates. Pt (NH3) 2 (NO2) PtBr2 platinum bromides. The rhenium precursors may be chosen from Rhenium oxides Re207, ReO3, ReO2, rhenium salts such as rhenium chlorides, ReCl3, ReCl5, Rhenium iodides Re13, ammonium perrhenate NH4ReO4, hexachlororhenate from potassium K2 ReC16. The iridium precursors can be chosen from metal organic complexes such as iridium acetylacetonate Ir [C6H702) 3, iridium oxides 1rO2, iridium salts such as iridium chlorides lrCl3, PtC14, hexachloroiridate of K2PtC16 potassium, ammonium hexachloroiridate (NH4) 2IrC16. Titanium oxide (TiO2) is advantageously prepared according to any technique known to those skilled in the art such as, for example, titanium chloride hydrolysis, hydrolysis / condensation of titanium alkoxide solutions and the like. (Handbook of Porous Solids, Schüth, Wiley-VCH Edition, Volume 3). The titanium oxide used in the present invention may be in crystallographic rutile, anatase, brookite pure form or in admixture. The zirconium oxide (ZrO 2) is advantageously prepared according to any technique of the skilled person such as, for example, hydrolysis of zirconyl chloride, hydrolysis / condensation of solutions of zirconium alkoxides and the like. (Handbook of Porous Solids, Schüth, Wiley-VCH Edition, Volume 3). The zirconium oxide used in the present invention may be in amorphous, tetragonal, pure monoclinic crystalline form or in admixture. The silicon dioxide SiO 2 is advantageously prepared according to any technique of the skilled person. There are several types of silica: colloidal silica, precipitated silica prepared for example by acidification of sodium silicates, silica gel etc. (Handbook of Porous Solids, Schüth, Wiley-VCH Edition, Volume 3). The silicon oxide used in the present invention may be in amorphous or crystallized crystallographic form. After introduction of the group 7 to 10 metal onto the support chosen from titanium oxide (TiO 2), zirconium oxide (ZrO 2), and silica (SiO 2), taken alone or as a mixture, and before it is applied. In the conversion process according to the invention, the catalyst can advantageously be subjected to a heat treatment step. The heat treatment is advantageously carried out at a temperature of between 150 ° C. and 500 ° C. and preferably between 150 ° C. and 400 ° C. The duration of the heat treatment is advantageously between 0.5 h and 10 h. The heat treatment step may advantageously be followed by a temperature reduction treatment. The reducing heat treatment is advantageously carried out at a temperature of between 100 ° C. and 600 ° C. under a stream or atmosphere of hydrogen. The reduction period is advantageously between 0.5 h and 10 h. The reduction step can advantageously be carried out in situ, that is to say in the reactor where the reaction takes place, before the introduction of the reaction charge. The reduction can also be performed ex situ. After introduction of the group 7 to 10 metal onto the support chosen from titanium oxide (TiO 2), zirconium oxide (ZrO 2), and silica (SiO 2), taken alone or as a mixture, and before it is applied. In the conversion process according to the invention, the catalyst can advantageously be reduced in the liquid phase. The volume of the aqueous catalyst reduction solution is advantageously between 1 and 20 times the volume of catalyst engaged. The reducing agent used is advantageously chosen from formic acid, citric acid, ascorbic acid, oxalic acid, sodium formate, sodium acetate, sodium borohydride, formaldehyde and dextrose. , hydrazine, hydrogen or any other conventional liquid phase reductant. The molar ratio reducing agent / ruthenium is preferably between 1 and 50, preferably 2 and 40. The preparation temperature is preferably between -5 ° C and 70 ° C, and preferably between 5 ° C and 60 ° C. ° C. The residence time of said aqueous solution in the apparatus is between 0 and 20 h. The liquid phase reduction step can be preceded by a drying step in order to eliminate all or part of the water introduced during the impregnation, preferably at a temperature of between 50 ° C. and 250 ° C. more preferably between 70 ° C and 200 ° C. The drying time is generally between 0.5 h and 20h. The drying is generally carried out under air, at atmospheric pressure or under partial vacuum.
L'étape de réduction en phase liquide peut être précédée d'une étape de séchage et d'une étape de calcination, généralement opérée sous air à une température de calcination est généralement comprise entre 150°C et 500°C, de préférence comprise entre environ 150°C et environ 450°C. La durée de calcination est généralement comprise entre 0,5 h et 10 h.The reduction step in the liquid phase may be preceded by a drying step and a calcination step, generally carried out under air at a calcination temperature, is generally between 150 ° C. and 500 ° C., preferably between about 150 ° C and about 450 ° C. The calcination time is generally between 0.5 h and 10 h.
Lors de la préparation des catalyseurs selon l'invention, le support peut être sous la forme de poudre ou mise en forme par exemple sous forme de billes ou d'extrudés ou de pastilles ou toute autre forme communément utilisée. La mise en forme peut être réalisée avant ou après l'introduction du ruthénium.During the preparation of the catalysts according to the invention, the support may be in the form of powder or shaped, for example in the form of beads or extrudates or pellets or any other form commonly used. The shaping can be carried out before or after the introduction of ruthenium.
Les catalyseurs utilisés dans la présente invention sont caractérisés par les techniques connues de l'homme du métier, comme la fluorescence X, l'adsorption-désorption d'azote, la microscopie électronique à transmission, la diffraction des rayons X. Le catalyseur utilisé dans la présente invention présente de préférence une surface 15 spécifique comprise entre 5 et 400m2/g et de préférence entre 10 et 350 m2/g et un volume poreux compris entre 0,1 à 2,0 mL/g et de préférence entre 0,15 et 1,5 mL/g . Procédé de transformation Conformément à l'invention, ledit procédé de conversion d'une charge comprenant de l'acide 20 lévulinique en mono-alcools selon l'invention opère en présence d'hydrogène. L'hydrogène peut avantageusement être utilisé pur ou en mélange. La quantité d'hydrogène introduite est telle que le rapport molaire hydrogène/acide lévulinique est avantageusement compris entre 1 et 4000 mol/mol. 25 Conformément à l'invention, ledit procédé est avantageusement opéré en une seule étape, avec maintien de la pression d'hydrogène sur toute l'étape réactionnelle, sans aucune séparation intermédiaire le long du réacteur. Conformément à l'invention, ledit procédé opère avantageusement à une température 30 comprise entre 80°C et 250°C, de préférence entre 85°C et 240°C, de manière très préférée entre 90°C et 230°C et de manière encore plus préférée entre 100 et 200°C et à une pression totale comprise entre 0,5 MPa et 20 MPa, de préférence entre 1 MPa et 20 MPa, de manière très préférée entre 2 MPa et 20 MPa. La réaction peut avantageusement être opérée en réacteur fermé ou en continu (technologie 35 lit fixe, slurry, trickle bed).The catalysts used in the present invention are characterized by techniques known to those skilled in the art, such as X-ray fluorescence, nitrogen adsorption-desorption, transmission electron microscopy, X-ray diffraction. the present invention preferably has a surface area of between 5 and 400 m 2 / g and preferably between 10 and 350 m 2 / g and a pore volume of between 0.1 to 2.0 ml / g and preferably between 0.15 and and 1.5 mL / g. In accordance with the invention, said process for converting a feedstock comprising levulinic acid into monoalcohols according to the invention operates in the presence of hydrogen. The hydrogen may advantageously be used pure or as a mixture. The amount of hydrogen introduced is such that the hydrogen / levulinic acid molar ratio is advantageously between 1 and 4000 mol / mol. According to the invention, said process is advantageously carried out in a single step, with the hydrogen pressure being maintained throughout the reaction stage, without any intermediate separation along the reactor. According to the invention, said process preferably operates at a temperature of between 80 ° C and 250 ° C, preferably between 85 ° C and 240 ° C, very preferably between 90 ° C and 230 ° C and more preferably between 100 and 200 ° C and at a total pressure of between 0.5 MPa and 20 MPa, preferably between 1 MPa and 20 MPa, very preferably between 2 MPa and 20 MPa. The reaction can advantageously be carried out in a closed reactor or continuously (fixed bed technology, slurry, trickle bed).
Si la réaction est opérée en continu, par exemple en lit fixe, la vitesse massique horaire (débit acide lévulinique / masse de catalyseur) est comprise entre 0,01 et 10 h-1, de préférence entre 0,01 et 5 h-1 et de manière très préférée entre 0,05 et 2 h-1.If the reaction is carried out continuously, for example in a fixed bed, the hourly mass velocity (levulinic acid flow / mass of catalyst) is between 0.01 and 10 h -1, preferably between 0.01 and 5 h -1. and very preferably between 0.05 and 2 h -1.
Si la réaction est opéré en mode batch, la durée de la réaction est comprise entre 10 et 50 heures, de préférence entre 12 et 40 heures. Le rapport massique d'acide lévulinique par rapport à la masse de catalyseur est compris entre 0,1 et 500, de manière préférée entre 0,1 et 250 et de manière très préférée entre 0.5 et 100.If the reaction is operated in batch mode, the reaction time is between 10 and 50 hours, preferably between 12 and 40 hours. The mass ratio of levulinic acid relative to the catalyst mass is between 0.1 and 500, preferably between 0.1 and 250 and very preferably between 0.5 and 100.
L'intérêt du procédé selon la présente invention est donc de produire sélectivement du butanol et de préférence du 2-butanol à partir d'une charge riche en acide lévulinique. Le procédé selon l'invention permet notamment d'obtenir du butanol et de préférence du 2butanol dans une sélectivité supérieure à 15% molaire, de préférence 20% molaire, très préférée 25%.The advantage of the process according to the present invention is therefore to selectively produce butanol and preferably 2-butanol from a levulinic acid-rich feedstock. The process according to the invention makes it possible in particular to obtain butanol and preferably 2-butanol in a selectivity of greater than 15 mol%, preferably 20 mol%, highly preferred 25%.
Le procédé selon la présente invention conduit également à la formation d'autres produits : la gamma-valérolactone (GVL), le 1,4 pentanediol (PDO), le méthyl tétrahydrofurane (MTHF) et l'angélica-lactone (AGL). La 2-butanone n'est pas observée comme produit de réactions. L'effluent issu du procédé selon l'invention contient une teneur en 2-butanone inférieure à 1% mol. On note également la présence de gaz légers comme par exemple, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, les alcanes légers comme le méthane, l'éthane, le propane, le butane et les alcènes légers. La quantité de gaz légers est généralement comprise entre 0,1% mol et 50%mol.The process according to the present invention also leads to the formation of other products: gamma valerolactone (GVL), 1,4 pentanediol (PDO), methyl tetrahydrofuran (MTHF) and angelica lactone (AGL). 2-butanone is not observed as a reaction product. The effluent from the process according to the invention contains a content of 2-butanone of less than 1 mol%. There is also the presence of light gases such as, for example, carbon monoxide, carbon dioxide, light alkanes such as methane, ethane, propane, butane and light alkenes. The amount of light gases is generally between 0.1 mol% and 50 mol%.
On observe également la présence d'acide pentanoïque, de pentanol, de 2-pentanol, de propanol, de méthanol et d'isopropanol . Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une sélectivité en gamma-valérolactone (GVL) avantageusement inférieure à 20%mol, de préférence inférieure à 15%, de manière très 30 préférée inférieure 12%, et de manière encore plus préférée inférieure à 5%. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une sélectivité en pentanediol (PDO) avantageusement inférieure à 50%mol, et de préférence inférieure à 45%.The presence of pentanoic acid, pentanol, 2-pentanol, propanol, methanol and isopropanol is also observed. The method according to the invention makes it possible to obtain a gamma-valerolactone (GVL) selectivity advantageously less than 20 mol%, preferably less than 15%, very preferably less than 12%, and even more preferably less than 5%. The process according to the invention makes it possible to obtain a pentanediol selectivity (PDO) advantageously less than 50 mol%, and preferably less than 45%.
Le procédé selon l'invention permet également d'obtenir une sélectivité en méthyltétrahydrofurane (MTHF) avantageusement inférieure à 15%mol, de préférence inférieure à 10%, de manière très préférée inférieure 5%.The method according to the invention also makes it possible to obtain a selectivity for methyltetrahydrofuran (MTHF) advantageously less than 15 mol%, preferably less than 10%, very preferably less than 5%.
Description des figures La figue 1 illustre les réactions chimiques permettant la production d'acide lévulinique par hydrolyse acide de la biomasse. La figure 2 illustre les réactions chimiques permettant la transformation sélective d'acide 10 lévulinique par catalyse hétérogène en phase aqueuse en 2 butanol Les exemples ci-dessous illustrent l'invention sans en limiter la portée. Exemples 15 Exemple 1 : Préparation du catalyseur Cl (conforme à l'invention) : 1,6°/opoids Ru/TiO2 Dans un ballon tricol de 500 mL, équipé d'une agitation mécanique et d'un réfrigérant à eau, on ajoute 5 g d'un support oxyde de titane TiO2 de structure anatase (SBET = 95m2/g ) en suspension dans 70 mL d'eau ultra pure. Une solution aqueuse contenant le précurseur 20 métallique est préparé à partir de 20 mL d'eau ultra pure et 0,2083 g de RuC13, puis ajoutée goutte à goutte à la solution contenant le support. Le pH de la solution est ajusté à 11 puis le milieu réactionnel est ensuite chauffé à 100°C pendant 1 h. Après un refroidissement jusqu'à température ambiante, le solide est filtré et lavé plusieurs fois jusqu'à atteindre la neutralité du filtrat. Le solide est alors placé à l'étuve une nuit pour être séché (60°C, 50-100 mbar). Le 25 catalyseur Cl obtenu est ensuite réduit sous flux d'hydrogène 3h à 300°C. Lorsque la cellule est revenue à température ambiante, le catalyseur est purgé à l'argon puis passive par un flux de 1% 02/N2. Le catalyseur Cl contient 1.6%poids de ruthénium. L'analyse par DRX du catalyseur 30 n'a pas révélé des pics de diffraction du Ru. Exemple 2 : Préparation du catalyseur C2 : 2,6 %Ru poids / T102 Dans un ballon tricol de 500 mL, 10 g d'un support oxyde de titane TiO2 de structure 35 anatase (SBET = 95m2/g) sont mis en suspension dans 100 mL d'eau ultra pure à température ambiante sous flux d'azote. Une solution aqueuse de 15 mL contenant le précurseur métallique 0,7022 g de RuCI3 est ajoutée goutte à goutte. L'agitation du milieu réactionnel se poursuit alors pendant 5 h. Puis la température est fixée à 0°C par l'emploi d'un bain de glace. On réalise alors une réduction in situ en phase liquide. 50 mL de formaldéhyde (37% 5 en poids dans l'eau) sont ajoutés goutte à goutte pendant 20 min. Après avoir attendu 10 min, 20 mL d'une solution de KOH (30% en poids) sont ajoutés goutte à goutte. Le catalyseur est ensuite filtré et lavé jusqu'à atteindre la neutralité du filtrat. Le catalyseur est ensuite séché à l'étuve sous vide pendant une nuit (60°C, 50-100 mbar). Le catalyseur obtenu contient alors 2.6 % en poids de ruthénium. L'analyse par DRX 10 du catalyseur n'a pas révélé des pics de diffraction du Ru. Exemple 3 : préparation d'un catalyseur C3 (non conforme à l'invention) : 1,5 %poids Ru / C Dans un ballon tricol de 500 mL, équipé d'une agitation mécanique et d'un réfrigérant 15 à eau, on ajoute 5 g du support charbon actif (SBET = 900 m2/g) en suspension dans 70 mL d'eau ultra pure. Une solution aqueuse contenant le précurseur métallique est préparé puis ajoutée goutte à goutte à la solution contenant le support. . Le pH de la solution est ajusté à 11 puis le milieu réactionnel est ensuite chauffé à 100°C pendant 1 h. Après un refroidissement jusqu'à température ambiante, le solide est filtré et lavé plusieurs fois 20 jusqu'à atteindre la neutralité du filtrat. Le solide est alors placé à l'étuve une nuit pour être séché (60°C, 50-100 mbar). Le catalyseur C3 est ensuite réduit sou flux d'hydrogène 3h à 300°C. Lorsque la cellule est revenue à température ambiante, le catalyseur est purgé à l'argon puis passive par un flux de 1% 02/N2. Le catalyseur C3 obtenu contient alors 1,5 % en poids de ruthénium. L'analyse par 25 DRX du catalyseur n'a pas révélé des pics de diffraction du ruthénium. Exemple 4 : préparation d'un catalyseur C4 (conforme à l'invention) : 2,5 %poids Ru / ZrO2 Dans un ballon tricol de 250 mL, 5 g d'un support oxyde de zirconium ZrO2 de 30 structure tétragonale et monoclinique (SBET = 75m2/g) sont mis en suspension dans 50 mL d'eau ultra pure à température ambiante sous flux d'azote. Une solution aqueuse de 15 mL contenant le précurseur métallique 0,3511 g de RuCI3 est ajoutée goutte à goutte. L'agitation du milieu réactionnel se poursuit alors pendant 5 h. Puis la température est fixée à 0°C par l'emploi d'un bain de glace.DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 illustrates the chemical reactions allowing the production of levulinic acid by acid hydrolysis of the biomass. FIG. 2 illustrates the chemical reactions allowing the selective conversion of levulinic acid by heterogeneous catalysis in the aqueous phase to 2 butanol. The examples below illustrate the invention without limiting its scope. EXAMPLES Example 1: Preparation of catalyst C1 (according to the invention): 1.6 ° / Ru / TiO 2 opoids In a three-necked flask of 500 mL, equipped with mechanical stirring and a water cooler, is added 5 g of TiO2 titanium oxide support of anatase structure (SBET = 95 m 2 / g) suspended in 70 ml of ultrapure water. An aqueous solution containing the metal precursor is prepared from 20 ml of ultrapure water and 0.2083 g of RuCl.sub.3 and then added dropwise to the solution containing the support. The pH of the solution is adjusted to 11 and then the reaction medium is then heated at 100 ° C. for 1 hour. After cooling to room temperature, the solid is filtered and washed several times until the filtrate is neutral. The solid is then placed in an oven overnight to be dried (60 ° C, 50-100 mbar). The catalyst C1 obtained is then reduced under a stream of hydrogen for 3 h at 300 ° C. When the cell has returned to room temperature, the catalyst is purged with argon then passivated by a flow of 1% O 2 / N 2. Catalyst C1 contains 1.6% by weight of ruthenium. XRD analysis of the catalyst did not reveal Ru diffraction peaks. EXAMPLE 2 Preparation of Catalyst C2: 2.6% Ru Weight / T102 In a 500 mL three-necked flask, 10 g of an anatase titanium oxide support TiO2 (SBET = 95 m 2 / g) are suspended in 100 mL of ultra pure water at room temperature under nitrogen flow. A 15 ml aqueous solution containing the metal precursor 0.7022 g of RuCl3 is added dropwise. Stirring of the reaction medium then continues for 5 hours. Then the temperature is set at 0 ° C by the use of an ice bath. A reduction is then made in situ in the liquid phase. 50 ml of formaldehyde (37% by weight in water) are added dropwise over 20 min. After waiting 10 minutes, 20 ml of a solution of KOH (30% by weight) are added dropwise. The catalyst is then filtered and washed until neutrality of the filtrate. The catalyst is then dried in an oven under vacuum overnight (60 ° C, 50-100 mbar). The catalyst obtained then contains 2.6% by weight of ruthenium. XRD analysis of the catalyst did not reveal Ru diffraction peaks. EXAMPLE 3 Preparation of a Catalyst C3 (not in Accordance with the Invention) 1.5% by Weight Ru / C In a three-necked flask of 500 ml equipped with a mechanical stirrer and a water cooler, add 5 g of the activated carbon support (SBET = 900 m2 / g) in suspension in 70 ml of ultra pure water. An aqueous solution containing the metal precursor is prepared and then added dropwise to the solution containing the support. . The pH of the solution is adjusted to 11 and then the reaction medium is then heated at 100 ° C. for 1 hour. After cooling to room temperature, the solid is filtered and washed several times until the filtrate is neutral. The solid is then placed in an oven overnight to be dried (60 ° C, 50-100 mbar). Catalyst C3 is then reduced to 3h of hydrogen at 300 ° C. When the cell has returned to room temperature, the catalyst is purged with argon then passivated by a flow of 1% O 2 / N 2. The catalyst C3 obtained then contains 1.5% by weight of ruthenium. XRD analysis of the catalyst did not reveal ruthenium diffraction peaks. EXAMPLE 4 Preparation of a Catalyst C4 (in Accordance with the Invention): 2.5% by Weight Ru / ZrO2 In a 250 ml three-necked flask, 5 g of a zirconium oxide support ZrO 2 of tetragonal and monoclinic structure ( SBET = 75 m 2 / g) are suspended in 50 ml of ultrapure water at room temperature under nitrogen flow. A 15 ml aqueous solution containing the metal precursor (0.3511 g RuCl 3) is added dropwise. Stirring of the reaction medium then continues for 5 hours. Then the temperature is set at 0 ° C by the use of an ice bath.
On réalise alors une réduction in situ en phase liquide. 25 mL de formaldéhyde (37% en poids dans l'eau) sont ajoutés goutte à goutte pendant 20 min. Après avoir attendu 10 min, 10 mL d'une solution de KOH (30% en poids) sont ajoutés goutte à goutte. Le catalyseur est ensuite filtré et lavé jusqu'à atteindre la neutralité du filtrat. Le 5 catalyseur est ensuite séché à l'étuve sous vide pendant une nuit (60°C, 50-100 mbar). Le catalyseur C4 contient 2.5 % en poids de ruthénium (ICP-EOS). L'analyse par DRX du catalyseur (avant test) n'a pas révélé des pics de diffraction du ruthénium. Exemple 5 : préparation d'un catalyseur C5 (non conforme à l'invention) : 2,6 %poids Ru-10 4.3% poids Re / TiO2 Dans un ballon de 100 mL, 5 g du catalyseur monométallique 2.6%poids Ru / TiO2 (catalyseur C2) sont mis en suspension dans 20 mL d'eau ultra pure. Une solution aqueuse de Re (0,2278 g NH4ReO4 dans 10 mL H2O) est ajoutée goutte à goutte à la suspension 15 puis agitée pendant 5 h à température ambiante. Le catalyseur est séché à l'étuve sous vide (60°C, 50-100 mbar). Le solide est ensuite réduit sous flux d'hydrogène 3h à 450°C. Lorsque la cellule est revenue à température ambiante, le catalyseur est purgé à l'argon puis passive par un flux de 1% 02/N2. 20 Le catalyseur obtenu contient alors 2.6 % en poids de ruthénium et 4.3 % en poids de rhénium. Exemple 6 : préparation d'un catalyseur C6 (non conforme à l'invention) : 3% poids Pd / TiO2 25 Dans un ballon tricol de 500 mL, 10 g d'un support oxyde de titane TiO2 de structure anatase (SBET = 95 m2/g) sont mis en suspension dans 100 mL d'eau ultra pure à température ambiante sous flux d'azote. Une solution aqueuse de 15 mL contenant le précurseur métallique 0,4702 g de K2PdC14 est ajoutée goutte à goutte. L'agitation du milieu réactionnel se poursuit alors pendant 5 h. Puis la température est fixée à 0°C par l'emploi 30 d'un bain de glace. On réalise alors une réduction in situ en phase liquide. 50 mL de formaldéhyde (37% en poids dans l'eau) sont ajoutés goutte à goutte pendant 20 min. Après avoir attendu 10 min, 20 mL d'une solution de KOH (30% en poids) sont ajoutés goutte à goutte.A reduction is then made in situ in the liquid phase. 25 ml of formaldehyde (37% by weight in water) are added dropwise over 20 min. After waiting 10 minutes, 10 ml of a solution of KOH (30% by weight) are added dropwise. The catalyst is then filtered and washed until neutrality of the filtrate. The catalyst is then dried in an oven under vacuum overnight (60 ° C, 50-100 mbar). Catalyst C4 contains 2.5% by weight of ruthenium (ICP-EOS). XRD analysis of the catalyst (before testing) did not reveal ruthenium diffraction peaks. EXAMPLE 5 Preparation of a Catalyst C5 (not in accordance with the invention): 2.6% by weight Ru-10 4.3% by weight Re / TiO2 In a 100 ml flask, 5 g of the monometallic catalyst 2.6% by weight Ru / TiO2 (Catalyst C2) are suspended in 20 ml of ultrapure water. An aqueous solution of Re (0.2278 g NH4ReO4 in 10 mL H2O) is added dropwise to the suspension and then stirred for 5 h at room temperature. The catalyst is dried in an oven under vacuum (60 ° C, 50-100 mbar). The solid is then reduced under a stream of hydrogen for 3 h at 450 ° C. When the cell has returned to room temperature, the catalyst is purged with argon then passivated by a flow of 1% O 2 / N 2. The catalyst obtained then contains 2.6% by weight of ruthenium and 4.3% by weight of rhenium. Example 6: Preparation of a Catalyst C6 (not in accordance with the invention): 3% by weight of Pd / TiO 2 In a 500 ml three-necked flask, 10 g of a TiO 2 titanium oxide support of anatase structure (SBET = 95 m2 / g) are suspended in 100 mL of ultrapure water at room temperature under nitrogen flow. A 15 mL aqueous solution containing the metal precursor (0.4702 g K2PdCl4) is added dropwise. Stirring of the reaction medium then continues for 5 hours. Then the temperature is set at 0 ° C by the use of an ice bath. A reduction is then made in situ in the liquid phase. 50 ml of formaldehyde (37% by weight in water) are added dropwise for 20 minutes. After waiting 10 minutes, 20 ml of a solution of KOH (30% by weight) are added dropwise.
Le catalyseur est ensuite filtré et lavé jusqu'à atteindre la neutralité du filtrat. Le catalyseur est ensuite séché à l'étuve sous vide pendant une nuit (60°C, 50-100 mbar). Le catalyseur C6 obtenu contient alors 3 % en poids de palladium. L'analyse par DRX du catalyseur a permis de déterminer une taille de cristallite de 4 nm.The catalyst is then filtered and washed until neutrality of the filtrate. The catalyst is then dried in an oven under vacuum overnight (60 ° C, 50-100 mbar). The catalyst C6 obtained then contains 3% by weight of palladium. The XRD analysis of the catalyst made it possible to determine a crystallite size of 4 nm.
Exemple 7 : Transformation d'une solution contenant de l'acide lévulinique mettant en oeuvre les catalyseurs préparés dans les exemples 1 à 6 Une solution aqueuse de 150 mL à 5% en poids d'acide lévulinique (50 grl soit 430 mmol.L-1) est préparée. Elle est introduite à température ambiante dans la cuve avec 1 g de catalyseur sous forme de poudre. L'autoclave est purgé trois fois avec 6 MPa d'argon, puis chauffé jusqu'à la température de 160°C sous une pression de 0,2 MPa d'argon. Enfin, la pression d'H2 choisie est ajustée à 15 MPa ce qui constitue le temps 0 de notre test catalytique. L'agitation est alors fixée à 1000 tr/min et des prélèvements sont effectués à intervalles réguliers. A la fin de la réaction (30 heures), le réacteur est refroidi à température ambiante grâce à un bain d'eau froide. Les produits obtenus et leur mode d'analyse : En sortie de réacteur, les produits de la réaction sont analysés selon plusieurs 20 techniques. Les produits de la réaction contenus dans la phase liquide sont analysés par chromatographie en phase gazeuse (CPG Shimadzu, colonne ZB-FFAP, détecteur FID) et par chromatographie liquide à haute performance (CLHP, ICE-Coregel 107H o 7,8 mm x 300 mm, détecteur UV, RID). Les produits analysés par ces deux techniques contiennent les 25 familles suivantes : - 2-butanol, gamma-valérolactone, méthyltétrahydrofurane, 2-propanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, acide lévulinique, 1,4-pentanediol, acide pentanoïque, acide butyrique, angélica-lactone La somme du carbone contenu dans les produits de réaction solubles dans l'eau est 30 déterminée par l'analyse COT (Carbone Organique Total). Le carbone organique total (COT) en solution a été mesuré sur les deux analyseurs disponibles au laboratoire Shimadzu TOC-5050A et Shimadzu TOC-VCSH.EXAMPLE 7 Transformation of a Solution Containing Levulinic Acid Employing the Catalysts Prepared in Examples 1 to 6 An aqueous solution of 150 ml at 5% by weight of levulinic acid (50 g, ie 430 mmol) 1) is prepared. It is introduced at room temperature into the tank with 1 g of catalyst in powder form. The autoclave is purged three times with 6 MPa of argon and then heated to a temperature of 160 ° C under a pressure of 0.2 MPa argon. Finally, the chosen H2 pressure is adjusted to 15 MPa, which is the time 0 of our catalytic test. The agitation is then set at 1000 rpm and samples are taken at regular intervals. At the end of the reaction (30 hours), the reactor is cooled to room temperature by means of a cold water bath. The products obtained and their mode of analysis: At the outlet of the reactor, the reaction products are analyzed according to several techniques. The reaction products contained in the liquid phase are analyzed by gas chromatography (Shimadzu GC, ZB-FFAP column, FID detector) and by high performance liquid chromatography (HPLC, ICE-Coregel 107H o 7.8 mm × 300 mm, UV detector, RID). The products analyzed by these two techniques contain the following 25 families: 2-butanol, gamma-valerolactone, methyltetrahydrofuran, 2-propanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, levulinic acid, 1.4 pentanediol, pentanoic acid, butyric acid, angelica-lactone The sum of the carbon contained in the water-soluble reaction products is determined by TOC analysis (Total Organic Carbon). Total organic carbon (TOC) in solution was measured on the two analyzers available at Shimadzu TOC-5050A and Shimadzu TOC-VCSH.
Conversion, sélectivité et rendement La conversion de l'acide lévulinique à un instant t est calculée selon la formule suivante : Conversion acide lévulinique (t) = (C acide lévulinique (initial) - C acide lévulinique (t)) / C acide lévulinique charge Avec : - C acide lévulinique (initial) = concentration molaire d'acide lévulinique initiale (mol.L-1) - C acide lévulinique (t) = concentration molaire d'acide lévulinique à t (mol.L-1) L'efficacité d'un catalyseur pour la réaction de transformation de l'acide lévulinique s'exprime 10 en sélectivités et rendements des différentes produits obtenus, soit en particulier : gammavalérolactone (GVL), 1,4-pentanediol (PDO) et le méthyl tétrahydrofurane (MTHF) Le rendement molaire en composé Ci (Rdt (Ci) et la sélectivité en composé Ci (Si) sont définis comme suit : Rdt (Ci) = Si * Conversion (acide lévulinique) 15 Si = [Ci] / Zj Cj Avec Ci : concentration en composé i (mol.L-1) La conversion étant égale à 100%, le rendement et la sélectivité se confondent. Les résultats obtenus sont regroupés dans le Tableau 1. On notera qu'à 160°C, la transformation d'acide lévulinique est totale de sorte que le rendement est égal à la 20 sélectivité.Conversion, selectivity and yield The conversion of levulinic acid at a time t is calculated according to the following formula: Levulinic acid conversion (t) = (C levulinic acid (initial) - C levulinic acid (t)) / C levulinic acid charge With: - C levulinic acid (initial) = molar concentration of initial levulinic acid (mol.L-1) - C levulinic acid (t) = molar concentration of levulinic acid at t (mol.L-1) Efficacy a catalyst for the levulinic acid conversion reaction is expressed in selectivities and yields of the various products obtained, in particular: gammavalterolactone (GVL), 1,4-pentanediol (PDO) and methyl tetrahydrofuran (MTHF). ) The molar yield of compound Ci (Rdt (Ci) and the selectivity of compound Ci (Si) are defined as follows: Rdt (Ci) = Si * Conversion (levulinic acid) Si = [Ci] / Zj Cj With Ci: concentration of compound i (mol.L-1) The conversion being equal to 100%, the Efficiency and selectivity merge. The results obtained are summarized in Table 1. It should be noted that at 160 ° C., the levulinic acid conversion is complete so that the yield is equal to the selectivity.
Tableau 1 : Conversion d'une charge contenant 5% poids d'acide lévulinique par les catalyseurs C1, C2, C3, C4, C5 et C6 au bout de 30h de test, à 160°C, P(H2) = 15 MPa.. Conversion Sélectivité Acide GVL 2-butanol PDO MTHF Gaz Autres lévulinique cyo %mol Sans catalyseur 15 0 0 0 0 nd 1.6 % poids Ru / TiO2 100 3 27 44 2 20 (C1, Exemple 1, conforme) 4 2.6 Ru % poids / TiO2 100 0 61 2 1 36 (C2, Exemple 2, conforme) 0 1.5 Ru % poids / C 100 29 6 28 11 21 (C3, Exemple 3, non conforme) 5 2.5 Ru % poids / ZrO2 100 11 18 40 2 14 15 (C4 Exemple 4, conforme) 2.6 Ru% poids -4.3 Re% poids 100 2 2 90 1 3 2 / TiO2 (C5 Exemple 5, non conforme) 3 Pd% poids / TiO2 100 94 0 1 0 2 (C6 Exemple 6, non conforme) 3 * Réalisé à 140°C On observe également des traces des produits suivants : l'acide pentanoïque, le pentanol, le 5 2-pentanol, le propanol, le méthanol et l'isopropanol . On constate que lorsque le catalyseur C3 (1,5% poids Ru/C, non conforme à l'invention) est mis en oeuvre, on obtient une conversion totale de l'acide lévulinique avec un rendement (sélectivité) en GVL et 1,4- pentanediol produits qui représentent 29% et 28% 10 respectivement. Lors de la conversion, il se forme également du 2-butanol de manière non significative, avec un rendement (sélectivité) de 6%. Lorsque les catalyseurs Cl et C2 (1,6% poids et 2.6% poids Ru / TiO2, conformes à l'invention) sont utilisés, on observe également une conversion totale d'acide lévulinique qui 15 s'accompagne de la production de 2-butanol de 27% et 61% respectivement.Table 1: Conversion of a feedstock containing 5% by weight of levulinic acid by catalysts C1, C2, C3, C4, C5 and C6 after 30 hours of testing, at 160 ° C, P (H2) = 15 MPa. Conversion Selectivity Acid GVL 2-butanol PDO MTHF Gases Other levulinic cyo% mol Without catalyst 15 0 0 0 0 nd 1.6% wt Ru / TiO2 100 3 27 44 2 20 (C1, Example 1, compliant) 4 2.6 Ru% w / w TiO 2 100 0 61 2 1 36 (C2, Example 2, compliant) 0 1.5 Ru% wt / C 100 29 6 28 11 21 (C3, Example 3, non-compliant) 2.5 Ru% wt / ZrO 2 100 11 18 40 2 14 (C4 Example 4, compliant) 2.6 Ru% wt. -4.3 Re wt.% 100 2 2 90 1 3 2 / TiO 2 (C 5 Example 5, non-compliant) 3 wt% wt / TiO 2 100 94 0 1 0 2 (C 6 Example 6 3 ° at 140 ° C. Traces of the following products are also observed: pentanoic acid, pentanol, 2-pentanol, propanol, methanol and isopropanol. It is found that when the catalyst C3 (1.5% by weight Ru / C, not in accordance with the invention) is used, a total conversion of levulinic acid is obtained with a yield (selectivity) of GVL and 1, 4- pentanediol products which represent 29% and 28% respectively. During the conversion, 2-butanol is also formed insignificantly, with a yield (selectivity) of 6%. When the catalysts C1 and C2 (1.6 wt.% And 2.6 wt.% Ru / TiO2, in accordance with the invention) are used, a total conversion of levulinic acid is also observed which is accompanied by the production of 2- butanol by 27% and 61% respectively.
Ainsi l'utilisation d'un catalyseur contenant du ruthénium sur un support oxyde de titane ou oxyde de zirconium permet d'obtenir du 2-butanol, avec un rendement supérieur à 10%. Lorsque le catalyseur C4 est utilisé (2,5% poids Ru / ZrO2, conforme à l'invention), le 5 rendement en 2-butanol est de 18%. Ainsi l'utilisation d'un catalyseur contenant du ruthénium sur un support oxyde de titane ou oxyde de zirconium permettent d'obtenir du 2-butanol, avec un rendement supérieur à 15%.Thus the use of a catalyst containing ruthenium on a titanium oxide or zirconium oxide support makes it possible to obtain 2-butanol with a yield greater than 10%. When the C4 catalyst is used (2.5 wt% Ru / ZrO2 according to the invention), the 2-butanol yield is 18%. Thus, the use of a catalyst containing ruthenium on a titanium oxide or zirconium oxide support makes it possible to obtain 2-butanol with a yield greater than 15%.
10 L'utilisation d'un catalyseur monométallique (3`)/01'd / TiO2) sur un support oxyde de titane conduit à l'obtention de 94% de GVL, pour une conversion totale d'acide lévulinique. Aucune trace de 2-butanol n'est observe. L'utilisation du catalyseur bimétallique C5 (2.,4%poids Ru - 4.6%poids Re / TiO2) conduit à la 15 production de 2% de 2-butanol et de 90% de pentanediol, pour une conversion totale d'acide lévulinique.The use of a monometallic catalyst (3`) / 01'd / TiO2) on a titanium oxide support gives 94% GVL, for a total conversion of levulinic acid. No trace of 2-butanol is observed. The use of the C5 bimetallic catalyst (2..4% by weight Ru - 4.6% by weight Re / TiO2) leads to the production of 2% of 2-butanol and 90% of pentanediol, for a total conversion of levulinic acid. .
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1357364A FR3008970B1 (en) | 2013-07-25 | 2013-07-25 | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ALCOHOLS BY CATALYTIC HYDROGENATION OF LEVULINIC ACID IN ONE STEP |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1357364A FR3008970B1 (en) | 2013-07-25 | 2013-07-25 | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ALCOHOLS BY CATALYTIC HYDROGENATION OF LEVULINIC ACID IN ONE STEP |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3008970A1 true FR3008970A1 (en) | 2015-01-30 |
| FR3008970B1 FR3008970B1 (en) | 2015-08-21 |
Family
ID=49667317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1357364A Expired - Fee Related FR3008970B1 (en) | 2013-07-25 | 2013-07-25 | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ALCOHOLS BY CATALYTIC HYDROGENATION OF LEVULINIC ACID IN ONE STEP |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3008970B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018070523A (en) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | 国立大学法人大阪大学 | Catalyst for one carbon-reduction reaction, and method for producing one carbon-reduction compound using the same |
| CN114524706A (en) * | 2022-02-09 | 2022-05-24 | 中国科学院广州能源研究所 | Method for preparing 2-butanol by catalytic hydrogenation of levulinic acid |
| CN116328795A (en) * | 2021-12-17 | 2023-06-27 | 南京林业大学 | Preparation method of composite carrier supported bimetallic catalyst for catalyzing selective in-situ hydrogenation of carbon-oxygen double bonds |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030055270A1 (en) * | 2001-03-16 | 2003-03-20 | Manzer Leo E. | Production of 5-methylbutyrolactone from levulinic acid |
| WO2010129147A2 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-11 | Bp Corporation North America Inc. | Unit, method, and renewable material |
| WO2011015645A2 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Process for preparing a hydroxyacid or hydroxyester |
-
2013
- 2013-07-25 FR FR1357364A patent/FR3008970B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030055270A1 (en) * | 2001-03-16 | 2003-03-20 | Manzer Leo E. | Production of 5-methylbutyrolactone from levulinic acid |
| WO2010129147A2 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-11 | Bp Corporation North America Inc. | Unit, method, and renewable material |
| WO2011015645A2 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Process for preparing a hydroxyacid or hydroxyester |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MOHAMMAD G. AL-SHAAL ET AL: "Exploring the ruthenium catalysed synthesis of [gamma]-valerolactone in alcohols and utilisation of mild solvent-free reaction conditions", GREEN CHEMISTRY, vol. 14, no. 5, 1 January 2012 (2012-01-01), pages 1260 - 1963, XP055096687, ISSN: 1463-9262, DOI: 10.1039/c2gc16631c * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018070523A (en) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | 国立大学法人大阪大学 | Catalyst for one carbon-reduction reaction, and method for producing one carbon-reduction compound using the same |
| CN116328795A (en) * | 2021-12-17 | 2023-06-27 | 南京林业大学 | Preparation method of composite carrier supported bimetallic catalyst for catalyzing selective in-situ hydrogenation of carbon-oxygen double bonds |
| CN114524706A (en) * | 2022-02-09 | 2022-05-24 | 中国科学院广州能源研究所 | Method for preparing 2-butanol by catalytic hydrogenation of levulinic acid |
| WO2023041091A1 (en) * | 2022-02-09 | 2023-03-23 | 中国科学院广州能源研究所 | Method for preparing 2-butanol by means of catalytic hydrogenation of levulinic acid |
| CN114524706B (en) * | 2022-02-09 | 2023-10-27 | 中国科学院广州能源研究所 | Method for preparing 2-butanol by catalytic hydrogenation of levulinic acid |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3008970B1 (en) | 2015-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | How catalysts and experimental conditions determine the selective hydroconversion of furfural and 5-hydroxymethylfurfural | |
| Derrien et al. | Aerobic oxidation of glucose to glucaric acid under alkaline-free conditions: Au-based bimetallic catalysts and the effect of residues in a hemicellulose hydrolysate | |
| EP2984095B1 (en) | Method for converting lignocellulosic biomasses into mono- or poly-oxygenated molecules | |
| Dietrich et al. | One-pot selective conversion of hemicellulose to xylitol | |
| EP2655302B1 (en) | Process for converting cellulose or lignocellulosic biomass using catalysts based on tin oxide and/or on antimony oxide and on a metal selected from groups 8 to 11 | |
| CA2806941C (en) | Process for converting lignocellulosic or cellulose biomass via solid lewis acid catalysts based on tungsten oxide and on a metal chosen from groups 8 to 11 | |
| Xiao et al. | Two-step conversion of biomass-derived glucose with high concentration over Cu–Cr catalysts | |
| JP2015509088A (en) | Method for preparing 1,6-hexanediol | |
| Bunrit et al. | Photo–thermo-dual catalysis of levulinic acid and levulinate ester to γ-valerolactone | |
| EP3097087B1 (en) | An improved process for the preparation of 2,5-dimethylfuran and furfuryl alcohol over ruthenium supported catalysts | |
| CN104066710A (en) | Process for producing hexamethylenediamine from 5-hydroxymethylfurfural | |
| JP7184132B2 (en) | Alcohol production method | |
| FR3026407A1 (en) | METHOD FOR TRANSFORMING A LOAD COMPRISING A LIGNOCELLULOSIC BIOMASS USING AN ACIDIC HOMOGENEOUS CATALYST IN COMBINATION WITH A HETEROGENEOUS CATALYST COMPRISING A SPECIFIC SUPPORT | |
| FR3008412A1 (en) | PROCESS FOR TRANSFORMING LIGNOCELLULOSIC BIOMASSES TO MONO OR POLY-OXYGENIC MOLECULES | |
| EP3224231B1 (en) | Process for converting cellulose or lignocellulosic biomass using stable non-zeolite solid lewis acids based on tin or antimony alone or as a mixture | |
| Du et al. | Xylitol Production from Xylose by Catalytic Hydrogenation over an Efficient Cu–Ni/SiO2 Bimetallic Catalyst | |
| CN107353269B (en) | A method for xylose conversion with controlled product selectivity via a two-phase reaction system | |
| JP7794195B2 (en) | Method for producing a furan derivative containing 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), a furan derivative, a solution containing the furan derivative, and a method for producing furandicarboxylic acid or a furandicarboxylic acid ester | |
| FR3008970A1 (en) | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ALCOHOLS BY CATALYTIC HYDROGENATION OF LEVULINIC ACID IN ONE STEP | |
| FR3020061A1 (en) | METHOD FOR TRANSFORMING A LOAD COMPRISING A LIGNOCELLULOSIC BIOMASS USING A HOMOGENEOUS CATALYST IN COMBINATION WITH A HETEROGENEOUS CATALYST COMPRISING A SPECIFIC SUPPORT | |
| FR3037951A1 (en) | NEW PROCESS FOR TRANSFORMING SUGARS AND SUGAR ALCOHOLS IN MONO- AND POLYOXYGEN COMPOUNDS IN THE PRESENCE OF A HETEROGENEOUS CATALYST | |
| FR3020062A1 (en) | METHOD FOR TRANSFORMING A LOAD COMPRISING A LIGNOCELLULOSIC BIOMASS USING A HOMOGENEOUS CATALYST COMPRISING A LANTHANIDE IN COMBINATION WITH A HETEROGENEOUS CATALYST | |
| FR2991318A1 (en) | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SHORT ALCOHOLS IN THE PRESENCE OF A CATALYST BASED ON TUNGSTEN ALUMINA | |
| FR2991336A1 (en) | PROCESS FOR THE TRANSFORMATION OF AQUEOUS POLYOLS IN THE PRESENCE OF A CATALYST BASED ON TUNGANE OXIDE | |
| WO2025261762A1 (en) | Method for the hydrogenation of olefins contained in a middle-distillate-type olefinic feedstock in the presence of a nickel-copper catalyst |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20220305 |