Конверсія етанолу до н-бутанолу на мідьвмісних каталізаторах з розділенням продуктової суміші
Article presents the results on vapor-phase condensation of ethanol to n-butanol 2СН5ОН = С4Н9ОН + Н2О on the copper-containing catalysts. A sequential two-reactor scheme was applied using the developed supported catalyst...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/130 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Catalysis and petrochemistry |
Institution
Catalysis and petrochemistry| _version_ | 1859471932149202944 |
|---|---|
| author | Varvarin, Anatoliy M. Prudius, Svitlana V. Zinchenko, Oleksii Yu. Levytska, Svitlana I. Shchutskyi, Igor V. Brei, Volodymyr V. |
| author_facet | Varvarin, Anatoliy M. Prudius, Svitlana V. Zinchenko, Oleksii Yu. Levytska, Svitlana I. Shchutskyi, Igor V. Brei, Volodymyr V. |
| author_sort | Varvarin, Anatoliy M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-28T17:23:30Z |
| description | Article presents the results on vapor-phase condensation of ethanol to n-butanol 2СН5ОН = С4Н9ОН + Н2О on the copper-containing catalysts. A sequential two-reactor scheme was applied using the developed supported catalyst for Guerbet reaction in first reactor (245 °C/0.6 MPa) and an industrial           Cu-containing catalyst for hydration of the product mixture in second reactor (160 °C/0.6 MPa). Previously, in 2014, the process was tested by us on a pilot instalation with processing of 4 kg of bioethanol per hour. Now we have developed a new Guerbet-supported catalyst and replaced the hydrogenation catalyst.
The main product is n-butanol, the content of which in the hydrogenated product mixture reaches 19 wt. % at ethanol conversion of 30 % in one pass at a catalyst loading of 12 mmol С2Н5ОН/gcat/h. When the catalyst load is doubled, the butanol content decreases to 11 %, but less impurities are formed.
The process of separating the product mixture was simulated using the Aspen HYSYS v12 program and the material and heat balances of the proposed ethanol → butanol process were calculated. The process flow chart includes a reactor unit and 4 separation sections: preliminary separation, separation of light products (ethyl acetate, methyl ethyl ketone), dehydration of recycled ethanol, and a heavy products separation section operating under vacuum. A total the separation scheme includes 15 distillation columns, which can provide the separation of such commercial products as butanol-1, butanol-2, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, butyl butyrate and 2-ethylhexanol with a purity of 99.9 wt. %. A butanol production installation requires a total steam consumption of 8.4 t/t of ethanol, which is equivalent to 630 Nm3/t of natural gas, and electricity of 171 kWh/t of ethanol. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:23Z |
| format | Article |
| id | oai:katalizorgua:article-130 |
| institution | Catalysis and petrochemistry |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:23Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:katalizorgua:article-1302025-12-28T17:23:30Z Conversion of ethanol to n-butanol over copper-containing catalysts with separating product mixture Конверсія етанолу до н-бутанолу на мідьвмісних каталізаторах з розділенням продуктової суміші Varvarin, Anatoliy M. Prudius, Svitlana V. Zinchenko, Oleksii Yu. Levytska, Svitlana I. Shchutskyi, Igor V. Brei, Volodymyr V. ethanol, butanol, Cu-containing catalysts етанол, н-бутанол, Cu-вмісні каталізатори Article presents the results on vapor-phase condensation of ethanol to n-butanol 2СН5ОН = С4Н9ОН + Н2О on the copper-containing catalysts. A sequential two-reactor scheme was applied using the developed supported catalyst for Guerbet reaction in first reactor (245 °C/0.6 MPa) and an industrial           Cu-containing catalyst for hydration of the product mixture in second reactor (160 °C/0.6 MPa). Previously, in 2014, the process was tested by us on a pilot instalation with processing of 4 kg of bioethanol per hour. Now we have developed a new Guerbet-supported catalyst and replaced the hydrogenation catalyst. The main product is n-butanol, the content of which in the hydrogenated product mixture reaches 19 wt. % at ethanol conversion of 30 % in one pass at a catalyst loading of 12 mmol С2Н5ОН/gcat/h. When the catalyst load is doubled, the butanol content decreases to 11 %, but less impurities are formed. The process of separating the product mixture was simulated using the Aspen HYSYS v12 program and the material and heat balances of the proposed ethanol → butanol process were calculated. The process flow chart includes a reactor unit and 4 separation sections: preliminary separation, separation of light products (ethyl acetate, methyl ethyl ketone), dehydration of recycled ethanol, and a heavy products separation section operating under vacuum. A total the separation scheme includes 15 distillation columns, which can provide the separation of such commercial products as butanol-1, butanol-2, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, butyl butyrate and 2-ethylhexanol with a purity of 99.9 wt. %. A butanol production installation requires a total steam consumption of 8.4 t/t of ethanol, which is equivalent to 630 Nm3/t of natural gas, and electricity of 171 kWh/t of ethanol. В повідомленні представлено результати по парофазній конденсації етанолу до н-бутанолу 2СН5ОН=С4Н9ОН+Н2О на мідьвмісних каталізаторах. Застосовано послідовну двореакторну схему з використанням розробленого нанесеного каталізатора для реакції Гербе в першому реакторі (245 °С/0.6 МПа) і промислового Cu-вмісного каталізатора для гідрування продуктової суміші в другому реакторі (160 °С/0.6 МПа). Раніше, в 2014 році, процес було протестовано нами на пілотній установці з переробкою 5 л біоетанолу за годину. Зараз ми розробили новий нанесений Гербе каталізатор і замінили каталізатор гідрування. Головним продуктом є н-бутанол, вміст якого в гідрованій продуктовій суміші досягає 19 мас. % при конверсії етанолу у 30 % за один прохід при навантаженні на каталізатор у 12 ммоль С2Н5ОН/гкат/год. При підвищення навантаження на каталізатор в два рази, вміст бутанолу зменшується до 11 %, але утворюється менше домішок. Проведено моделювання процесів розділення продуктової суміші з використанням програми Aspen HYSYS v12 та прораховано матеріальні та теплові баланси пропонуємого процесу етанол → бутанол. Блок-схема процесу включає реакторний блок та 4 секції розділення: попередня сепарація, виділення легких продуктів (етилацетат, метилетилкетон), зневоднення рециклового етанолу та секція виділення важких продуктів, яка працює під вакуумом. Сумарно застосовано 15 ректифікаційних колон, які можуть забезпечити виділення таких товарних продуктів, як бутанол-1, бутанол-2, етилацетат, бутилацетат, метилетилкетон, бутилбутират та 2-етилгексанол з чистотою 99.9 мас. %. Установка з виробництва бутанолу потребує сумарну витрату водяної пари 8.4 т/т етанолу, що еквівалентно 630 Нм3/т природнього газу, та електроенергії 171 кВт-год/т етанолу. V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2025-12-08 Article Article application/pdf https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/130 10.15407/kataliz2025.36.076 Catalysis and petrochemistry; No. 36 (2025): Catalysis and petrochemistry; 76-85 Каталіз та нафтохімія; № 36 (2025): Каталіз та нафтохімія; 76-85 2707-5796 2412-4176 10.15407/kataliz2025.36 uk https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/130/114 Copyright (c) 2025 Catalysis and petrochemistry |
| spellingShingle | етанол н-бутанол Cu-вмісні каталізатори Varvarin, Anatoliy M. Prudius, Svitlana V. Zinchenko, Oleksii Yu. Levytska, Svitlana I. Shchutskyi, Igor V. Brei, Volodymyr V. Конверсія етанолу до н-бутанолу на мідьвмісних каталізаторах з розділенням продуктової суміші |
| title | Конверсія етанолу до н-бутанолу на мідьвмісних каталізаторах з розділенням продуктової суміші |
| title_alt | Conversion of ethanol to n-butanol over copper-containing catalysts with separating product mixture |
| title_full | Конверсія етанолу до н-бутанолу на мідьвмісних каталізаторах з розділенням продуктової суміші |
| title_fullStr | Конверсія етанолу до н-бутанолу на мідьвмісних каталізаторах з розділенням продуктової суміші |
| title_full_unstemmed | Конверсія етанолу до н-бутанолу на мідьвмісних каталізаторах з розділенням продуктової суміші |
| title_short | Конверсія етанолу до н-бутанолу на мідьвмісних каталізаторах з розділенням продуктової суміші |
| title_sort | конверсія етанолу до н-бутанолу на мідьвмісних каталізаторах з розділенням продуктової суміші |
| topic | етанол н-бутанол Cu-вмісні каталізатори |
| topic_facet | ethanol butanol Cu-containing catalysts етанол н-бутанол Cu-вмісні каталізатори |
| url | https://kataliz.org.ua/index.php/journal/article/view/130 |
| work_keys_str_mv | AT varvarinanatoliym conversionofethanoltonbutanolovercoppercontainingcatalystswithseparatingproductmixture AT prudiussvitlanav conversionofethanoltonbutanolovercoppercontainingcatalystswithseparatingproductmixture AT zinchenkooleksiiyu conversionofethanoltonbutanolovercoppercontainingcatalystswithseparatingproductmixture AT levytskasvitlanai conversionofethanoltonbutanolovercoppercontainingcatalystswithseparatingproductmixture AT shchutskyiigorv conversionofethanoltonbutanolovercoppercontainingcatalystswithseparatingproductmixture AT breivolodymyrv conversionofethanoltonbutanolovercoppercontainingcatalystswithseparatingproductmixture AT varvarinanatoliym konversíâetanoludonbutanolunamídʹvmísnihkatalízatorahzrozdílennâmproduktovoísumíší AT prudiussvitlanav konversíâetanoludonbutanolunamídʹvmísnihkatalízatorahzrozdílennâmproduktovoísumíší AT zinchenkooleksiiyu konversíâetanoludonbutanolunamídʹvmísnihkatalízatorahzrozdílennâmproduktovoísumíší AT levytskasvitlanai konversíâetanoludonbutanolunamídʹvmísnihkatalízatorahzrozdílennâmproduktovoísumíší AT shchutskyiigorv konversíâetanoludonbutanolunamídʹvmísnihkatalízatorahzrozdílennâmproduktovoísumíší AT breivolodymyrv konversíâetanoludonbutanolunamídʹvmísnihkatalízatorahzrozdílennâmproduktovoísumíší |