CN102282116B - 通过烯烃水合制备低级醇的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种经由利用离子交换树脂催化剂进行的非均相反应萃取使C2-C5烯烃水合至对应醇的改进的方法。所述改进基于结构化催化填料的应用、用于提高总的醇产率的在多凝相中的同时产物萃取、以及简单的产物纯化程序。
Description
本发明涉及通过使用结构化的催化剂经由非均相酸催化的烯烃水合制备低级醇，优选在同时萃取下进行。特别是涉及一种通过丙烯与水的催化反应制备异丙醇(IPA)的改进的方法。
现有技术描述
通过利用酸作为催化剂的烯烃水合是本领域熟知的。早期的工业过程基于无机酸，例如以液态应用的高浓度或低浓度的硫酸(US 4,471,142)。腐蚀问题、酸的再浓缩、高的能量需求和环境问题导致更现代的技术和非均相催化剂例如固体酸催化剂的利用。DE 1042561 A1教导了作为基于负载于无机多孔载体上的磷酸的负载催化剂液体酸，US 3,996,298教导了杂多酸，US 1,395,65教导了沸石，DE 2147740 A1教导了离子交换树脂。
使用离子交换树脂的烯烃水合方法通常在60～200巴的压力下和120～180℃的温度下操作。当使用树脂时，优选现代的耐热树脂例如Amberlyst 70(Rohm and Haas)，例如EP 1,574,252 A1中公开的那些。
离子交换树脂催化剂通常随机布置在连续操作的管式反应器的段上。由于丙烯和水的非常有限的混溶性，这两种组分以分离相的形式通过催化剂床(T.W.Leland等人，Ind.Eng.Chem.1955(6)，1265-1271页)。这种固定床反应器可以以并流上流操作，如US 4,760,203教导的那样，或者以下流操作，如DE 2,147,740所公开的。树脂通常以直径为0.5～1.0mm的珠的形式使用。珠随机填充在段上。这种随机填充的一个实例描述于US4,831,197。
烯烃水合是消耗水作为反应物的可逆放热反应。然而，许多现有方法使用附加的水来散热。因此，水/烯烃的摩尔进料比通常为10～20∶1，US4,340,769中描述了其一个用于IPA的实例。US 4,340,769的工艺布局的优势在于高的烯烃转化率，但是产物醇IPA作为稀释的水溶液离开反应器，其浓度为5～15wt％。为回收纯的IPA，需要昂贵的蒸馏工艺。
本发明的目的
烯烃水合特别是当涉及高的压力和温度时需要大机械强度的离子交换树脂催化剂。已经发现许多离子交换树脂催化剂由于在高的质量流速度时导致的高压降而变形。因此，本发明的一个目的是提供用于烯烃水合的适合的催化剂布置。本发明的另一目的是提供通过在结构化的填料中布置酸性催化剂用于烯烃水合的新方法。
发明内容
本发明限定于独立权利要求中。优选实施方案为从属权利要求的主题或以下描述。
本发明涉及一种连续制备具有2～5个碳原子、优选具有3～5个碳原子、最优选具有3或4个碳原子的低级脂肪醇的方法，其通过在水和固定的强酸结构化的催化剂的存在下，优选在80～220℃、特别是在130～190℃的温度下，以及约40～200巴、特别是在60～120巴的压力下，使具有2～5个碳原子，优选具有3～5个碳原子，最优选具有3或4个碳原子的低级脂族烯烃进行催化水合来制备。优选直链烯烃作为进料。优选烯烃、水和醇在反应期间在液态中均是主要成分(以重量计)。需要升高的压力以保持所有组分为凝聚态、液体和/或超临界的，其中烯烃例如丙烯和水显示出大的混溶性区。由于酸性树脂的亲水行为，所以催化剂表面总是被水良好地润湿，即使在低的持水率下也是如此。这需要高的压力以将烯烃溶于水中并将烯烃转移至催化剂的活性位点。
起因于催化剂特别是催化剂珠的布置，与醇的形成同时发生有效的萃取。结果，如现有技术工艺中那样，醇的回收可通过处理有机相而非水相来进行。产物醇的同时萃取超过化学平衡限制并改善选择性。
结构化催化剂为使得能够产生用于在上述非均相反应萃取工艺中分配和混合两个几乎不混溶液体的高传质和高界面面积的催化剂。通过任何种类的催化剂颗粒包裹方法并使包裹后的催化剂成形为流体动力学有利的布置，可以获得结构化填料。
原则上，用于本发明的反应萃取工艺中的结构化催化剂可以是反应性蒸馏工艺中已知的那些。在多相反应萃取工艺中，结构化催化剂确保两种液相之间的传质。此外，结构化催化剂可以安装于反应器中，以避免死体积和液体流的旁路通过，从而得到较高的催化剂效率。
本发明与常规均相液-液萃取工艺(其中使用溶于至少一种液相中的处于溶解状态的催化剂或液体催化剂)的不同在于，催化剂为固定的固体并且在这种催化剂的存在下进行液-液萃取。这种工艺可称为非均相反应萃取工艺。
根据依照本发明工艺的一个实施方案，酸性催化剂以a)结构化催化填料的形式固定。
根据上述实施方案的一种优选形式，优选尺寸为约0.5～5mm直径的颗粒/珠形式的催化剂锁闭于多个可渗透液体并且成形的容器，其确保反应器内良好的液体分布和混合。
结构化催化填料的一个适合的实例为市售催化剂Sulzer ChemtechKatapak，其由形成填充有催化剂的袋的丝网组成。催化剂为颗粒形式。可渗透液体的丝网袋为折皱的，由此使得网成形为几何形状。这确保良好的流体分布和混合。结构化填料由其中埋入酸催化剂并因此固定于“袋”中的金属丝网的层组成。
另一实例为CDTECH公司所市售的。不是使用线玻璃纤维布来包封颗粒催化剂，而是缝入袋中。所述袋填充有催化剂颗粒。在US 4,242,530中，更详细地描述了这种催化剂布置。现在，该技术由CDTECH公司使用。所述催化剂布置由布置在多个布带中的袋中的树脂珠组成。通过捻带和将网针织在一起以使该带通过不锈钢丝针织成的开口网支撑在反应器中。针织的不锈钢网允许通过两相流。通过盘绕所述布置，形成可引入反应器内部托盘的捆。结构化催化剂的另一实例由可渗透蒸气的板组成，在所述板之间的空间中包含催化剂。
另一方法是使催化剂成形为整体式本体以形成
b)浸渍或涂覆有酸性催化剂的整体式式载体。
催化剂的该布局在汽车的废气处理催化剂领域中是已知的。整体式优选具有并行通道，由此所述通道不一定互连。通过利用酸性材料浸渍这种整体式，可获得用于烯烃水合的非常适合的结构。此外，汽车废气催化剂中公知的形状为蜂窝状或其它并行通道结构的整体式结构化催化剂是适合的。
c)作为织造或非织造织物的一部分的酸性纤维
催化剂的所述结构可通过使催化剂成形为作为织造或非织造织物的一部分的的酸性纤维来形成。Yoshioka T.，Bull.Chem.Soc.Japan 56，(1983)，3726-3729和Yoshioka T.，Bull.Chem.Soc.Japan 58，(1985)26182625中对此进行了解释。离子交换纤维的制造是本领域技术人员熟知的，参见例如M.Lewin等人，″High Technology Fibers″Part B，Handbook of Fiber Science and Technology，Volume 111，Marcel Dekker，Inc.，New York，1989；U.S.Pat.No.3,055,729和U.S.Pat.No.2,933,460，通过引用将其并入本文。
尤其是当纤维成形为三维结构时，材料例如FIBAN-纤维(如US5,552,056 A中所述)可以适用于烯烃水合的非均相反应萃取。可以通过织造、针织、钩编、breading、缝合、打结、捻成绳，作为非织造织物、作为毡或任何其它允许设计具有良好的传热和传质性能以及高的界面面积的纤维3维结构的方法，来实现这种成为结构化装置的成形。
d)在线或丝上排列的催化元件
将在线或丝上排列的催化元件为纤维、绳、线或任何种类的丝上的穿孔催化剂颗粒，像珠宝中的珍珠项链，并通过织造、捻、弯曲、编织、针织、打结或钩编将该珍珠绳盘绕为更大结构。另一方法可以是将珍珠缝合到布上并使得覆盖有珍珠的布成形为三维结构。
e)由泡沫或海绵形成的催化元件
与b)不同，泡沫和海绵为具有随机开孔的通道结构的多孔固体材料。此外，为了良好的液体分布和混合，可在海绵或泡沫中切出直线或波状种类的间隙、缝。
对于多孔结构，海绵和泡沫如同像和镜像。例如，泡沫通过在聚合物混合物中的气体膨胀来制备。如果这种多孔聚合物填充有无机浆料并将聚合物烧掉，那么结果为无机烧结材料的海绵。
近年来，已经证明泡沫或海绵适用于多相工艺。US 4,985,468和US6,855,739中给出了如何制备这种材料的实例。有益的是引入间隙、或凹槽等以引导流体通过海绵/泡沫和/或在这种材料的表面区域上分配液体以有助于传质和传热。
上述固定催化剂确保烯烃和水相之间优异的传质，烯烃和水相在反应条件下形成两种几乎不混溶的液相。由气-液工艺中已知的泰勒流动状态也可用于当前的液-液工艺。
结构化催化剂可分散于反应器中，避免死体积和使待接触的两种液体旁路通过。由反应蒸馏工艺已知的许多不同种类的结构催化剂可以用于本发明的工艺中。
对于结构化催化填料的更多的定义和布局，可参见K.Pangarkar等人，Ind.Eng.Chem.Res.2008，47，3720-3751页。该文中公开的装置此处作为本申请的参比。
可适用于根据本发明工艺的一些特别优选的催化剂设计描述于WO90/02603中。根据WO 90/02603的结构化催化填料包括：多个层，在所述层之间具有流动通道用于反应物的流动，其中所述层具有在其间限定间隙的壁；以及在所述层的各间隙中的催化剂材料，其中所述壁由可透过反应物但是不能透过催化剂材料的材料制成，以允许在所述间隙内的反应物的催化反应。所述装置还包括将所述层彼此间隔开和限定所述流动通道的多个引导元件。所述引导元件优选由褶皱板和/或棒元件制成。引导元件可设置为相对于各层的纵轴具有角度。所述层可由丝布和针织的丝织物制成，以及由材料例如金属、玻璃和塑料制成。
反应器的布局可包括：外壳，具有用于反应物的进入空间和用于排出反应物和产物的排出空间；将所述空间彼此连接的多个管；多个装置，设置于各管中用于其中的催化反应，各所述装置包括多个层，相对设置为在用于反应物的所述层之间具有流动通路，各所述层在其中限定有间隙；和在所述层的各间隙中的催化剂材料，各所述层由可透过反应物并且不可透过所述催化剂材料的材料制成，以允许在各间隙中的催化反应；在所述外壳中的管连接，用于供给传热介质至所述管周围的热交换空间；以及在所述外壳中的管连接，用于将所述介质从所述热交换空间中移出。
结构化催化剂的其它适合的布局描述于EP 0,428,265 A1，US4,242,530，US 4,439,350，DE 1904144 A1，US 4,296,050和EP 0130745 A2，EP 0664732，DE 10012615，US 3,965,039和US 4,012,456，DE 1569537，CH422306和CH 437249。
结构化填料称为形成含催化剂的袋的三维结构。特别优选用于本申请要求保护工艺的是不锈钢丝网填料，例如Sulzer Chemtech Katapak和捆填料，由CDTECH提供。
所述催化剂为酸性固体材料例如离子交换树脂、由离子交换树脂和多孔载体材料制成的复合材料、杂多酸、浸渍有强无机酸的载体、沸石或任何在本发明工艺的工艺条件下稳定的酸性材料。当应用于结构化催化填料中时，全部催化剂优选为颗粒形式。
本发明的一个优选方面是应用填充有离子交换树脂催化剂的结构化填料。因此，市售离子交换树脂催化剂的适用性甚至扩展到耐受较小机械应力的聚合物(脆性的或软的，凝胶型或大网状的)。结构化填料使湿的催化剂通气以避免形成烯烃流无法透过的催化剂大块。结构化填料的该性能与水的优良润湿的组合产生高的界面表面积并由此提高传质。此外，烯烃良好分布在整个结构化催化填料中，有效地透过湿的催化剂。
当利用结构化金属填料时，径向传热得到改进。反应物和催化剂的良好限定的分布保证了均匀的产热，避免了过热催化剂的集块。这也防止了丙烯的低聚。因此，催化剂受热和化学侵蚀较少，使得其寿命得到延长。
此外，结构化填料通过将催化剂在反应器内间隔开使得每反应器体积的产热率降低。丙烯水合形成IPA的反应热51.4kJ/摩尔是适度的，产生的热量可通过公知的程序除去，例如，具有交叉换热器或冷却多管反应器的多床绝热反应器。
由于如本文提出的结构化填料的应用，水保持并因此可显著地降低水供给。获得较高的丙烯进料，产生将IPA从催化剂中有效地萃取的有机相。IPA的同时萃取避免不希望的醚的形成并扩大至化学平衡的距离。从这种有机相中回收产物比从通常产生的水相回收更容易实现。离开反应器出口的水相通过倾析与有机相分离并可再循环到反应器入口。循环物必须利用阴离子交换树脂处理，以俘获可从反应器中的酸性催化剂溶出的酸性离子。
萃取与醇的形成并行并且同时进行。获得的醇优选从存在于结构化填料内部空的空间中流动(flooding)的有机相和含水膜的表面之间构成的相边界上的水相萃取。出口流优选通过异相共沸蒸馏处理。
反应条件优选为使得在反应器中形成多凝相。这通过对反应器施加压力来实现，分别确保水保持为液态以及烯烃保持为液态或超临界状态。
在这种条件下，发现水和烯烃在80～220℃和40～200巴特别是130～190℃和60～120巴的工艺条件下在凝聚状态中几乎不混溶。
总而言之，反应萃取与应用结构化催化填料的组合以及改进的产物回收表现出巨大的工艺强化。根据本发明的一个实施方案，通过在多凝相中同时萃取实现了总化学反应速率的提高。
当利用丙烯作为固定相和水作为向下流过结构化催化填料并将IPA从有机相分离的流动相时，发现了最好的结果。与没有结构化填料的实验设备中的4.79摩尔IPA/升催化剂/小时相比，观察到最大为7.96摩尔IPA/升催化 剂/小时的时空产率(STY)。特别是用于IPA制备的该操作方式的进一步的优势在于低的压降，即使在高流量下也是如此。
以下举例示出如何有利地使用结构化催化填料。结构化填料内的高的有机相持有率和流水相的低载量是改进醇制备的关键因素。此外，压降显著降低使得不再需要如US 4,831,197中推荐的附加的表面活性剂。
然而，此处示出的试验是以逆流流动模式进行的，但是从反应器设计和布局来看，显然并流模式更易于实现。
本发明详述
通过参考附图对本发明进一步进行详述，但是这些附图不应认为是将本发明的范围限于所述实施方案。附图如下所示：
图1：用于评价催化剂的设备的结构；
图2：具有用于烯烃水合的结构化催化填料的在底部具有分离层的实验室塔反应器；
图3：具有用于烯烃水合的结构化催化填料的在顶部具有分离层的实验室塔反应器；
图4：具有交叉换热的多床绝热反应器的方案；
图5：具有换热的多管反应器；和
图6：根据本发明的分离程序的方案。
在图1示出的试验设备中，即使对于常规的树脂催化剂，对于以下给出的表1中所述的表观质量流速(G)，也观察到了出乎意料高的时空产率(STY)。工作压力设定为90巴。
表1：用于IPA制备的无规填料和结构化填料的比较
在下面的实施例中，给出了进一步的结果，显示出通过应用结构化填料与萃取组合使得醇制备改进。实施例分别涉及正丁烯和丙烯水合为2-丁醇(SBA)和异丙醇(IPA)。全部试验在如图2和3示出的配备有结构化催化填料的实验室塔反应器中进行。
实施例1：
使用丁烯作为烯烃来比较不同的流和持留情况。在图2和3中，通过烯烃入口流1和水入口流2对反应器7进料。反应器配备有结构化催化填料(Sulzer Chemtech Katapak)和合适的温度控制。
流3为有机相出口，流4为水相出口。流3的小部分用作吹洗流。循环流5通过泵8移动并与供料流合并为反应器入口流6。标记9标出了有机相和水相之间的相边界层的位置。
研究了四种不同的操作模式：
a)丁烯为固定相，水为流动相。分离层9在催化填料下方，见图2。从水相流4回收SBA。没有循环，流5为零。通过进料1980g/小时的水(流2)，移出1999g/小时的反应产物(流4)。该产物流包含1.16wt％的SBA，实现的STY为0.78摩尔SBA/升催化剂/小时。经由压力控制系统通过流1加入反应丁烯，计算量为约19g/小时。
b)丁烯为固定相，水为流动相。分离层9在催化填料下方，见图2。从有机相流3回收SBA。水相出口流4的大部分通过流5循环。通过进料990g/小时的丁烯(流1)，移出1016g/小时的反应产物(流3)。该产物流包含5.28wt％的SBA，实现的STY为1.81摩尔SBA/升催化剂/小时。经由用于相边界层的液位控制系统通过流2加入反应水，计算量为约26g/小时。
c)水为固定相，丁烯为流动相。
分离层9在催化填料上方，见图3。从水相流4回收SBA。有机相出口流3的大部分通过流5循环。通过进料1010g/小时的水(流2)，移出1017g/小时的反应产物(流4)。该产物流包含0.93wt％的SBA，实现的STY为0.32摩尔SBA/升催化剂/小时。经由压力控制系统通过流1加入反应丁烯，计算量为约7g/小时。
d)水为固定相，丁烯为流动相。分离层9在催化填料上方，见图3。从有机相流3回收SBA。没有循环，流5为零。通过进料500g/小时的丁烯(流1)，移出515g/小时的反应产物(流3)。该产物流包含3.13wt％的SBA，实现的STY为0.54摩尔SBA/升催化剂/小时。经由用于相边界层的液位控制系统通过流2加入反应水，计算量为约15g/小时。
这些操作模式的结果汇总于表2中。
表2用于SBA制备的试验结果
x)经由压力控制系统进料
y)经由用于相边界层的液位控制系统供料
当利用丁烯作为固定相和水作为向下流过结构化催化填料并将SBA从有机相分离的流动相时，实现了最好的结果。与没有结构化填料的实验设备中的1.4摩尔SBA/升催化剂/小时相比，实现了最大为1.8摩尔SBA/升催 化剂/小时的时空产率(STY)。用于SBA制备的该操作模式的进一步的优势在于低的醚形成和避免高流量下的压降问题。
实施例2：
使用丙烯作为烯烃来比较不同的流和持留情况。在图2和3中，通过烯烃入口流1和水入口流2对反应器7供料。反应器配备有结构化催化填料和合适的温度控制。流3为有机相出口，流4为水相出口。流3的小部分用作吹洗流。循环流5通过泵8移动并与供料流合并为反应器入口流6。标记9标出了有机相和水相之间的相边界层的位置。
研究了四种不同的操作模式：
a)丙烯为固定相，水为流动相。分离层9在催化填料下方，见图2。从水相流4回收IPA。没有循环，流5为零。通过进料1981g/小时的水(流2)，移出2110g/小时的反应产物(流4)。该产物流包含9.36wt％的IPA，实现的STY为5.48摩尔IPA/升催化剂/小时。经由压力控制系统通过流1加入反应丙烯，计算量为约129g/小时。
b)丙烯为固定相，水为流动相。分离层9在催化填料下方，见图2。从有机相流3回收IPA。水相出口流4的大部分通过流5循环。通过进料2010g/小时的丙烯(流1)，移出2120g/小时的反应产物(流3)。该产物流包含13.55wt％的IPA，实现的STY为7.96摩尔IPA/升催化剂/小时。经由用于相边界层的液位控制系统通过流2加入反应水，计算量为约110g/小时。
c)水为固定相，丙烯为流动相。分离层9在催化填料上方，见图3。从水相流4回收IPA。有机相出口流3的主要部分通过流5循环。通过进料978g/小时的水(流2)，移出1016g/小时的反应产物(流4)。该产物流包含5.17wt％的IPA，实现的STY为1.62摩尔IPA/升催化剂/小时。经由压力控制系统通过流1加入反应的丙烯，计算量为约38g/小时。
d)水为固定相，丙烯为流动相。分离层9在催化填料上方，见图3。从有机相流3回收IPA。没有循环，流5为零。通过进料980g/小时的丙烯(流1)，移出1022g/小时的反应产物(流3)。该产物流包含9.18wt％的IPA，实现的STY为2.89摩尔IPA/升催化剂/小时。经由用于相边界层的液位控制系统通过流2加入反应水，计算量为约42g/小时。
这些操作模式的结果汇总于表3中。
表3
用于IPA制备的试验结果
x)经由压力控制系统进料
y)经由用于相边界层的液位控制系统进料
通过烯烃水合形成C2-C5醇是放热的。例如，IPA制备的反应热51.4kJ/摩尔是适度的，并且对于更高级醇甚至更低。
例如通过具有交叉换热器或冷却多管反应器的多床绝热反应器可除去产生的热量。图4和5示出了具有两个除热方案的组分的流动方向的简图。并流流动和/或逆流流动也是可能的。具有高的导热性的结构化填料是有益的。
IPA制备中的技术现状是水相的精制。根据本发明的一个实施方案，对有机相进行精制。该概念减少了蒸发大量具有高蒸发热的水所需要的能量消耗。反应器以这种方式操作使得在有机相中水与IPA的摩尔比率总是小于1。这可通过有机相的适合的短停留时间实现，这是由于醇进入有机相中的传质速率高于水并且另外受限于共存的凝相之间的物理平衡。因此，可简化分离单元。可避免目前使用的用于从稀释水相富集醇的常规蒸馏塔并且可取而代之为简单的汽提器以分离未转化的丙烯。
技术现状是使用这种汽提器用于容易地分离包含宽范围沸点组分(T丙烯沸点约225K；T异丙醇沸点约355K；T水沸点约373K，均在1大气压下)的混合物。将来自汽提器的包含IPA的底部流供给至当前使用的IPA纯化单元。图6示出简化分离程序的简图。汽提器可进行操作而无需辅助汽提气。这是由于设想用于分离的混合物中大量(大于60摩尔％)的丙烯。在本发明的一个优选实施方案中，汽提器中的压力水平应接近于大气压条件。顶部流3循环至反应器，同时吹洗流4避免惰性物质在循环流中的累积。
用于图1～6的附图标记的表格
图1
| 1 | 水进料 | 4 | 具有结构化催化填料的实验室塔 |
| 2 | 烯烃进料 | 5 | 相边界层 |
| 3 | 水相出口 |
图2
| 1 | 烯烃进料 | 6 | 合并的水进料和水相循环 |
| 2 | 水进料 | 7 | 具有结构化催化填料的实验室塔 |
| 3 | 有机相出口 | 8 | 循环泵 |
| 4 | 水相出口 | 9 | 相边界层 |
| 5 | 水循环 |
图3
| 1 | 烯烃进料 | 6 | 合并的烯烃进料和有机相循环 |
| 2 | 水进料 | 7 | 具有结构化催化填料的实验室塔 |
| 3 | 有机相出口 | 8 | 循环泵 |
| 4 | 水相出口 | 9 | 相边界层 |
| 5 | 有机循环 |
图4
图5
| 1 | 烯烃进料 | 7 | 来自产物回收的烯烃循环 |
| 2 | 水进料 | 8 | 循环泵 |
| 3 | 有机相出口 | 9 | 冷却介质入口/出口 |
| 4 | 反应器出口 | 10 | 具有结构化催化填料的多管反应器 |
| 5 | 水相循环 | 11 | 倾析器 |
| 6 | 合并的水进料和水相循环 | 12 | 相边界层 |
图6
| 1 | 有机相进料 | 11 | 二异丙基醚/己烷出口 |
| 2 | 底部产物汽提器 | 12 | 减压阀 |
| 3 | 至反应器的烯烃循环 | 13 | 热交换器 |
| 4 | 烯烃吹洗 | 14 | 再沸器 |
| 5 | 纯化的醇共沸蒸馏 | 15 | 泵 |
| 6 | 有机相循环共沸蒸馏 | 16 | 总冷凝器 |
| 7 | 水相循环共沸蒸馏 | 17 | 汽提塔 |
| 8 | 纯化的醇标准蒸馏 | 18 | 共沸蒸馏塔 |
| 9 | 有机相循环的标准蒸馏 | 19 | 标准蒸馏塔 |
| 10 | 水相循环至反应器 | 20 | 倾析器 |
Claims (18)
1.一种通过在80～220℃的温度下、在40～200巴的压力下、在反应器中使一种或更多种具有3或4个碳原子的烯烃、水和酸性催化剂接触的非均相反应萃取，将烯烃水合为醇的方法，其中所述烯烃、所述醇和所述水为凝聚状态、液体状态和／或超临界状态，所述酸性催化剂为离子交换树脂并且被固定并选自以下结构化催化剂中的至少之一：
a)结构化催化填料，其中所述结构化催化剂包括：多个流通通道，其中第一多个通道定向为朝向流动方向具有+20至+60°的角度，第二多个通道具有朝向流动方向为-20至-60°的角度，所述第一通道和所述第二通道提供多个交叉以允许沿多个方向传质；
b)浸渍或涂覆有所述酸性催化剂的具有蜂窝状或其它并行通道结构的整体式载体；
c)作为织造或非织造织物的一部分的酸性纤维；和
d)在线或丝上排列的催化元件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述反应器中，所述水和所述烯烃存在于多凝相中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述烯烃为丙烯，所述醇为异丙醇。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述结构化催化填料包括：多个流通通道、以及可透过烯烃和水但是包封珠形式的所述酸性催化剂的多个笼。
5.根据权利要求1所述的方法，其中使用10∶1～20∶1的烯烃／水体积持留比，并且通过10～60体积％的催化剂载量来维持该持留比。
6.根据权利要求1所述的方法，其中影响所述结构化填料中的持留比的流动条件通过烯烃和水的进料流来控制。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述产物醇通过利用所述烯烃相萃取从所述水相回收。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述水合反应在130～190℃的温度下和60～120巴的压力下下进行。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述结构化酸性催化剂a)至d)由耐腐蚀的金属和／或玻璃制成。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述催化填料与所述反应器中的分离部分结合地使用。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应物的摩尔进料比通过改变进入所述反应器中的进料流来调节，以维持所述水合反应器内的烯烃体积持留为36～86体积％。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应器的出口混合物通过倾析到冷凝的有机相和液体水相中来分离，其中所述水相可循环至所述反应器入口。
13.根据权利要求1所述的方法，其中未转化的烯烃通过在用于醇纯化的共沸蒸馏之前的分离过程从冷凝的有机相回收。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述未转化的烯烃为丙烯，其中所述共沸蒸馏用于异丙醇纯化。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述分离过程为丙烯汽提过程。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述分离过程将气态丙烯与包含异丙醇的所述共沸蒸馏的入口流分离。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述烯烃为固定相，水为流动相。
18.根据权利要求1或8所述的方法，其中当异丙醇为产物时，时空产率高于5摩尔异丙醇/升催化剂/小时，或其中当2-丁醇为产物时，时空产率高于1.8摩尔2-丁醇／升催化剂／小时。
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