一種金屬水熱還原碳水化合物制備1，2-丙二醇的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制備1，2-丙二醇的方法，尤其是涉及一種金屬水熱還原碳水化 合物制備1，2-丙二醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球能源問題的日益凸顯和CO2的過量排放，高效轉(zhuǎn)化可再生的生物質(zhì)資 源為新的清潔能源引起了各國科學(xué)家的廣泛關(guān)注。而作為碳水化合物還原裂解產(chǎn)物的1， 2-丙二醇在化工領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，是一種非常重要的化工原料。其不僅可以作為一種 在合成聚酯或聚醚時(shí)的重要單體，而且還可以用作防凍劑、增塑劑和溶劑。同時(shí)，在食品、藥 物和化妝品上也有很好的應(yīng)用。另外，1，2_丙二醇也可以作為一種很好的清潔燃料，用于替 代日益枯竭且污染嚴(yán)重的石油資源。
[0003] 目前工業(yè)上1，2_丙二醇的生產(chǎn)主要以石油的衍生物作為原料。工業(yè)上主要通過 丙烯的選擇性氧化和水解而得到。而丙烯則主要來源于不可再生的石油資源。并且在生產(chǎn) 過程中能耗高，污染大。所以尋求來源廣泛的、可再生資源來代替化石燃料，并開發(fā)環(huán)境友 好的、綠色環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的新方法制備1，2_丙二醇則顯得尤為重要。而碳水化合物作為自然 界中存在的最多和分布最廣的一類有機(jī)化合物，主要包括葡萄糖、果糖、淀粉和纖維素等。 其不僅來源廣泛，并且是一種可再生資源，能夠源源不斷的被自然界所合成。所以開發(fā)以碳 水化合物為原料高效轉(zhuǎn)化為1，2-丙二醇的方法不僅可以有效的緩解對石油資源的嚴(yán)重依 賴，同時(shí)由于其原料可再生，從而實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。而且以碳水化合物為原料可以 有效的降低以石油為原料對環(huán)境造成的污染，具有很好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種新型高效的金屬水熱還原碳水化合物制備1，2-丙二 醇的方法。該方法轉(zhuǎn)化效率高，產(chǎn)物選擇性好，無需使用復(fù)雜的催化劑，操作簡單，使用水作 溶劑和氫源對環(huán)境污染小，能耗低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。產(chǎn)物1，2_丙二醇是一種重要的中 間化學(xué)品和溶劑，可被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)防凍劑、清潔劑、可生物降解聚酯纖維、塑化劑、制藥 等。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明涉及一種金屬水熱還原碳水化合物制備1，2_丙二醇的方法，所述方法包 括以下步驟：將催化劑、還原劑、碳水化合物按摩爾比為（0.01?0.03) : (1?9) : 1加 入反應(yīng)器中，控制填充率為25?60%，在200?400°C、密封條件下反應(yīng)15?90min，即可 將碳水化合物轉(zhuǎn)化為1，2-丙二醇；所述反應(yīng)壓力為反應(yīng)溫度對應(yīng)的飽和蒸汽壓與反應(yīng)所 產(chǎn)生的氫氣壓力之和。
[0007] 作為優(yōu)選方案，所述碳水化合物選自葡萄糖、果糖、纖維素和淀粉。本發(fā)明中，碳水 化合物來源廣泛，主要為葡萄糖、果糖、纖維素和淀粉等，是一種可再生資源。
[0008] 作為優(yōu)選方案，所述催化劑選自金屬氧化物或碳負(fù)載的過渡金屬。
[0009] 作為優(yōu)選方案，所述催化劑選自Ni203、CuO、Fe304、Fe203、A1203、Pt/C、Ru/C或Pd/ Co
[0010] 作為優(yōu)選方案，所述還原劑為具有還原性的金屬單質(zhì)粉末。
[0011] 作為優(yōu)選方案，所述具有還原性的金屬單質(zhì)粉末選自Mg、Al、Mn、Zn或Fe。
[0012] 作為優(yōu)選方案，所述反應(yīng)壓力為2MPa?30MPa。
[0013] 作為優(yōu)選方案，所述反應(yīng)還包括將反應(yīng)產(chǎn)物過濾等步驟。
[0014] 本發(fā)明的方法所得的產(chǎn)物主要為1，2_丙二醇，同時(shí)伴有少量的乙二醇和丁二醇 生成；通過過濾即可得到純度較高的1，2-丙二醇水溶液。所述過濾具體為采用0. 45 y m的 濾膜進(jìn)行過濾。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0016] (1)本發(fā)明使用碳水化合物作原料制1，2_丙二醇，碳水化合物作為自然界中分布 最廣泛且最重要的一類有機(jī)化合物（來自于自然界廣泛存在的玉米、秸桿、樹木和馬鈴薯 等），來源廣泛，可再生。所以以碳水化合物為原料無需消耗化石能源，可部分緩解如今全球 面臨的能源問題；
[0017] (2)本發(fā)明使用水作反應(yīng)溶劑。用廉價(jià)易得的金屬做還原劑，鈀碳、釕碳或金屬氧 化物作為催化劑，無需制備復(fù)雜的貴金屬催化劑，在水熱條件下將碳水化合物轉(zhuǎn)化成為1， 2-丙二醇這種高附加值有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)清潔高效低耗的轉(zhuǎn)化有機(jī)資源。
[0018] (3)本發(fā)明無需額外通入高純氫氣，極大地降低了反應(yīng)能耗及氫氣運(yùn)輸存儲過程 中的成本，且更加綠色環(huán)保，對環(huán)境造成的污染?。?br>[0019] (4)反應(yīng)產(chǎn)物ZnO可被回收用作其他用途（如被太陽能還原為單質(zhì)Zn)，另外也可 以采用金屬加工過程中產(chǎn)生的廢棄金屬作為還原劑，因此成本更加低廉，具有可貴的經(jīng)濟(jì) 效益；
[0020] (5)產(chǎn)物選擇性高，液相產(chǎn)物主要組成為1，2-丙二醇，通過控制反應(yīng)條件，1，2-丙 二醇產(chǎn)率可達(dá)到33. 3%，易于分離提純。
【附圖說明】
[0021] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：
[0022] 圖1為實(shí)施例1中產(chǎn)物的GC/MS譜圖；
[0023] 圖2為實(shí)施例1中產(chǎn)物的HPLC譜圖；
[0024] 圖3為實(shí)施例2中產(chǎn)物的GC/MS譜圖；
[0025] 圖4為實(shí)施例2中產(chǎn)物的HPLC譜圖；
[0026] 圖5為實(shí)施例3中產(chǎn)物的GC/MS譜圖；
[0027] 圖6為實(shí)施例3中產(chǎn)物的HPLC譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0029]實(shí)施例1
[0030] 本實(shí)施例涉及一種金屬單質(zhì)（Zn粉）和Pd/C水熱轉(zhuǎn)化葡萄糖制備1，2丙二醇的 方法，反應(yīng)方程式如下：
[0031]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種金屬水熱還原碳水化合物制備1，2-丙二醇的方法，其特征在于，所述方法包括 以下步驟：將催化劑、還原劑、碳水化合物按摩爾比為（0.01?0.03) : (1?9) : 1加入 反應(yīng)器中，控制填充率為25?60%，在200?400°C、密封條件下反應(yīng)15?90min，即可將 碳水化合物轉(zhuǎn)化為1，2-丙二醇；所述反應(yīng)的壓力為反應(yīng)溫度對應(yīng)的飽和蒸汽壓與反應(yīng)所 產(chǎn)生的氫氣壓力之和。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬水熱還原碳水化合物制備1，2-丙二醇的方法，其特征在 于，所述碳水化合物選自葡萄糖、果糖、纖維素和淀粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬水熱還原碳水化合物制備1，2-丙二醇的方法，其特征在 于，所述催化劑選自金屬氧化物或碳負(fù)載的過渡金屬。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬水熱還原碳水化合物制備1，2-丙二醇的方法，其特征在 于，所述催化劑選自 Ni203、CuO、Fe304、Fe20 3、A1203、Pt/C、Ru/C 或 Pd/C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬水熱還原碳水化合物制備I，2-丙二醇的方法，其特征在 于，所述還原劑為具有還原性的金屬單質(zhì)粉末。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬水熱還原碳水化合物制備1，2-丙二醇的方法，其特征在 于，所述具有還原性的金屬單質(zhì)粉末選自Mg、Al、Mn、Zn或Fe。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬水熱還原碳水化合物制備1，2-丙二醇的方法，其特征在 于，所述反應(yīng)壓力為2MPa?30MPa。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金屬水熱還原碳水化合物制備1，2-丙二醇的方法；將催化劑、還原劑、碳水化合物按摩爾比為(0.01～0.03)∶(1～9)∶1加入反應(yīng)器中，控制填充率為25～60％，反應(yīng)溫度為200～400℃，反應(yīng)壓力為反應(yīng)溫度對應(yīng)的飽和蒸汽壓與反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氣壓力之和(2MPa～30MPa)，反應(yīng)15～90min，即可將碳水化合物轉(zhuǎn)化為1，2-丙二醇。本發(fā)明的方法具有很好的選擇性，并且所用碳水化合物為自然界廣泛存在的可再生資源，避免了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中大量化石燃料的消耗，和復(fù)雜催化劑的制備。同時(shí)該工藝使用水作為氫源及反應(yīng)溶劑，操作簡單，對環(huán)境污染小，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br>【IPC分類】C07C31-20, C07C29-00
【公開號】CN104557461
【申請?zhí)枴緾N201410854044
【發(fā)明人】金放鳴, 王杰, 姚國棟, 張華 , 霍志保
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日