一种葡萄糖氢解制备多元醇的方法技术

技术编号:11072428 阅读:97 留言:0更新日期:2015-02-25 11:44
本发明专利技术公开了一种葡萄糖氢解制备多元醇的方法,包括如下步骤:在催化剂作用下采用高压连续流通反应器进行葡萄糖催化氢解反应,得到混合多元醇产物。本发明专利技术的方法操作简单,对设备要求小,成本低,生产效率高且利于工业化应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种葡萄糖氢解制备多元醇的方法
技术介绍
当前,利用生物质(例如葡萄糖)进行氢解转化的文献以及专利有很多,通常反应为多步,葡萄糖先转化为糖醇然后再氢解,使得工艺流程复杂。例如,中国专利200610068869.5公开了“一种生产乙二醇的新工艺,其包括DX值葡萄糖浆的制备、氢化反应、山梨醇溶液的精制、山梨醇的氢解、多元醇混合物的精制和分离。”再例如:中国专利200510008652.0公开了一种由山梨醇水相裂解生产C2-4二元醇和多元醇的方法,该方法使用的山梨醇可由葡萄糖加氢而制得。另外,在有些氢解反应的过程中还必须加入促进剂,对设备造成腐蚀,生产成本高。而且,利用生物质(例如葡萄糖)进行氢解转化的反应大多数采用的是贵金属催化剂,使该工艺的催化剂投资比较大。使用的生物质原料浓度较低,经济效益不高。例如:中国专利200480026228.2公开了“一种糖原料在催化剂存在下氢解的方法”,该方法是“其中糖原料包含一种或多种多羟基化合物,所述催化剂包含:(a)钌或锇;和(b)有机膦;其中,氢解在存在水和温度大于150℃的条件下进行。”再者,现有生物质(例如葡萄糖)进行氢解转化使用间歇釜进行氢解,难以进行连续操作,生产效率低下。例如,中国专利申请200710038143.1公开了“一种用葡萄糖醇制备树脂二元醇的方法”,该方法是在间歇式高压反应釜中进行葡萄糖醇加氢催化。综上,现有技术中,葡萄糖氢解的方法具有步骤多、催化剂昂贵或生产效率低等缺陷。这些缺陷限制了葡萄糖氢解制备低碳多元醇的应用和工业化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种葡萄糖氢解制备多元醇的方法,该方法操作简单,对设备要求小,成本低,生产效率高且利于工业化应用。为解决上述第一个技术问题,本专利技术一种葡萄糖氢解制备多元醇的方法,包括如下步骤:在催化剂作用下采用高压连续流通反应器进行葡萄糖催化氢解反应,得到混合多元醇产物。所述的多元醇为C2-C6的多羟基化合物;该C2-C6的多羟基化合物包括山梨醇、木糖醇、赤藓糖醇、甘露醇、甘油、丙二醇和/或乙二醇。其中木糖醇和赤藓糖醇选择性远低于丙二醇和乙二醇。丙三醇以及丁二醇的产率介于两者之间。其中丙二醇以1,2-丙二醇的选择性占绝对优势。1,2,4-丁三醇、5-羟甲基糠醛以及1,5-戊二醇亦有少量生成,摩尔选择性均不超过2%。传统的多元醇制备原料多源于石油和天然气等化石资源。此反应不仅仅可以利用工业葡萄糖为原料,还可以使用发酵工业,如造酒业等,富含的多元醇、醛、酸的副产物甚至废料。可有效利用生物质,并可大大提高经济效益。总之,生成的多元醇以乙二醇、丙二醇、丁二醇为主,山梨醇摩尔选择性低于20%,1,2,4-丁三醇、HMF以及糠醛摩尔选择性5%以下。优选地,所述高压连续流通反应器是固定床反应器或旋转填充床反应器。优选地,在固定床反应器中,将葡萄糖水溶液连续经过固定的催化剂床层发生氢解反应。优选地,在固定床反应器中,反应为涓流床模式,通过重力的作用使葡萄糖水溶液经过催化剂床层,产物也通过重力脱离催化剂床层;优选地,使用石英棉等将固体催化剂进行固定;此方法相比于传统生物质加氢使用的间歇釜反应具有更良好的连续性和操作性。优选地,反应温度120-280℃,反应压力为1-100MPa,氢气空速为0.43kg·(h·kgcat)-1,葡萄糖水溶液液体空速为0.1-2.4kg·(min·kgcat)-1。更优选地,反应温度150-220℃,反应压力为1-20MPa,氢气空速为0.43kg·(h·kgcat)-1,葡萄糖水溶液液体空速为0.1-1.0kg·(min·kgcat)-1。最优选地,反应温度200-210℃,反应压力为3-10MPa,氢气空速为0.43kg·(h·kgcat)-1,葡萄糖水溶液液体空速为0.1-0.5kg·(min·kgcat)-1。优选地,在旋转填充床反应器中,葡萄糖水溶液连续经过旋转的催化剂床层发生氢解反应。在旋转床反应中,由于原料进入反应器后通过旋转成为更细小的液滴,从而与催化剂床层的接触效果增加,而且由离心力将其脱离催化剂,大大增加了传质效率。超重力反应器在运行过程中使得反应的停留时间有数量级的减少,但是同时气相(氢气)溶解到反应的液相中的比例大大增加了,从而促进的加氢断链反应的进行;而且通过调整超重力水平,可以在停留时间和传质速率之间存在一段效果最佳的选择;超重力反应器可以选用立式和卧式两种。优选地,反应温度120-280℃,反应压力为1-100MPa,超重力水平为2-300g,氢气空速为0.43kg·(h·kgcat)-1,葡萄糖水溶液液体空速为0.1-2.4kg·(min·kgcat)-1。本专利技术中在原料浓度较低时可以采取较高一些的反应温度,在120℃以上即可反应,优先温度在180℃-240℃之间。在葡萄糖溶液质量浓度为2%时,反应温度可以在210℃以上,而且在此条件下,副产物的种类和摩尔比都将减少,丁二醇的比例将增加。在较高葡萄糖浓度下,丁二醇主要为1,2-丁二醇。在较低葡萄糖浓度下,三种丁二醇均有生成,且1,3-丁二醇和1,2-丁二醇较多。可以选择任何合适的反应压力,对于本专利技术压力优选0.5-20MPa之间。更优选地,反应温度150-220℃,反应压力为1-20MPa,超重力水平为20-250g,氢气空速为0.43kg·(h·kgcat)-1,葡萄糖水溶液液体空速为0.05-2.4kg·(min·kgcat)-1。最优选地,反应温度200-210℃,反应压力为3-10MPa,超重力水平为150-200g,氢气空速为0.43kg·(h·kgcat)-1,葡萄糖水溶液液体空速为0.05-1kg·(min·kgcat)-1。优选地,葡萄糖水溶液是以水做溶剂,不加入任何酸碱促进剂,葡萄糖在溶液中的重量百分比为1-40%,更优选地,葡萄糖在溶液中的重量百分比为1-20%。此反应过程为气液固三相反应,原料葡萄糖溶解于水中,相对于二甲基亚砜、戊内酯等溶剂节约成本且具有高溶解度,质量浓度选择在40%以下,可以避免葡萄糖原料在反应器内结焦等问题。另外,不加入任何的碱性促进剂,对设备的损伤也降到最低,不易在管道内存留。氢气和原料葡萄糖溶液连续进料,葡萄糖原料通过液相高压泵送入反应器内。优选地,所述催化剂为20-40目的固体颗粒。优选地,所述催化剂包括Mo、W、Ru、Co、Al、Zr、Ni中的一本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种葡萄糖氢解制备多元醇的方法,其特征在于,包括如下步骤: 在催化剂作用下采用高压连续流通反应器进行葡萄糖一步催化氢解反应,直接得到混合多元醇产物。

【技术特征摘要】
1.一种葡萄糖氢解制备多元醇的方法,其特征在于,包括如下步骤: 
在催化剂作用下采用高压连续流通反应器进行葡萄糖一步催化氢解反应,直接得到混合多元醇产物。 
2.根据权利要求1所述的葡萄糖氢解制备多元醇的方法,其特征在于:优选地,所述的多元醇包括乙二醇、丙二醇和丁二醇;且产物中山梨醇含量低于20%,羟甲基糠醛以及糠醛的含量低于5%。 
3.根据权利要求1所述的葡萄糖氢解制备多元醇的方法,其特征在于:优选地,所述高压连续流通反应器是固定床反应器或旋转填充床反应器。 
4.根据权利要求3所述的葡萄糖氢解制备多元醇的方法,其特征在于:优选地,在固定床反应器中,将葡萄糖水溶液连续经过固定的催化剂床层发生氢解反应。 
5.根据权利要求4所述的葡萄糖氢解制备多元醇的方法,其特征在于:优选地,反应温度120-280℃,反应压力为1-100MPa,氢气空速为0.43kg·(h·kgcat)-1,葡萄糖水溶液液体空速为0.1-2.4kg·(min·kgcat) -1; 
更优选地,反应温度150-220℃,反应压力为1-20MPa,氢气空速为0.43kg·(h·kgcat)-1,葡萄糖水溶液液体空速为0.1-1.0kg·(min·kgcat) -1; 
最优选地,反应温度200-210℃,反应压力为3-10MPa,氢气空速为0.43kg·(h·kgcat)-1,葡萄糖水溶液液体空速为0.1-0.5kg·(min·kgcat) -1。 
6.根据权利要求3所述的葡萄糖氢解制备多元醇的方法,其特征在于:优选地,在旋转填充床反应器中,将葡萄糖水溶液连续经过旋转的催化剂床层发生氢解反应。 
7.根据权利要求6所述的葡萄糖氢解制备多元醇的方法,其特征在于:优选地,反应温度120-280℃,反应压力为1-100MPa,超重力水平为2-300g,氢气空速为0.43kg·(h·kgcat)-1,葡萄糖水溶液液体空速为0.1-2.4kg·(min·kgcat)-1; 
更优选地,反应温度150-220℃,反应压力为1-20MPa,超重力水平为20-250g,氢气空速为0.43kg·(h·kgcat)-1,葡萄糖水溶液液体空速为0....

【专利技术属性】
技术研发人员:张燚李欢陈建峰
申请(专利权)人:北京化工大学苏州海基世通能源有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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