一种由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法技术

本发明专利技术提供一种由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法，包括步骤：在反应器中，加入木糖醇与水，在具有加氢氢解活性的催化剂作用下，于423～573K进行加氢氢解反应30～360min，得到化学品。本发明专利技术由木糖醇直接水热加氢制备化学品的方法可制备出二元醇等高附加值的化学品，而且由于利用了木糖醇这种易于获取的可再生生物质新能源，能实现CO2的高效生物固定和化学转化。

A method of preparing chemicals directly from hydrothermally catalyzed xylitol

The present invention provides a method for preparing chemicals from xylitol directly hydrothermally catalyzed hydrogenation. In the reactor, xylitol and water are added to the reactor, and the hydrohydrohydrolysis reaction of 30 to 360min is obtained at 423 ~ 573K under the action of hydrodehydrogenated catalyst. The method of preparing chemicals from the direct hydrothermal hydrogenation of xylitol can prepare high added value chemicals such as dihydric alcohol, and the high efficiency biological immobilization and chemical conversion of CO2 can be realized because of the renewable biomass new energy, which is easy to obtain.

【技术实现步骤摘要】
一种由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法
本专利技术涉及一种制备化学品的方法，特别是涉及一种由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法。
技术介绍
二元醇是非常重要的聚酯类高分子单体，可用于生产不饱和聚酯树脂、聚氨酯、燃料添加剂、表面活性剂、乳化剂、机动车防冻液等，其最重要用途是生产不饱和树脂(UPR)，2010年我国UPR生产量是170万吨，消费二元醇50万吨，市场前景广阔。我国二元醇需求量大且多依靠进口，同时石油基的生产路线难以持续；目前国内相关企业采用玉米淀粉为原料通过酶水解制糖、糖加氢氢解的工艺制备二元醇，然而以粮食为原料生产化学品存在“与人争粮、与粮争地”的问题，发展受到了严重的实际制约；随着原油、煤炭等化石能源的日益枯竭，基于可再生的非粮生物质为原料的生物基二元醇生产新路线势在必行。木糖醇具有价格低廉、来源丰富的特点，它经逆羟醛缩合反应可得到二羟基丙酮或甘油醛，以木糖醇为原料直接水热加氢制备二元醇可有效降低生产成本。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法，该方法通过温和可控的水热反应体系，能制备出高附加值的化学品，而且由于利用了木糖醇这种易于获取的可再生生物质新能源，能实现CO2的高效生物固定和化学转化。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法，所述方法至少包括：在反应器中加入木糖醇、水和催化剂，并在氢气氛围下进行加氢氢解反应获得化学品。作为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的一种优化的方案，所述催化剂包括铜镍基金属负载型催化剂。作为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的一种优化的方案，所述铜镍基金属负载型催化剂包括载体和载于所述载体上的活性组分，所述活性组分包括Cu和Ni中的一种或两种，所述载体包括ZnO、MgO、La2O3、CeO2、ZrO2中的一种或几种。作为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的一种优化的方案，以所述铜镍基金属负载型催化剂的总摩尔量为基准算，所述铜和镍的总负载量介于10％～90％之间，所述载体的摩尔百分比介于10％～90％之间。作为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的一种优化的方案，所述反应器包括间歇式反应器、连续式反应器中的一种。作为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的一种优化的方案，所述木糖醇与水的固液比介于1g/100ml～50g/100ml之间。作为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的一种优化的方案，所述木糖醇和所述催化剂的质量之比介于1～5之间。作为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的一种优化的方案，所述加氢氢解反应中，所述氢气的压力介于1.0MPa～8.0Mpa之间。作为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的一种优化的方案，所述加氢氢解反应中，还加入氮气作为载气，所述氮气的分压介于0MPa～7.0Mpa，所述氢气的分压不小于1.0Mpa。作为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的一种优化的方案，所述加氢氢解反应中，反应温度介于423K～573K之间。作为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的一种优化的方案，所述加氢氢解反应中，反应时间介于30min～360min之间。作为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的一种优化的方案，所述化学品包括碳原子数介于2～5之间的二元醇。如上所述，本专利技术的由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法，具有以下有益效果：1、木糖醇原料来源广泛，不存在“与人争粮”的问题，符合可持续发展的内在要求。它经逆羟醛缩合反应可得到二羟基丙酮或甘油醛。以木糖醇为原料直接化学合成二元醇可有效降低生产成本。2、本专利技术提出的“一锅法”水热加氢氢解反应条件温和，转化率高，对目标产物二元醇的选择性好。3、本专利技术的产物主要是碳原子数为2～5的二元醇以及重要中间体，二元醇主要以丙二醇(1,2-丙二醇)为主，可以分离后单独使用，亦可不经深度分离直接用于生产不饱和聚酯树脂、聚氨酯、燃料添加剂、表面活性剂、乳化剂、机动车防冻液等，具有诸多潜在用途；作为重要的有机合成中间体，用途广泛。4、本专利技术是一种新型、绿色且节能方法制备化学品，具有广阔的应用前景，所采用的工艺简单、投资少、能耗低、产量高、绿色无污染，工艺过程容易控制，可以间歇及连续化操作，催化剂可回收利用，适合大规模工业化生产。附图说明图1为本专利技术由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法的具体工艺示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本专利技术提供一种由木糖醇为原料直接水热加氢制备化学品的方法，其工艺路线图可如图1所示。该方法的主要步骤如下：将木糖醇按一定比例和水一起加入加氢反应器中，再加入一定量具有加氢氢解活性的催化剂，进行水热催化加氢氢解反应，反应结束后，产物经减压蒸馏、精馏、吸附等一系列处理后，即可得到化学品，如碳原子数为2～5的多种二元醇产品及重要中间体等，催化剂经分离干燥后可循环再生使用，化学品分离后所得到的水也可以循环使用。下面通过具体的实施例对本专利技术进行进一步描述。应理解，以下实施例仅用于说明本专利技术而非限定本专利技术的范围。实施例1实验在体积为100mL的Parr高压反应釜中进行，并以间歇的方式操作。先在反应釜中加入0.5g木糖醇和50ml去离子水，固液比为1g：100mL。再加入0.15g金属负载量为30％的Cu-Ni-ZrO2(2:1:7)催化剂后，将反应釜密封，通入高纯氢置换釜内空气，并保持氢气压力设定为4MPa，搅拌转速控制在600r/min。加热开始后，温度以15K/min的速率升到518K，反应4h，停止加热，冷却至室温。取离心后的上清液，过0.22μm微滤头，进行GC-MS、GC、HPLC定性和定量分析。分离出的固体催化剂经无水乙醇浸泡后，于120℃烘箱中鼓风干燥12h，循环备用。通过气质联用(GC-MS)和标准品GC保留时间的对照，对加氢液相产物进行了定性分析，确定反应产物主要为：1,2-丙二醇、乙二醇、以及少量的小分子醇类(小分子醇在此没有定量)。木糖醇转化率以反应后溶液中的总有机碳(TOC)与原料中的碳的比值进行计算；目标产物收率为目标产物中碳与原料中碳的摩尔比，相关计算公式如下：在此条件下，木糖醇水热转化率达到97.0％，其中，1,2-丙二醇收率达到35.0％，乙二醇为21.6％。实施例2具体实施过程如同实施例1，所不同的是加入10g木糖醇和50mL去离子水，固液比为20g：100mL，同时加入2.0g金属负载量为30％的Cu-Ni-ZrO2(2:1:7)催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法，其特征在于，所述方法至少包括：在反应器中加入木糖醇、水和催化剂，并在氢气氛围下进行加氢氢解反应获得化学品。

【技术特征摘要】
1.一种由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法，其特征在于，所述方法至少包括：在反应器中加入木糖醇、水和催化剂，并在氢气氛围下进行加氢氢解反应获得化学品。2.根据权利要求1所述的由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法，其特征在于：所述催化剂包括铜镍基金属负载型催化剂。3.根据权利要求2所述的由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法，其特征在于：所述铜镍基金属负载型催化剂包括载体和载于所述载体上的活性组分，所述活性组分包括Cu和Ni中的一种或两种，所述载体包括ZnO、MgO、La2O3、CeO2、ZrO2中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法，其特征在于：以所述铜镍基金属负载型催化剂的总摩尔量为基准算，所述铜和镍的总负载量介于10％～90％之间，所述载体的摩尔百分比介于10％～90％之间。5.根据权利要求1所述的由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法，其特征在于：所述反应器包括间歇式反应器、连续式反应器中的一种。6.根据权利要求1所述的由木糖醇直接水热催化加氢制备化学品的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李盛林，孔令照，苗改，谭智超，刘唱，孙园园，昝逸凡，孙予罕，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：上海,31