一种丙二醇的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种丙二醇的制备方法，所述制备方法至少包括如下步骤，将糖类、主催化剂和助催化剂在反应器中形成混合体系。本发明专利技术能实现丙二醇的高选择性和高产率。

A preparation method of propylene glycol

The invention discloses a preparation method of propylene glycol, which at least comprises the following steps: forming a mixed system of sugar, main catalyst and auxiliary catalyst in a reactor. The invention can realize high selectivity and high yield of propylene glycol.

【技术实现步骤摘要】
一种丙二醇的制备方法
本专利技术属于环境化工领域，具体涉及一种丙二醇的制备方法。
技术介绍
丙二醇(1，2-丙二醇或1，3-丙二醇)作为一种高附加值化学品，不但是一种化工产品可应用于食品、药物、化妆品、防冻剂等行业，而且可作为一种中间平台分子应用于不饱和树脂聚酯的生产，随着各行业需求的日益增长，世界对丙二醇需求越来越大。目前，工业上丙二醇的生产方法仍然依赖于石油化工，根据可持续发展的发展理念，实现糖类(如纤维素、淀粉、葡萄糖等)催化转化为丙二醇可以实现丙二醇的绿色生产。然而，目前同一催化剂条件下实现催化氢解糖类高效转化为丙二醇具有诸多难点(以葡萄糖为例)：其一是葡萄糖单向异构化为果糖难；其二是C6单糖进行C3-C3断键控制难；其三是副反应抑制难，体系中涉及的各类初始物、中间产物和终产物发生的水解、异构化、断键和加氢四个过程的定向控制难。以上问题共同导致了糖类转化为丙二醇的选择性和产率处于较低水平。
技术实现思路
为了克服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丙二醇的制备方法，实现了丙二醇的高选择性和高产率。为了实现上述目的或者其他目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的，一种丙二醇的制备方法，所述制备方法至少包括如下步骤，将糖类、主催化剂和助催化剂在反应器中形成混合体系；将所述混合体系在还原性气体氛围中进行水热反应，获得所述丙二醇，其中，所述助催化剂形成结合在所述主催化剂表面的氢氧化镁，形成有催化活性的主催化剂-助催化剂复合催化剂。在一实施例中，所述主催化剂的活性组分包括铂纳米颗粒、钯纳米颗粒、镍纳米颗粒、钌纳米颗粒、钴纳米颗粒、铑纳米颗粒、铱纳米颗粒、铜纳米颗粒、银纳米颗粒或者金纳米颗粒中的一种或多种组合。所述主催化剂的载体包括硅铝分子筛、氧化硅、氧化铝、氧化锆、碳或者碳化硅中的一种。在一实施例中，所述助催化剂包括氢氧化镁或者氧化镁。在一实施例中，所述进行加热处理步骤中的温度为140℃-250℃，所述还原性气体氛围的压力包括2-6MPa。所述还原性气体包括氢气。在一实施例中，所述反应器包括釜式反应器或者固定床反应器中的一种。在一实施例中，在所述釜式反应器中，所述助催化剂的用量包括0.5-2mg/mL，所述主催化剂与所述助催化剂的质量比包括10-40:1。在一实施例中，所述固定床反应器中的空速包括0.12h-1至0.96h-1。在一实施例中，在所述釜式反应器中，所述糖类包括葡萄糖、果糖、山梨糖、甘露糖、木糖、山梨醇、甘露醇、木糖醇、淀粉以及纤维素中的一种或多种组合。所述糖类的用量包括10-22.5mg/ml。在一实施例中，在所述固定床反应器中，所述糖类包括葡萄糖、果糖、山梨糖、甘露糖、木糖、山梨醇、甘露醇以及木糖醇中的一种或多种组合。在一实施例中，在所述釜式反应器中，所述混合体系的反应条件还包括反应时间为0.5小时-6小时以及搅拌速率为200-600转/分。在一实施例中，所述主催化剂的制备方法包括，对载体进行饱和吸水率测定；将含有所述主催化剂的活性组分的前驱体溶解于去离子水中，获得前驱体水溶液；将所述载体加入到所述前驱体水溶液中，获得主催化剂中间体；对所述主催化剂中间体进行老化、干燥和焙烧，获得氧化态的主催化剂；对所述氧化态的主催化剂进行还原处理，获得所述主催化剂；其中，所述去离子水的体积与所述载体的质量的比值等于所述饱和吸水率，所述主催化剂的活性组分的负载量为0.5％-10％。在一实施例中，所述进行还原处理步骤中的温度为80-300℃。附图说明图1为一实施例中丙二醇的制备方法流程示意图；图2为一实施例中PtNPs/SiO2催化剂的TEM图；图3为一实施例中PtNPs/SiO2催化剂的TEM图；图4为一实施例中Mg-PtNPs/SiO2催化剂的TEM图；图5为一实施例中Mg-PtNPs/SiO2催化剂的TEM图；图6为一实施例中不同主催化剂-助催化剂复合材料的催化效果；图7为一实施例中助催化剂投加量对葡萄糖产丙二醇产率的影响；图8为一实施例中投加不同氧化物和氢氧化物对葡萄糖产丙二醇产率的影响；图9为一实施例中无助催化剂条件下Pt/SiO2催化氢解葡萄糖的反应产物分布；图10一实施例中在有助催化剂条件下Pt/SiO2催化氢解葡萄糖的反应产物分布；图11为不同方法合成的催化剂在三次回用过程中丙二醇产率和催化剂中金属含量的变化示意图；图12为一实施例中Mg-PtNPs/SiO2催化葡萄糖在固定床反应器中的催化效果图。具体实施方式以下通过特定的具体实施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。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本专利技术中使用的所有技术和科学术语与本
的技术人员对现有技术的掌握及本专利技术的记载，还可以使用与本专利技术实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本专利技术。如图1所示，提供一种丙二醇的制备方法，所述制备方法至少包括如下步骤，S1、将糖类、主催化剂和助催化剂在反应器中形成混合体系；S2、将所述混合体系在还原性气体氛围中进行水热反应，获得所述丙二醇，其中，所述助催化剂形成结合在所述主催化剂表面的氢氧化镁，形成有催化活性的主催化剂-助催化剂复合催化剂。下面具体从步骤S1和S2来说明本专利技术，具体的，在步骤S1中，将糖类、主催化剂和助催化剂在反应器中形成混合体系，所述反应器包括釜式反应器或者固定床反应器中的一种。例如，在所述釜式反应器中，所述糖类的用量包括10-22.5mg/ml，所述主催化剂与所述助催化剂的质量比包括10-40:1。所述糖类包括葡萄糖、果糖、山梨糖、甘露糖、木糖、山梨醇、甘露醇、木糖醇、淀粉以及纤维素中的一种或多种组合。所述助催化剂包括氧化镁或者氢氧化镁。所述主催化剂的制备方法包括，对载体进行饱和吸水率测定；将含有所述主催化剂的活性组分的前驱体溶解于去离子水中，获得前驱体水溶液；将所述载体加入到所述前驱体水溶液中，获得主催化剂中间体；对所述主催化剂中间体进行老化、干燥和焙烧，获得氧化态的主催化剂；对所述氧化态的主催化剂进行还原处理，获得所述主催化剂；其中，所述去离子水的体积与所述载体的质量的比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丙二醇的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括如下步骤，/n将糖类、主催化剂和助催化剂在反应器中形成混合体系；/n将所述混合体系在还原性气体氛围中进行水热反应，获得所述丙二醇，其中，所述助催化剂形成结合在所述主催化剂表面的氢氧化镁，形成有催化活性的主催化剂-助催化剂复合催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种丙二醇的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括如下步骤，
将糖类、主催化剂和助催化剂在反应器中形成混合体系；
将所述混合体系在还原性气体氛围中进行水热反应，获得所述丙二醇，其中，所述助催化剂形成结合在所述主催化剂表面的氢氧化镁，形成有催化活性的主催化剂-助催化剂复合催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述主催化剂的活性组分包括铂纳米颗粒、钯纳米颗粒、镍纳米颗粒、钌纳米颗粒、钴纳米颗粒、铑纳米颗粒、铱纳米颗粒、铜纳米颗粒、银纳米颗粒或者金纳米颗粒中的一种或多种组合。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述主催化剂的载体包括硅铝分子筛、氧化硅、氧化铝、氧化锆、碳或者碳化硅中的一种。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助催化剂包括氢氧化镁或者氧化镁。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述进行加热处理步骤中的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈峥，张亚雷，顾敏燕，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31