羟基丙酮或丙二醇的制备方法技术

本发明专利技术涉及用于制备羟基丙酮或1,2-丙二醇的方法。更具体地，本发明专利技术涉及通过甘油来制备羟基丙酮或1,2-丙二醇的方法。另外，所述方法是通过金属催化剂催化的，这导致对于甘油转化成羟基丙酮（丙酮醇）或1,2-丙二醇（1,2-PG）80%至100%的选择性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制备羟基丙酮或丙二醇的方法。更具体地，本专利技术涉及通过甘油来制备羟基丙酮或1，2-丙二醇的方法。另外，所述方法是通过金属催化剂催化的，这导致对于甘油转化成羟基丙酮(丙酮醇)或1，2-丙二醇(I, 2-PG) 80%至100%的选择性。
技术介绍
众所周知，甘油的氢解涉及首先脱水生成丙酮醇，接着将它氢化生成1，2-丙二醇(1，2-PG)。在直接氢化路线中，这些步骤一起进行，然而，脱水步骤并不需要氢，而且这两个步骤的动力学也并不相同而且形成数种副产物。这是单步氢化路线的主要缺点。标题为“Method of producing lower alcohols from glycerol (由甘油生产低级醇的方法)”的 W0/2005/095536 以及 Mohanprasad A. Dasari 所著的标题为 “Catalytic·conversion of glycerol and sugar alcohols to value-added products (甘油和糖酉享催化转化为高附加值产品)”的论文，标题为“Dehydration of glycerol to acetol viacatalytic reactive distillation (通过催化反应精懼将甘油脱氢成丙酮醇)”的第4章公开了在水存在下，使用包括铜、镍、氧化铝以及其他物质的金属催化剂，从甘油制备较纯的羟基丙酮，但是所述方法对于羟基丙酮的选择性仅达到65%。在 Masaki Akiyama, Ryoji Takahashi, Takayoshi Hara, Kanichiro Inui 以及 Masahiro Yokota 所著的文章“Vapor-phase reaction of polyols over coppercatalysts (多元醇在铜催化剂上的气相反应)”公开了三元醇和二元醇在铜金属催化剂上的气相反应。三元醇，例如1，2，3-丙三醇(甘油)以及1，2，3_和1，2，4-丁三醇，脱水成相应的羟基酮，而1，2-丙二醇脱氢生成羟基丙酮。负载的铜以及纯铜金属是在惰性条件下将甘油脱水生成羟基丙酮的有效催化剂。在氮气环境压力下以及在250°C下，氧化铝-负载的铜显示具有>90mol%羟基丙酮选择性的最高催化活性。从现有技术检索结果可以清楚的是，迄今尚未成功地尝试将甘油液相选择性脱水生成羟基丙酮导致对于羟基丙酮100%的选择性。另外，尚没有记载在水存在下甘油脱水对于通过甘油选择性脱水的羟基丙酮达到100%的选择性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供通过甘油来制备羟基丙酮以及1，2-丙二醇的方法。本专利技术的又另一个目的是提供通过将甘油脱水来制备羟基丙酮的方法。本专利技术的又另一个目的是提供通过将甘油氢化来制备1，2-丙二醇的方法。本专利技术的又另一个目的是提供在选自Cu、Cr、Al、Ba、Mg、Zr、Zn、Si或它们组合的催化剂存在下，在一步法中，对于甘油转化成羟基丙酮或1，2丙二醇显示80%至100%选择性的制备方法。因此，本专利技术涉及以80-100%的选择性将甘油转化成羟基丙酮或丙二醇的催化方法，所述方法包括以下步骤a)以15-500范围内的摩尔比，将甘油、溶剂以及预先还原的催化剂装载到具有或不具有氢气的高压釜中，b)用氮气吹洗在步骤(a)中所得到的反应混合物，并且随后在300-1700rpm范围内的搅拌速度下，在180°C _240°C范围内将该混合物加热1-24小时，从而得到羟基丙酮或丙二醇以及c)通过分馏从在步骤(b)中所得到的反应混合物中分离羟基丙酮从而得到纯羟基丙酮，其中在溶剂存在下所述催化剂选自Cu、Cr、Al、Ba、Mg、Zr、Zn、Si或它们的组合。在一个优选方面，所述方法包括在180-220°c的温度范围内，在环境氮气压力下，将含10-80wt%甘油，更优选地20-60wt%甘油的原料连同金属催化剂一起加热。用于上面方法的溶剂选自水、醇类，并且优选脂肪醇类，处于单独的或它们组合的形式。本专利技术的另一个方面，使用20%CuCr204连同80%Si02/Al203/沸石载体一起的催化剂组合物来将甘油选择性地转化成羟基丙酮。又另一个方面，其中脱水产物(羟基丙酮)成为用于氢化以便选择性地生 成1，2-丙二醇的起始化合物。在本专利技术的又另一个方面，20%CuCr204连同80%Si02/Al203/沸石载体一起的催化剂组合物用于将甘油选择性地转化成1，2-丙二醇。在本专利技术的另一个方面，其中所述纳米结构的Cu、Al、Cr催化剂具有7_80nm,更优选地7_50nm之间范围内的粒径。附图说明图I :67%Cu、33%Cr 催化剂的 XRD 图样。图2 :纳米50%Cu、50%A1催化剂的XRD图样。图3 :纳米50%Cu、50%A1催化剂的TEM图像。图4 20%CuCr204/H-^沸石催化剂的XRD图样。具体实施例方式虽然本专利技术可以容许各种修改以及替代形式，其具体方面已经通过实施例和曲线图的方式进行显示并且将在下面进行详细说明。然而应当理解的是并不旨在将本专利技术限于所公开的具体形式，而是相反地，本专利技术旨在涵盖落在如由随附的权利要求书所定义的本专利技术的精神和范围内的所有修改、等效物，以及替代方案。申请人:希望指出的是绘制这些图仅是为了显示与理解本专利技术多个方面有关的那些具体细节，从而不使具有从在此所述的说明中获益的本领域普通技术应当容易清楚的细节的公开不清楚。术语“包括”、“包括了 ”，或它们的任何其他变化，旨在涵盖非排他性包含，如此包括组分清单的方法、催化剂组合物不仅包括那些成分，而且可以包括未明确列出的或这种方法固有的其他组分。换言之，前面为“包括一种…”的系统或方法中的一个或多个元素，没有更多限制，不排除在该系统或方法中存在其他元素或另外的元素。在下面本专利技术多个方面的详细说明中，参考了形成其一部分并且其中通过举例说明本专利技术可以实践的具体方面的方式显示的附图和照片。以足够详细的方式说明这些方面从而使本领域技术人员能够实践本专利技术，并且应当理解的是可以使用其他方面并且可以做出多种改变而不偏离本专利技术的范围。因此，下面说明不应以限制性含义理解，并且本专利技术的范围仅由随附的权利要求书定义。因此，本专利技术涉及一种以80-100%的选择性将甘油转化成羟基丙酮或丙二醇的催化方法，所述方法包括以下步骤a)以15-500范围内的摩尔比将甘油、溶剂以及预先还原的催化剂装载到具有或不具有氢气的高压釜中，b)用氮气吹洗在步骤(a)中所得到的反应混合物，接着在范围从300-1700rpm，更优选地在500_100rpm之间的搅拌速度下，在1800C _240°C，更优选地在200-220°C之间范围内将它加热1_24小时，更优选地在1_12小时之间，从而得到羟基丙酮或丙二醇，c)通过分馏从在步骤(b)所得到的反应混合物中分离羟基丙酮从而得到纯羟基丙酮。本专利技术的一个方面，其中在步骤(a)中所述催化剂选自Cu、Cr、Al、Ba、Zn、Si、Zr、Mg或它们组合的组。 本专利技术的另一个方面，其中在步骤(a)中所述溶剂选自水、醇类，优选脂肪醇类，以单独地或它们组合的形式。本专利技术的又另一个方面，其中在步骤(a)中所述催化剂可选地具有纳米尺寸。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.26 IN 436/DEL/20101.一种用于甘油转化成羟基丙酮或丙二醇的催化方法，具有80-100%的选择性，所述方法包括以下步骤 a.以15-500范围内的摩尔比，将甘油、溶剂以及预先还原的催化剂装填到具有或不具有氢气的高压釜中， b.用氮气吹洗在步骤(a)中所得到的反应混合物并且随后以300-1700rpm范围内的搅拌速度，在180°C _240°C的范围内，对其进行加热持续1-24小时，从而得到羟基丙酮或丙二醇， c.通过分馏从步骤(b)中所得到的反应混合物中分离羟基丙酮从而得到纯羟基丙酮。2.根据权利要求I所述的方法，其中在步骤(a)中所述催化剂选自Cu、Cr、Al、Ba、Zn、Si、Zr、Mg或它们组合的组。3.根据权利要求I所述的方法，其中在步骤(a)中所述溶剂选自水、醇类，优选脂肪醇类，处于单独的或它们组合的形式。4.根据权利要求I和2所述的方法，其中在步骤(a)中所述催化剂可选地是纳米尺寸。5.根据权利要求I和2所述的方法，其中在步骤(a)中所述催化剂是可循环再用的。6.根据权利要求I和2所述的方法，其中在作为溶剂的2-丙醇中，具有50%Cu和Cr、30%Α1、20%Ζη的催化剂组合物以80%至100%的选择性产生羟基丙酮。7.根据权利要求I和2所述的方法，其中在作为溶剂的2-丙醇中，具有13%Cu、7%Cr、80%Si02的催化剂组合物以100%的选择性产生羟基丙酮。8.根据权利要求I和2所述的方法，其中在水中具有50%Cu、50%...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱德拉斯塞克拉·瓦桑特·罗德，阿莫·马哈林干帕·亨尼，阿贾伊·阿肖克·贾尔瓦德卡尔，拉斯卡·巴拉特·马内，普拉温库马尔·汉斯拉杰·莫希特，哈里·尚卡尔·波特达尔，
申请(专利权)人：科学与工业研究委员会，
类型：发明
国别省市：