[发明专利]一种纤维素制乙二醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由纤维素制备乙二醇的方法，具体地说是纤维素在水 热条件下经过一步催化加氢降解制乙二醇的反应过程。

背景技术

乙二醇是重要的能源液体燃料，也是非常重要的聚酯合成原料，例如， 用于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，还可以用 作防冻剂、润滑剂、增塑剂、表面活性剂等，是用途广泛的有机化工原料。

目前，乙二醇的工业生产主要是采用石油原料路线，即乙烯环氧化后 得到环氧乙烷，然后水合得到乙二醇【文献1：崔小明，国内外乙二醇生产 发展概况，化学工业，2007，25，(4)，15-21.文献2：Process for preparing  ethanediol by catalyzing epoxyethane hydration，Patent No.CN1463960-A； CN1204103-C】。合成方法依赖于不可再生的石油资源，而且生产过程中包 括选择氧化或环氧化步骤，技术难度大，效率低，副产物多，物耗高且污 染严重。

利用具有可再生性的生物质制备乙二醇，可以减少人类对化石能源物 质的依赖，有利于实现环境友好和经济可持续发展。目前生物质转化制乙 二醇的研究多数集中在淀粉、葡萄糖、蔗糖、己糖醇等为原料的转化【文 献3：Process for the preparation of lower polyhydric alcohols，patent，No. US5107018.文献4：Preparation of lower polyhydric alcohols，patent，No. US5210335.】。然而，这些生产原料本身就是人类赖以生存的食粮，以此制 备乙二醇必然使人类面临着生存与发展之间的冲突矛盾。纤维素是地球上 产量最大的可再生资源，来源非常丰富，例如农业生产中剩余的秸秆、林 业生产的废料等等，利用成本非常低廉。利用纤维素制乙二醇不仅可以开 辟新的合成路径，实现由廉价的纤维素得到高经济价值的产品。而且，由 于纤维素不能被人类食用，因而不会对人类的粮食安全造成影响。另外， 纤维素是由葡萄糖单元通过糖苷键缩聚而成，含有大量的羟基。在纤维素 转化制乙二醇的过程中，这些羟基得到完全的保留，使得这一转化过程具 有极高的原子经济性。由此可见，由纤维素转化制乙二醇具有诸多其他生 产途径不可比拟的显著优势。

尽管利用纤维素制多羟基醇有如此多的优点，然而，由于纤维素中存 在大量的分子内和分子间的氢键的作用，纤维素的结构非常稳定，以往人 们只能够通过先对纤维素进行酸水解，再利用得到葡萄糖进行后期的转化 利用。这个过程不但繁琐，而且产生严重的环境污染问题【文献4：Two stage  hydrogenolysis of carbonhydrate to glycols using sulfide modified ruthenium  catalyst in second stage，patent，No.US4476331】。本发明所提供的反应过程， 以对环境最为友好的溶剂水为反应介质，并不需要添加任何的酸或碱，通 过一步反应过程，即可以实现纤维素高效转化为乙二醇。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维素制乙二醇的方法。纤维素经过一步 催化加氢降解过程，高收率、高选择性地制备乙二醇。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：以纤维素为反应原料， 催化剂活性组分由两部分共同构成。一部分为8、9、10族过渡金属铁、钴、 镍、钌、铑、钯、铱、铂中的一种或几种。另一部分为金属态的钼、钨， 钼的碳化物、钼的氮化物、钼的磷化物、钨的氮化物、钨的磷化物。

或，所采用的催化剂活性组分由二部份机械混合而成用式A+B表示， 第一部份A为8、9、10族过渡金属铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂中的 一种或一种以上，第二部份B为钨的碳化物；

反应于密闭高压反应釜中搅拌进行。反应釜中氢气室温时的初始压力 为1-12MPa，反应温度为120-300℃，反应时间不少于5分钟。第二部份与 第一部份的活性组分的重量比在0.02-1600倍范围之间。

所述催化剂为负载型催化剂，活性组分担载在载体上，包括活性炭、 氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化锌、二氧化钛一种或一种以上复合体；第 一部分活性组分金属于催化剂上的含量在0.05-50wt％，第二部分活性组分 金属于催化剂上的含量为1-80wt％。