[发明专利]一种低沸点有机相中由碳水化合物生产二元醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低沸点有机相中由碳水化合物生产二元醇的方法，具 体地说是以低沸点质子性有机溶剂代替全部或者部分水作为反应溶剂，在 碳水化合物制备二元醇的反应中降低反应产物的分离能耗，溶解生成的油 状副产物，从而降低分离成本、提高催化剂稳定性和使用寿命的一种方法。

背景技术

乙二醇、丙二醇等二元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醇酯（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.CN 1463960-A; CN1204103-C】。此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的 依赖，有利于实现环境友好和经济可持续发展。碳水化合物，包括纤维素、 淀粉、半纤维素、葡萄糖、蔗糖、果糖、果聚糖、木糖、可溶性低聚木糖 在自然界中广泛存在。目前，以碳水化合物制多元醇的技术【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文献 5：一种生产乙二醇的新工艺，CN200610068869.5文献6：一种由山梨醇 裂解生产二元醇和多元醇的方法，CN200510008652.0】一般包括三个步骤： （1）淀粉经过糊化、酶液化、酶糖化过程得到葡萄糖（2）葡萄糖经过贵 金属钌或镍催化剂加氢得到山梨醇（3）山梨醇在高温高压下氢解生成产物 多元醇，主要为丙二醇、丙三醇、乙二醇。其中，乙二醇的收率在10-30% 范围。反应过程繁琐。

另外一制备途径是通过水热条件下催化加氢转化纤维素制备乙二醇 【文献7：Direct catalytic conversion of cellulose into ethylene glycol using nickel-promoted tungsten carbide catalysts,Angew.Chem.Int.Ed.2008,47, 8510-8513。文献8：transition metal-tungsten bimetallic catalysts for the conversion of cellulose into ethylene glycol，ChemSusChem 2010,3,63-66】。 该方法以水为溶剂，以碳化钨或者过渡金属促进的金属钨催化剂对纤维素 进行催化转化，从而获得乙二醇。乙二醇收率可以达到60-75%。类似地， 采用氧化态钨与加氢金属构成的双组份催化剂，在水热加氢的条件下也能 够实现纤维素、淀粉等含糖化合物高选择性制备乙二醇、丙二醇【文献9： 一种碳水化合物制乙二醇的方法WO2011113281A】。

这一过程乙二醇的选择性较好、收率较高，但是反应过程以大量水为 溶剂，反应结束后用于蒸馏分离水的能耗高；且随着原料浓度的提高，反 应过程中生成的不溶于水的油状物附着在催化剂表面，毒化催化剂，使催 化剂失活，影响反应效率和催化剂的使用寿命。

本发明提供的方法以低沸点质子性有机化合物代替全部或者部分水做 反应溶剂，大大降低了反应结束后蒸馏反应溶剂的能耗；并且有机溶剂在 碳水化合物催化转化制备二元醇的反应中能很好地溶解生成的油状副产 物，降低催化剂中毒几率，提高催化剂的稳定性及使用寿命，使碳水化合 物能够更加高效的催化转化为乙二醇等二元醇。此方法反应过程简单，产 物中乙二醇收率高，分离能耗少。

发明内容