[发明专利]利用生物质衍生物乳酸制备1,2-丙二醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于能源化工技术领域，具体涉及一种利用生物质衍生物乳酸制备1,2-丙二醇的方法。

背景技术

进入21世纪以来中，随着全球现代化的脚步，化石燃料潜在着能源短缺的危机，特别是从石油提炼出来的汽油，是引致全球石油危机的一个原因。因此，减少对化石燃料的依赖，开发新的可再生的清洁能源已受到人们越来越多的关注。目前国内外工业上广泛应用的1,2-丙二醇合成方法主要是通过环氧丙烷经催化水合法制得，该工艺主要有后续设备(蒸发、精馏)流程长或反应条件苛刻、能耗高、1,2-丙二醇收率低等缺点，而由于石油资源的不可再生性，储量必然日益枯竭，因此利用可再生的原料生产1,2-丙二醇势在必行。生物质能由于其具有可再生性、低污染性、广泛分布性和总量丰富的特点，有很大的应用前景。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种新型的高效简便的利用生物质衍生物乳酸(DL型均可)制备1,2-丙二醇的方法。该方法转化效率高，产物选择性好，无需使用复杂难制备的贵金属催化剂，操作简单；用水做溶剂代替氢源，对环境污染小，能耗低，有利于工业化生产。产物1,2-丙二醇作为一种重要的中间化学品和溶剂，是环氧树脂、聚氨酯树脂、不饱和聚酯、增塑剂、固化剂、表面活性剂的重要原料，也被广泛用作吸湿剂、抗冻剂、润滑剂、乳化剂和制药。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种利用生物质衍生物乳酸制备1,2-丙二醇的方法，所述方法包括如下步骤：

A、向水热反应器中依次加入乳酸、催化剂、还原剂及水；

B、向上述水热反应器中充入氮气并密封；

C、将上述水热反应器置于150～300℃条件下反应30～210min；

D、反应结束后，过滤，即得1,2-丙二醇。

优选地，步骤A中，所述乳酸、催化剂、还原剂的摩尔比为1:(3～18):(12～48)。

更优选地，所述乳酸、催化剂、还原剂的摩尔比为1:(3～8):(30～42)。

更优选地，所述乳酸、催化剂、还原剂的摩尔比为1:6:36。

优选地，步骤A中，所述乳酸的浓度为为6.25～25g/L。

优选地，步骤A中，所述水热反应器中水的填充率为10～40％。

优选地，步骤A中，所述催化剂包括金属或金属氧化物。

优选地，所述催化剂为Cu、Fe、Co、Ni、Fe₂O₃、Ni₂O₃、Fe₃O₄、CuO或Cu₂O。

更优选地，所述催化剂为CuO。

优选地，步骤A中，所述还原剂包括金属单质粉末。

优选地，所述金属单质为Al、Fe、Mg或Zn。

更优选地，所述金属单质为Zn。

步骤B中，所述氮气的加入是为了充分排出空气，以免空气中的可能成分对反应的影响。

优选地，步骤C中，所述水热反应器是置于烘箱内的。

步骤C中，水在水热反应器中于150～300℃条件下反应30～210min即成高温高压水；高温高压水的介电常数降低，分子间的氢键减弱，等温可压缩性提高，离子常数(Kw)比常温水几乎增加了1000倍。

优选地，步骤C中，所述的反应过程为：还原剂与水反应产生原位氢，进而原位氢与乳酸在催化剂作用下发生两步还原反应，所以本发明在无需额外通入纯氢的条件即可完成1,2-丙二醇的合成；此外，上述过程中也存在着一些可能的副反应过程。具体例如下：

优选地，步骤D中，所述过滤具体为采用0.45μm的滤膜进行过滤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明使用生物质衍生物乳酸作原料制1,2-丙二醇，乳酸可以从生物质资源葡萄糖(自然界绿色植物可通过光合作用大量获得)制得，无需消耗化石能源，可部分缓解如今全球面临的能源问题；

(2)本发明反应过程中生成高温高压水作反应溶剂，与普通水相比，高温高压水的介电常数降低，分子间的氢键减弱，等温可压缩性提高，离子常数(K_w)比常温水几乎增加了1000倍，利用高温高压水的这些特性，可实现用廉价易得的金属及其化合物做还原剂及催化剂在水热条件下将乳酸转化成为1,2-丙二醇这种高附加值有机物，实现高效低耗转化有机资源；