[发明专利]一种金属水热还原碳水化合物制备1，2-丙二醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备1，2-丙二醇的方法，尤其是涉及一种金属水热还原碳水化合物制备1，2-丙二醇的方法。

背景技术

随着全球能源问题的日益凸显和CO₂的过量排放，高效转化可再生的生物质资源为新的清洁能源引起了各国科学家的广泛关注。而作为碳水化合物还原裂解产物的1，2-丙二醇在化工领域有着重要的应用，是一种非常重要的化工原料。其不仅可以作为一种在合成聚酯或聚醚时的重要单体，而且还可以用作防冻剂、增塑剂和溶剂。同时，在食品、药物和化妆品上也有很好的应用。另外，1，2-丙二醇也可以作为一种很好的清洁燃料，用于替代日益枯竭且污染严重的石油资源。

目前工业上1，2-丙二醇的生产主要以石油的衍生物作为原料。工业上主要通过丙烯的选择性氧化和水解而得到。而丙烯则主要来源于不可再生的石油资源。并且在生产过程中能耗高，污染大。所以寻求来源广泛的、可再生资源来代替化石燃料，并开发环境友好的、绿色环保和经济的新方法制备1，2-丙二醇则显得尤为重要。而碳水化合物作为自然界中存在的最多和分布最广的一类有机化合物，主要包括葡萄糖、果糖、淀粉和纤维素等。其不仅来源广泛，并且是一种可再生资源，能够源源不断的被自然界所合成。所以开发以碳水化合物为原料高效转化为1，2-丙二醇的方法不仅可以有效的缓解对石油资源的严重依赖，同时由于其原料可再生，从而实现了生产的可持续发展。而且以碳水化合物为原料可以有效的降低以石油为原料对环境造成的污染，具有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型高效的金属水热还原碳水化合物制备1，2-丙二醇的方法。该方法转化效率高，产物选择性好，无需使用复杂的催化剂，操作简单，使用水作溶剂和氢源对环境污染小，能耗低，有利于工业化生产。产物1，2-丙二醇是一种重要的中间化学品和溶剂，可被广泛应用于生产防冻剂、清洁剂、可生物降解聚酯纤维、塑化剂、制药等。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种金属水热还原碳水化合物制备1，2-丙二醇的方法，所述方法包括以下步骤：将催化剂、还原剂、碳水化合物按摩尔比为(0.01～0.03)∶(1～9)∶1加入反应器中，控制填充率为25～60％，在200～400℃、密封条件下反应15～90min，即可将碳水化合物转化为1，2-丙二醇；所述反应压力为反应温度对应的饱和蒸汽压与反应所产生的氢气压力之和。

作为优选方案，所述碳水化合物选自葡萄糖、果糖、纤维素和淀粉。本发明中，碳水化合物来源广泛，主要为葡萄糖、果糖、纤维素和淀粉等，是一种可再生资源。

作为优选方案，所述催化剂选自金属氧化物或碳负载的过渡金属。

作为优选方案，所述催化剂选自Ni₂O₃、CuO、Fe₃O₄、Fe₂O₃、Al₂O₃、Pt/C、Ru/C或Pd/C。

作为优选方案，所述还原剂为具有还原性的金属单质粉末。

作为优选方案，所述具有还原性的金属单质粉末选自Mg、Al、Mn、Zn或Fe。

作为优选方案，所述反应压力为2MPa～30MPa。

作为优选方案，所述反应还包括将反应产物过滤等步骤。

本发明的方法所得的产物主要为1，2-丙二醇，同时伴有少量的乙二醇和丁二醇生成；通过过滤即可得到纯度较高的1，2-丙二醇水溶液。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，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明使用碳水化合物作原料制1，2-丙二醇，碳水化合物作为自然界中分布最广泛且最重要的一类有机化合物(来自于自然界广泛存在的玉米、秸秆、树木和马铃薯等)，来源广泛，可再生。所以以碳水化合物为原料无需消耗化石能源，可部分缓解如今全球面临的能源问题；

(2)本发明使用水作反应溶剂。用廉价易得的金属做还原剂，钯碳、钌碳或金属氧化物作为催化剂，无需制备复杂的贵金属催化剂，在水热条件下将碳水化合物转化成为1，2-丙二醇这种高附加值有机物，实现清洁高效低耗的转化有机资源。

(3)本发明无需额外通入高纯氢气，极大地降低了反应能耗及氢气运输存储过程中的成本，且更加绿色环保，对环境造成的污染小；