常壓兩步法催化丙三醇脫水_加氫制備1_2_丙二醇

摘要：在常壓 H2 氣氛下催化丙三醇脫水-加氫制備了 1,2-丙二醇. 首先在 220 oC 和常壓 H2 條件下, 以 Cu/Al2O3 為催化劑催化丙三醇脫水生成中間體丙酮醇, 其選擇性高達 86%. 考察了 Cu 負載量、反應溫度和反應氣氛對催化劑性能的影響. 在隨后的丙酮醇加氫反應中, Raney Ni 催化劑顯示出優異的催化性能, 在 120 oC 和常壓 H2 條件下, 1,2-丙二醇選擇性可達 99% 以上, 催化劑連續使用 5 h 未出現失活現象. 考察了反應溫度、空速及反應時間對催化劑性能的影響.

    生物質基多羥基化合物的高效催化轉化利用,不僅可以緩解當前化石資源不足的問題, 而且能大
大緩解環境保護的壓力, 具有重要的研究意義和工業應用價值. 丙三醇是重要的生物質基平臺化合物,
在生物柴油生產過程中, 每 10 噸生物柴油就副產 1噸的丙三醇[1]. 有效利用丙三醇, 將其轉化為高附加值的精細化工品, 是提高生物柴油生產過程經濟效益的有效措施[2]. 1,2-丙二醇是一種重要的化工原料和中間體, 是合成不飽和聚酯、環氧樹脂、聚氨酯樹脂的重要原料[3,4]; 也可用作醇酸樹脂的增塑劑、食品添加劑、煙草增濕劑、藥物溶劑和墨水添加劑等,需求量高, 用途廣泛. 目前, 工業上主要以不可再生的石油資源丙烯為原料, 采用環氧丙烷直接水合法生產 1,2-丙二醇[5]. 相比之下, 以生物質來源的丙三醇為底物制備 1,2-丙二醇具有成本低廉、綠色環保的優勢.
    目前, 有關丙三醇制備 1,2-丙二醇的研究受到國內外廣泛關注, 但大多是在高壓氫氣 (5~10 MPa)條件下, 使用 Pt[3,4], Rh[6,7]和 Ru[3,4,7~13]等貴金屬催化劑以及 Cu[5,6,14,15]和 Ni[16]等非貴金屬催化劑, 在間歇式高壓反應釜內催化丙三醇加氫裂解制備 1,2-丙二醇. 該反應包括丙三醇脫水生成丙酮醇中間體和丙酮醇加氫得到 1,2-丙二醇兩個過程. Dasari 等[5]采用亞鉻酸銅催化劑, 首先在無 H2 條件下反應, 主要產物為丙酮醇; 然后在相同的催化劑上進行加氫反應得到 1,2-丙二醇. Chaminand 等[6]在 Rh/C 催化劑中加入 H2WO4 后, 丙三醇轉化率由 2.5% 升高到 10%.
Miyazawa 等[8,9]發現強酸性陽離子交換樹脂 Amberlyst能大大提高 Ru/C 催化劑加氫裂解丙三醇的活性.這些結果均證明由丙三醇制備 1,2-丙二醇是一個雙功能的反應, 需要具有脫水和加氫功能的催化劑體系. 然而, 該加氫裂解路線仍存在不足：首先, 為了提高 1,2-丙二醇選擇性, 往往需要較高的 H2 壓力, 對反應設備要求高; 其次, 產物和催化劑不易分離.
    本文報道了一種在常壓下催化丙三醇制備 1,2-丙二醇的方法, 考察了 Cu 負載量、反應溫度和反應氣氛對 Cu 基催化劑脫水性能的影響, 同時還考察了反應溫度、空速及反應時間對 Ni 基催化劑加氫性能的影響.