[發明專利]利用生物質衍生物乳酸制備1,2-丙二醇的方法

有效

• 申請號: 201410640709.8
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104402677A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 霍志保;肖杰鋒;任德章;羅將;李路;金放鳴
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C07C31/20
• 分類號: C07C31/20;C07C29/147;C07C29/149
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中;陳少凌

技術領域

本發明屬于能源化工技術領域，具體涉及一種利用生物質衍生物乳酸制備1,2-丙二醇的方法。

背景技術

進入21世紀以來中，隨著全球現代化的腳步，化石燃料潛在著能源短缺的危機，特別是從石油提煉出來的汽油，是引致全球石油危機的一個原因。因此，減少對化石燃料的依賴，開發新的可再生的清潔能源已受到人們越來越多的關注。目前國內外工業上廣泛應用的1,2-丙二醇合成方法主要是通過環氧丙烷經催化水合法制得，該工藝主要有后續設備(蒸發、精餾)流程長或反應條件苛刻、能耗高、1,2-丙二醇收率低等缺點，而由于石油資源的不可再生性，儲量必然日益枯竭，因此利用可再生的原料生產1,2-丙二醇勢在必行。生物質能由于其具有可再生性、低污染性、廣泛分布性和總量豐富的特點，有很大的應用前景。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的在于提供一種新型的高效簡便的利用生物質衍生物乳酸(DL型均可)制備1,2-丙二醇的方法。該方法轉化效率高，產物選擇性好，無需使用復雜難制備的貴金屬催化劑，操作簡單；用水做溶劑代替氫源，對環境污染小，能耗低，有利于工業化生產。產物1,2-丙二醇作為一種重要的中間化學品和溶劑，是環氧樹脂、聚氨酯樹脂、不飽和聚酯、增塑劑、固化劑、表面活性劑的重要原料，也被廣泛用作吸濕劑、抗凍劑、潤滑劑、乳化劑和制藥。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明涉及一種利用生物質衍生物乳酸制備1,2-丙二醇的方法，所述方法包括如下步驟：

A、向水熱反應器中依次加入乳酸、催化劑、還原劑及水；

B、向上述水熱反應器中充入氮氣并密封；

C、將上述水熱反應器置于150～300℃條件下反應30～210min；

D、反應結束后，過濾，即得1,2-丙二醇。

優選地，步驟A中，所述乳酸、催化劑、還原劑的摩爾比為1:(3～18):(12～48)。

更優選地，所述乳酸、催化劑、還原劑的摩爾比為1:(3～8):(30～42)。

更優選地，所述乳酸、催化劑、還原劑的摩爾比為1:6:36。

優選地，步驟A中，所述乳酸的濃度為為6.25～25g/L。

優選地，步驟A中，所述水熱反應器中水的填充率為10～40％。

優選地，步驟A中，所述催化劑包括金屬或金屬氧化物。

優選地，所述催化劑為Cu、Fe、Co、Ni、Fe₂O₃、Ni₂O₃、Fe₃O₄、CuO或Cu₂O。

更優選地，所述催化劑為CuO。

優選地，步驟A中，所述還原劑包括金屬單質粉末。

優選地，所述金屬單質為Al、Fe、Mg或Zn。

更優選地，所述金屬單質為Zn。

步驟B中，所述氮氣的加入是為了充分排出空氣，以免空氣中的可能成分對反應的影響。

優選地，步驟C中，所述水熱反應器是置于烘箱內的。

步驟C中，水在水熱反應器中于150～300℃條件下反應30～210min即成高溫高壓水；高溫高壓水的介電常數降低，分子間的氫鍵減弱，等溫可壓縮性提高，離子常數(Kw)比常溫水幾乎增加了1000倍。

優選地，步驟C中，所述的反應過程為：還原劑與水反應產生原位氫，進而原位氫與乳酸在催化劑作用下發生兩步還原反應，所以本發明在無需額外通入純氫的條件即可完成1,2-丙二醇的合成；此外，上述過程中也存在著一些可能的副反應過程。具體例如下：

優選地，步驟D中，所述過濾具體為采用0.45μm的濾膜進行過濾。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

(1)本發明使用生物質衍生物乳酸作原料制1,2-丙二醇，乳酸可以從生物質資源葡萄糖(自然界綠色植物可通過光合作用大量獲得)制得，無需消耗化石能源，可部分緩解如今全球面臨的能源問題；

(2)本發明反應過程中生成高溫高壓水作反應溶劑，與普通水相比，高溫高壓水的介電常數降低，分子間的氫鍵減弱，等溫可壓縮性提高，離子常數(K_w)比常溫水幾乎增加了1000倍，利用高溫高壓水的這些特性，可實現用廉價易得的金屬及其化合物做還原劑及催化劑在水熱條件下將乳酸轉化成為1,2-丙二醇這種高附加值有機物，實現高效低耗轉化有機資源；