[发明专利]一种低碳多元醇的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，涉及一种低碳多元醇的制备方法，具体地说，是关于一种以非贵金属为催化剂，糖类一步氢解制备乙二醇、1，2-丙二醇和甘油等低碳多元醇的方法。

背景技术

乙二醇和1，2-丙二醇是生产不饱和聚酯、功能性流体、药品、食品添加剂等化学品的重要化工原料，工业生产对它们的需求量逐年增长。目前，工业上乙二醇、1，2-丙二醇分别以石油下游产品乙烯、丙烯为原料进行生产。但石油资源的日益枯竭，以石油为原料的工艺受产能和价格影响明显，且工艺流程长，投资大，能耗高，因此寻求一种可再生的绿色生产方法一直是国内外研究热点。

作为地球上存量最大的生物质能源及资源之一，糖类在自然界中的两种主要存在形式为纤维素和淀粉。通过化学或生物手段可以直接将纤维素和淀粉转化为各种糖类。由淀粉生产葡萄糖的工艺早已工业化，而纤维素的水解技术近年来也有了长足的发展。因而糖类作为生物质转化生产能源和大宗化学品的原料具有现实意义。

通过糖类的氢解制备低碳多元醇在国内外已有相关报道，例如US 3030429(1959)采用Ni/硅藻土为催化剂在碱促进剂存在下氢解蔗糖，蔗糖转化率达到83％，而甘油与丙二醇的收率分别为43％和25％。但是已报道的工艺中通常都是采用Ni作为催化剂，产物主要为甘油，经济性不如乙二醇和1，2-丙二醇，并且必须加入碱促进剂，因此对设备的腐蚀比较严重。WO 2005/051874(2005)采用钌和锇为催化剂催化氢解一些系列糖料：多羟基醇、醛糖、醛糖聚合物，制备了乙二醇、丙二醇和甘油。但是该专利采用的催化剂为贵金属钌、铼等，成本较高，限制了其工业应用。CN1762938A以镍、钴、铼、铑、钌、锇等作为催化剂采用两步法，先将糖类在较低温度和压力下生成相应的糖醇，然后加入碱促进剂高温高压下反应得到乙二醇和丙二醇等。CN1919814A先将淀粉乳糖化得到葡萄糖糖浆，然后再采用两步法，即先用Ni或者Ru作为催化剂加氢生成山梨醇，并进一步用Ni/Ru、Ru、Co/Re作为催化剂，以氢氧化钠作为促进剂，氢解山梨醇生成乙二醇和丙二醇。采用两步法将糖类转化成糖醇然后再进一步氢解，工艺流程复杂，且糖醇氢解过程必须加入碱促进剂，容易造成设备腐蚀，对设备的材质有着更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有生物质制备低碳二元醇过程中的不足，提供一种非贵金属催化剂一步氢解糖类制备乙二醇、1，2-丙二醇和甘油等低碳多元醇的方法，采用非贵金属Ni-W₂C/CNFs为催化剂，在不需碱促进剂条件下一步氢解糖类制备低碳多元醇。

本发明提供的低碳多元醇的制备方法，采用非贵金属Ni-W₂C/CNFs作为催化剂，，在不需碱促进剂条件下，糖类一步氢解制备低碳多元醇。

本发明的的制备方法，包括：

(a)、配置糖类水溶液，加入所述催化剂，混合均匀；

(b)、在氢气氛围、高压条件下，糖类氢解生成低碳多元醇。

其中，所述糖类为葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖或蔗糖。

所述糖类水溶液的质量浓度为1％～5％。

所述催化剂为纳米碳纤维CNFs负载的Ni-W₂C，根据本发明，所述催化剂按CN101648140A公开的方法制备，以碳热氢还原法制备以纳米碳纤维为载体的镍促进的碳化钨催化剂。将硝酸镍和偏钨酸铵溶液浸渍于纳米碳纤维上，经干燥后，在氢气氛中碳化1小时。得到的催化剂中Ni的含量为CNFs重量的1％～10％，W的含量为CNFs重量的15％～45％。根据本发明的方法，所述催化剂载体为纳米碳纤维，可按公开号CN1793451A专利公开的方法自制或者从市场采购。

根据本发明，所述步骤b的氢解温度为200℃-250℃，氢压为6Mpa-12Mpa，反应时间为0.5-3小时。

本发明糖类一步氢解制备低碳多元醇的方法，具有以下优点：

1)采用一步氢解法，工艺流程简单，设备投资成本低的特点；

2)反应过程不需要加入碱促进剂，对设备材质的耐腐蚀要求低；

3)所采用的催化剂为非贵金属Ni-W₂C/CNFs催化剂，相对钌、铼等贵金属成本低。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

本发明中，催化剂按CN101648140A公开的方法制备，催化剂的载体纳米碳纤维，可按公开号CN1793451A专利公开的方法自制或者从市场采购。