[发明专利]一种以甘油为原料合成2-氨基丙醇的工艺路线及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用甘油合成2-氨基丙醇的工艺路线及方法，属于化工技术领域。

背景技术

作为生物柴油的副产物，每生产10吨生物柴油就要副产1吨甘油，因此甘油的利用已成为全球研究的热点。由于生物柴油产量大，目前甘油转化主要集中在大吨位品种上，而追求高附加值产品的研究较少。

2-氨基丙醇作为一种化工中间体，具有广泛的用途。在医药领域主要作为氧氟沙星等抗菌药物的中间体，同时它还可以作为合成表面活性剂的中间体，酸性气体吸收剂，溶剂等等。

2-氨基丙醇目前主要通过丙氨酸还原法制备，包括催化加氢和NaBH₄、KBH₄、LiAlH₄、金属钠等化学还原法等，其中催化加氢反应压力为7.0～12.0MPa，是目前工业生产的主要方法，该反应工艺压力高，催化剂用量大(羧基加氢困难，对催化剂腐蚀)，催化剂制备复杂，同时原材料成本也较高，因而导致氨基丙醇价格居高不下(浙江化工，2010，41(1)，15)；而化学还原中的还原剂本身价格也较高，金属钠还原法存在安全隐患，所以都不是主要方法(化学工艺与工程，2009，26(1))。其它还有蒋锦采用氯丙酮与醋酸钠反应，碱性水解，雷尼镍催化还原胺化得到氨基丙醇，总收率44％(中国医药工业杂志，2006，37(1)：8-9)，收率较低，而且氯丙酮是强催泪剂，工业化困难；Melvin JA等用硝基乙烷和甲醛缩合合成2-硝基丙醇，然后还原，收率45％(J.Org Chem，1956，21：1228-1230)，但2-硝基丙醇加热到120℃易爆炸而且收率很低，易产生废水。该方法催化剂用量极其大。

目前甘油的利用研究主要集中在以下几方面：一是甘油转化制备1，2-丙二醇，初期采用甘油直接氢解制备，由于脱水和加氢两步反应条件不匹配，导致收率不高，因此，后来采用脱水和加氢两段反应分别控制，大幅度提高了丙二醇收率，目前，这一领域的研究都集中于脱水和加氢催化剂改进，国内外水平基本相当。在甘油制备1，2-丙二醇研究中，中国专利CN102070422介绍了甘油在铜基催化剂作用下，脱水温度200-300℃，脱水反应可在N₂、Ar、H₂中的任一种气氛下进行，丙酮醇最高收率74.6％；在镍基催化剂作用下，丙酮醇加氢制备1，2-丙二醇的最高收率90.7％。BASF公司采用一种含Co，Cu，Mn，Mo的多组分催化剂，在一定温度和氢气压力及无机酸或杂多酸存在下，将甘油选择性地催化氢解为1，2-丙二醇，甘油转化率接近100％，1，2-丙二醇选择性在95％以上(中国科技信息，2009，(8)：38-40)。由甘油制备1，2-丙二醇目前还没有工业化和中试试验报道，考虑到目前的石油价格，这条路线与目前的环氧丙烷工艺相比，还不具备工业价值，短期内不会有大的发展。二是环氧氯丙烷^{2}，目前国内建有七套以上装置，工艺成熟。三是1，3-丙二醇，目前甘油转化制备1，3一丙二醇的研究主要以生物发酵法居多(精细与专用化学品，2006，vol14，No5，14)。然而，微生物发酵法虽然符合绿色化学的要求，但酶的成活期短，因而成本很高，在保持较高转化率的前提下如何提高产物1，3一丙二醇的产率和浓度，如何降低毒副产物的形成，仍是有待解决的问题，此外，此方法在产物分离上亦存在一定的难度。除上述转化产品之外，还有丙烯醛等产品。

目前在国内还未见采用甘油脱水制备羟基丙酮，在分离或不分离条件下与氨在氢气条件下还原氨化制备氨基丙醇的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环境友好、经济效率高，投资小的甘油合成2-氨基丙醇的方法。

本发明通过如下措施来实现羟基丙酮的合成：

1、羟基丙酮的合成：采用固定床反应器，装入Cu催化剂，将甘油和水(或醇)配成5％-90％水(或醇)溶液，通过注射泵注入反应器，反应温度170-250℃，冷却，收集得到羟基丙酮水溶液；所述的Cu催化剂Cu量在5％-60％当然，本发明的催化剂也可以掺杂其它元素，如Zn、Co、Cr、Mn、Fe、Ce、Pd、Pt、Rh、Ru等其它元素。

在上诉方法中，将甘油和水配成的最佳浓度在30-50％；

在上述方法中，最佳反应温度在190-220℃之间；

本发明的甘油与水通过注射泵注入反应器，液空速最佳范围在0.2-2.0/h之间。