[发明专利]一种用于甘油氢解制备1,3-丙二醇的催化剂及其应用

说明书

本发明涉及催化剂领域，公开了一种用于甘油氢解制备1,3‑丙二醇的催化剂及其应用。该催化剂的活性组分包括铂和纳米氧化铜，载体包括硅钨酸H₄SiW₁₂O₄₀、二氧化钛中的一种或者两种混合物；其中，载体中硅钨酸的质量分数为1‑99%，二氧化钛质量分数为1‑99%，活性组分中铂占催化剂总质量的1‑30%，纳米氧化铜占催化剂总质量的1‑30%。本发明的催化剂能够有效提高甘油的转化率和1,3‑丙二醇的选择性，有效抑制1,2‑丙二醇的生成；并且其成本低，适于大规模实际应用。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，尤其涉及一种用于甘油氢解制备1，3-丙二醇的催化剂及其应用。

背景技术

化石资源是全球消耗的最主要能源，但随着人类不断的开采，化石资源枯竭是不可避免的，在这种情况下，各国纷纷致力于研究石油替代品的研究与开发。生物柴油由于其清洁、可再生等优良特性被人们所认可。生物柴油主要通过甘油脂肪酸和甲醇酯交换反应制备，在生产甘油的过程中，每生产10公斤的生物柴油，伴随着大约1公斤的副产物甘油。随着生物柴油的快速发展，必然导致甘油的大量过剩，所以将甘油转化为具有更高价值的化工产品具有重大意义。

甘油作为一种重要的化工原料，广泛地应用于制造塑料、合成树脂、油漆等，还可用于医药、香料、卫生用品、化妆品等工业中。甘油在一定条件和适合的催化剂下可通过氢解反应制备丙二醇，包括：1，2-丙二醇(1，2-PDO)和1，3-丙二醇(1，3-PDO)。1，3-PDO的附加值高于1，2-PDO，市场需求量大，已成为甘油氢解制备的研究热点。1，3-PDO可用于制造油墨、印染、润滑剂、抗冻剂以及增塑剂等，还可作为二元醇用于合成药物中间体、杂环等。而1，3-PDO最主要的用途用作合成聚对苯二甲酸丙二醇酯的原料。目前，工业生产制备 1，3-PDO的方法包括：Shell公司的环氧乙烷氢甲酰化法和Degussa公司的丙烯醛水合法。

环氧乙烷氢甲酰化法(中国专利CN1201407A)分为两步法，环氧乙烷在钴盐催化剂存在的情况下加氢甲酰化，生成中间产物3-羟基丙醛(3-HPA)，再将1，3-HPA与氢气在催化剂存在下反应制备1，3-丙二醇。丙烯醛水合法(中国专利93114516.3)分为两步，第一步甘油水混合物在酸性固体催化剂的存在下，水合生成中间产物3-羟基丙醛，生成的中间产物在常用氢化催化剂的存在下，生成1，3-PDO，以及副产物1，2-PDO。环氧乙烷法和丙烯醛水合法均属于化学合成法，两种工艺原料丙烯醛和环氧乙烷分别为易燃易爆和剧毒的化学药品，在生产存在较大的安全隐患。

Dupont和Genenor公司专利(CN101144086)报道了采用微生物发酵法制备1，3-丙二醇。该生产工艺是将葡萄糖或者淀粉在酵母菌的作用下生成中间产物甘油，将甘油在生物菌种的作用下转化为丙二醇。使用该工艺约有50％的葡萄糖转化成1，3-丙二醇。该工艺虽环保，但底物转化率低，副产物多，分离成本高等问题。

专利CN105618045(双金属催化剂在甘油氢解制备1，3-丙二醇中的应用)介绍了WOx 为载体，铂和金为活性组分的催化剂催化甘油氢解制备1，3-丙二醇的方法，此方法甘油的转化率为46.3％，产率为51.9％，该催化剂虽转化率和产率较高，但是催化剂成本高。

甘油氢解制备1，3-丙二醇近年来成为研究热点，人们致力于研究高效、低成本不易失活的催化剂，从而适应实际生产需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于甘油氢解制备1，3-丙二醇的催化剂及其应用。本发明的催化剂能够有效提高甘油的转化率和1，3-丙二醇的选择性，有效抑制1，2- 丙二醇的生成；并且其成本低，适于大规模实际应用。