[发明专利]甘油加氢系统和方法

说明书

本发明提供一种甘油加氢系统和方法，该系统包括：混合单元，用于将甘油水溶液和氢气混合；加氢单元，用于甘油的加氢反应；分离单元，用于分离所述加氢单元产生的产物；以及回收单元，用于回收经所述分离单元分离得到的成品；其中，所述加氢单元包括催化剂，所述催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分，所述载体为金属M的碳化物，M选自第VIB族金属，所述活性组分选自第VIII族金属的金属组分的一种或多种。本发明在选定的系统中采用具体的催化剂，氢气与甘油均为一次通过流程，借助于该工艺，催化剂在高空速下的仍保持甘油完全转化，同时可根据工艺条件调变不同产物的选择性，实现灵活增产高附加值产物，有利于工业化推广。

技术领域

本发明涉及有机化学合成技术领域，特别涉及甘油加氢系统和方法。

背景技术

甘油是生产生物柴油的主要副产物。目前，市场上的甘油主要来自生物柴油和油脂工业。随着生物柴油产量的不断升高，目前甘油市场基本饱和，供应量明显过剩，这使甘油的价格一直稳定在低位。甘油加氢的高附加值产品包括1,2-丙二醇和1,3-丙二醇。1,2-丙二醇主要用来生产涂料和不饱和聚酯树脂(UPR)，此外用作防冻剂，替代乙二醇用于防冻飞行器及在食品中作冷却剂等。

1,3-丙二醇(1,3-PDO)是一种重要的有机化工原料，其最主要用途是新型聚酯材料聚对苯二甲酸1,3-丙二醇酯(PTT)的原料。业内普遍认为PTT纤维将逐步替代涤论和锦纶成为21世纪大型纤维，具有广阔的应用前景。此外，生物柴油生产过程副产的甘油严重过剩，研究甘油的深加工技术具有重要的意义。因此，以甘油为原料制备1,3-丙二醇被广泛认为是一条具有重要应用前景的转化途径。

目前，甘油生产1,2-丙二醇、1,3-丙二醇的方法众多，其中，一步氢解法同时制备两种产品具有原料适应性广、工艺流程短，氢耗低、环境污染少、毒性低等优点，具有重要的应用前景。

专利CN103524302A公开了一种以Pt/B₂O₃-WO₃-ZrO₂为催化剂制备1,3-丙二醇的工艺方法，甘油和氢气通入固定床反应器反应，产物经渗透汽化膜分离除去水，再通过精馏塔分离获得1,3-丙二醇，该工艺转化率低，催化剂成本高，大量未反应的甘油返回反应器，能耗较高。文献(Green Chemistry,2011,13:2004)采用Pt-Sulfated/ZrO₂催化剂以DMI为溶剂，170℃和7.3MPa压力下甘油的转化率和选择性均较高(83.5％)，但存在反应压力大，有机溶剂存在环境污染等问题。专利CN 101723801公开了一种甘油直接加氢制1,3-丙二醇的方法，采用两种或以上溶剂溶解甘油进行反应，催化剂载体是ZrO₂、SiO₂-Al₂O₃或Al₂O₃，活性组分是Ru、Pt、Pd、Rh中的一种或多种，助剂组分为WO₃、ZnO、La₂O₃中的一种或几种。但催化剂1,3-丙二醇的选择性较低，催化剂的稳定性未说明。专利CN104582839公开了一种以勃姆石为载体的Pt-WOx催化剂，但催化剂整体活性较低。文献和专利报道的甘油一步氢解法制备1,3丙二醇普遍存在催化剂活性低、1,3丙二醇选择性低、时空收率低、催化剂成本高、稳定性差等问题。

因此，如何提高活性金属(如Pt、Ir等)的利用率、选择性、稳定性、减少催化剂成本一直以来都是甘油氢解催化剂开发的难点和方向。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种甘油加氢方法和系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种甘油加氢系统，包括：