利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法；該方法以生物質(zhì)衍生物乙交酯為原料，以金屬及金屬氧化物為催化劑，以活潑型金屬單質(zhì)為還原劑，在水熱反應(yīng)器中于150～300℃密封反應(yīng)100～300min，即可得到產(chǎn)率最高達(dá)94％的高附加值產(chǎn)物乙二醇。本發(fā)明能夠高效、高選擇性地合成乙二醇，使用自然界中廣泛存在的可再生的生物質(zhì)衍生物為原料，避免了傳統(tǒng)工業(yè)制法中需大量消耗化石燃料，無(wú)需制備復(fù)雜的催化劑、操作簡(jiǎn)單、使用水作為氫源及反應(yīng)溶劑對(duì)環(huán)境污染小、轉(zhuǎn)化率高，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)物乙二醇可被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)防凍劑、清潔劑、可生物降解聚酯纖維、塑化劑、制藥等，是一種重要的中間化學(xué)品和溶劑。
【專(zhuān)利說(shuō)明】利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于能源化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在踏入全球現(xiàn)代化的步伐20世紀(jì)至21世紀(jì)中，化石燃料潛在著能源短缺的危機(jī)，特別是從石油提煉出來(lái)的汽油，是引致全球石油危機(jī)的一個(gè)原因。因此，減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)，開(kāi)發(fā)新的可再生的清潔能源已受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。目前國(guó)內(nèi)外工業(yè)上廣泛應(yīng)用的乙二醇合成方法主要是通過(guò)環(huán)氧乙烷經(jīng)催化水合法制得，這需要消耗乙烯資源，而目前乙烯主要靠傳統(tǒng)的石油資源煉制，該工藝主要有后續(xù)設(shè)備(蒸發(fā)器)流程長(zhǎng)、能耗高、乙二醇選擇性偏低且總收率只有70%左右等缺點(diǎn)，故尋求可再生能源來(lái)代替化石燃料，開(kāi)發(fā)環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保的新方法制備乙二醇勢(shì)在必行。生物質(zhì)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(diǎn)，有很大的應(yīng)用前景。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種新型的高效簡(jiǎn)便的利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法。該方法轉(zhuǎn)化效率高，產(chǎn)物選擇性好，無(wú)需使用復(fù)雜難制備的貴金屬催化劑，操作簡(jiǎn)單，使用水作溶劑和氫源對(duì)環(huán)境污染小，能耗低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。產(chǎn)物乙二醇是一種重要的中間化學(xué)品和溶劑，可被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)防凍劑、清潔劑、可生物降解聚酯纖維、塑化劑、制藥等。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明涉及一種利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法，所述方法包括如下步驟:
[0006]A、在水熱反應(yīng)器中加入乙交酯、催化劑、還原劑及水；
[0007]B、往所述水熱反應(yīng)器中充入氮?dú)獠⒚芊猓?br> [0008]C、將所述水熱反應(yīng)器放入烘箱在150~300°C條件下反應(yīng)100~300min ；
[0009]D、反應(yīng)結(jié)束后，濾膜過(guò)濾反應(yīng)混合物，即得乙二醇。
[0010]優(yōu)選地，所述乙交酯、催化劑、還原劑的摩爾比為0.5:3~12:10~30。更優(yōu)選為
0.5:3 ~6:25 ~30 ;最優(yōu)選為 0.5:6:25。
[0011]優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)器中水填充率為15%~45%。
[0012]優(yōu)選地，所述催化劑包括金屬或金屬氧化物粉末。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述催化劑為Cu、Fe、Co、Fe203、Ni203、Fe304、Cu0、Co203 或 Cu20。
[0014]優(yōu)選地,所述還原劑包括金屬粉末單質(zhì)。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述金屬粉末單質(zhì)為Al、Fe、Mg、Mn或Zn。
[0016]優(yōu)選地，所述過(guò)濾具體為采用0.45 μ m的濾膜進(jìn)行過(guò)濾。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:[0018](I)本發(fā)明使用生物質(zhì)衍生物乙交酯作原料制乙二醇，乙交酯可以從生物質(zhì)資源乙醇酸(來(lái)自于自然界廣泛存在的甘蔗、甜菜及未成熟的葡萄汁)制得，無(wú)需消耗化石能源，可部分緩解如今全球面臨的能源問(wèn)題；
[0019](2)本發(fā)明使用高溫高壓水作反應(yīng)溶劑。與普通水相比，高溫高壓水的介電常數(shù)降低，分子間的氫鍵減弱，等溫可壓縮性提高，離子常數(shù)(Kw)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(shí)現(xiàn)用廉價(jià)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乙交酯轉(zhuǎn)化成為乙二醇這種高附加值有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)高效低耗轉(zhuǎn)化有機(jī)資源。
[0020](3)本發(fā)明無(wú)需額外通入高純氫氣，極大地降低了反應(yīng)能耗，且更加綠色環(huán)保，對(duì)環(huán)境造成的污染?。?br> [0021](5)本發(fā)明使用廉價(jià)易得的金屬及金屬氧化物作催化劑，無(wú)需制備復(fù)雜的貴金屬催化劑；
[0022](6)無(wú)需添加堿；
[0023](7)本發(fā)明乙二醇產(chǎn)率可達(dá)94%，選擇性好，反應(yīng)副產(chǎn)物少。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0025]圖1為實(shí)施例1的產(chǎn)物的GC / MS譜圖；
[0026]圖2為實(shí)施例1的產(chǎn)物的GC-FID譜圖。
【具體實(shí)施方式】`
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028]實(shí)施例1
[0029]本實(shí)施例涉及一種金屬單質(zhì)(Zn粉)、金屬氧化物(CuO粉)水熱轉(zhuǎn)化乙交酯制備乙二醇的方法，反應(yīng)方程式如下:
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: A、在水熱反應(yīng)器中加入乙交酯、催化劑、還原劑及水； B、往所述水熱反應(yīng)器中充入氮?dú)獠⒚芊猓? C、將所述水熱反應(yīng)器放入烘箱在150~300°C條件下反應(yīng)100~300min； D、反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾反應(yīng)混合物，即得乙二醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法，其特征在于，所述乙交酯、催化劑、還原劑的摩爾比為0.5:3~12:10~30。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)器中水填充率為15%~45%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法，其特征在于，所述催化劑包括金屬或金屬氧化物粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法，其特征在于，所述催化劑為 Cu、Fe、Co、Fe2O3' Ni2O3' Fe3O4' CuO, Co2O3 或 Cu2O0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法，其特征在于，所述還原劑包括金屬粉末單質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法，其特征在于，所述金屬粉末單質(zhì)為Al、Fe、Mg、Mn或Zn。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)衍生物乙交酯制備乙二醇的方法，其特征在于，所述過(guò)濾具體為采用0.45 μ m的濾膜進(jìn)行過(guò)濾。
【文檔編號(hào)】C07C31/20GK103641682SQ201310547701
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】霍志保, 許玲麗, 傅駿, 金放鳴 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)