甘油催化氢解制1,2-丙二醇的研究进展

综述了甘油催化氢解制1,2-丙二醇的研究进展。除了Ru、Cu等催化剂,Ag和Co催化剂也对甘油氢解反应有催化活性。载体、制备方法以及使用环境等都对催化剂性能有一定影响。其中,Cu催化剂价格相对低廉,对1,2-丙二醇选择性较高,可回收利用,满足工业化需求。最后对原位氢解机理和直接氢解机理进行解释说明。     

甘油氢解制备丙二醇催化剂研究进展

综述了国内外甘油氢解制备丙二醇催化剂的最新研究进展。指出催化剂是甘油氢解制备丙二醇工艺的关键因素,而目前研究中使用较多的有Cu、Ru、Rh、Pt、Ni、Co基催化剂,这些催化剂的类型、组成、载体、制备方法和工艺条件等直接影响催化剂的活性、选择性、稳定性、产物分离难易度和环境污染等。总结指出,甘油氢解制备1,3-丙二醇工艺需要加强高活性和选择性催化剂的基础性研究,而甘油氢解制备1,2-丙二醇工艺在现有比较成熟的催化剂基础上应进一步改进催化体系和催化剂的制备技术,为尽早实现工业化打下基础。     

Cu基催化剂催化甘油氢解制备丙二醇

在间歇釜式反应器中考察Cu基催化剂在不同酸性条件下的甘油催化氢解反应性能,采用γ-Al₂O₃、SiO₂和SiC酸碱性不同的载体研究催化剂催化活性和选择性的影响,结果表明,3种载体的Cu基催化剂均对1,2-丙二醇的生成有较高的催化活性和选择性,但只有弱酸性SiO₂为载体时生成1,3-丙二醇。研究在底物中添加H₂SO₄（B酸）对甘油氢解反应性能的影响,发现质子酸的存在有利于1,3-丙二醇的生成,但易导致副反应发生,使1,2-丙二醇选择性大幅降低。研究用磷钨酸改性的Cu/SiO₂催化剂对甘油氢解反应的催化活性的影响,发现磷钨酸的加入有利于甘油氢解为1,3-丙二醇,且酸性越强,越容易发生副反应。随着Cu/HWP/SiO₂催化剂焙烧温度的升高,酸性减弱,丙二醇选择性提高,推测出质子酸作用下Cu基催化剂的甘油氢解反应机理。     

甘油氢解Cu/Cr催化剂制备方法对性能的影响

Cu/Cr催化剂由于Cu对C—C键氢解活性很低,对C—O键氢解活性很高而成为甘油氢解制1,2-丙二醇效果最好的固体催化剂。采用5种方法制备了Cu/Cr催化剂,并用于甘油的催化氢解反应,发现Cu/Cr催化剂的制备方式极大地影响着其对甘油的催化氢解性能。以5种方法制备的Cu/Cr催化剂中,对甘油的催化氢解性能依次是:铜氨络合沉淀法Adkins法碳酸钠沉淀法硅藻土浸渍法干混法。运用XRD、TG、BET、FTIR、TPR等表征手段对制备的催化剂结构进行了表征,详细分析了不同方式制备的催化剂的结构差异,将催化剂的结构表征结果与催化反应性能进行关联分析和讨论,并从理论上解释了催化剂结构差异和催化氢解性能的关系。     

甘油氢解制备1,2-丙二醇和1,3-丙二醇催化剂研究进展

随着生物质甘油下游综合利用研究的兴起,甘油氢解反应已成为研究热点。甘油氢解反应工艺的关键技术是氢解催化剂,对近年来甘油氢解制备1,2-丙二醇和1,3-丙二醇的催化剂研究进展进行综述。通过分析甘油氢解制备1,2-丙二醇和1,3-丙二醇催化剂的组成和工业应用情况,对未来可能实现工业化的催化剂体系前景进行展望。     

负载型CuO/γ-Al2O3催化剂结构与催化甘油氢解性能

采用浸渍法制备了CuO/γ-Al2O3催化剂,通过BET、XRD、XPS和TPR方法表征催化剂上CuO的分布与化学形态,结合固定床催化甘油氢解制备1,2-丙二醇试验.结果表明,催化剂表面高度分散缺电子状态的Cu物种是甘油氢解制备1,2-丙二醇的活性中心.采用浸渍法制备的铜基催化剂具有较好的甘油氢解制备1,2-丙二醇性能...     

酸碱改性对Cu/MgO催化甘油氢解制1,2-丙二醇反应性能的影响

生物质甘油催化氢解制备1,2-丙二醇(1,2-PDO)是环境友好的工艺方法。首先,考察了不同载体负载Cu基催化剂对甘油氢解制备1,2-PDO反应的催化性能,得出Cu/MgO的催化性能最好。然后,分别采用两性氧化物、酸性和碱性组分对Cu/MgO催化剂进行改性,研究改性对其催化性能的影响。结果表明,适当提高酸量可提高1,2-PDO的选择性,而提高酸强度,对甘油转化率和1,2-PDO收率有利;较强的碱性可促进甘油的转化和1,2-PDO的生成,活性组分在载体表面的高分散性以及与载体间的相互作用可有效提高催化性能。     

复合分子筛对甘油催化氢解反应的研究

本文主要采用共沉淀法制备了多种类型的铜基催化剂,并考察了甘油催化氢解制备1,2-丙二醇的反应性能。介绍了复合分子筛的铜基催化剂对甘油氢解催化氢解反应的影响。将MCM58-Beta型分子筛进行改性,磷钨酸改性后对反应效果最佳,此时甘油转化率为91.8%、1,2-丙二醇选择性为41.1%。     

负载型铜铬催化剂催化甘油氢解制备1,2-丙二醇

采用浸渍法制备了γ-Al2O3负载的铜铬催化剂,并考察了其在甘油氢解制备1,2-丙二醇反应中的性能。研究发现,Cu/Cr原子比对催化剂性能有很大影响,当Cu/Cr=2.35时,1,2-丙二醇收率达到最大。对失活催化剂的差热-热重(TG-DTA)分析显示,催化剂存在较严重的结焦。采用BaO、MgO等碱性氧化物对γ-Al2O3载体进行改性,通过NH3-TPD表征发现,改性载体酸性有所降低。从评价结果看,改性催化剂的活性有所降低,但稳定性未见改善,说明甘油氢解反应需要酸性位的参与,而酸性并不是引起催化剂的失活的主要原因。     

Production of 1, 2-propanedlol from glycerol catalyzed by supported copper chromium catalyst

采用浸渍法制备了γ -Al2O3负载的铜铬催化剂,并考察了其在甘油氢解制备1,2-丙二醇反应中的性能.研究发现,Cu/Cr原子比对催化剂性能有很大影响,当Cu/Cr=2.35时,1,2-丙二醇收率达到最大.对失活催化剂的差热-热重(TG-DTA)分析显示,催化剂存在较严重的结焦.采用BaO、MgO等碱性氧化物对γ -Al2O3载体进行改性,通过NH3-TPD表征发现,改性载体酸性有所降低.从评价结果看,改性催化剂的活性有所降低,但稳定性未见改善,说明甘油氢解反应需要酸性位的参与,而酸性并不是引起催化剂的失活的主要原因.     

非临氢条件下甘油氢解制1,2-丙二醇的研究

综述了非临氢条件下甘油氢解制1,2-丙二醇的研究进展,介绍了目前甘油原位加氢的2种途径(甘油液相重整加氢和甘油催化转移氢化反应)及优缺点,并对可能的甘油氢解机理进行了阐述。目前采用贵金属催化剂Pt/HT和Pd/Fe_2O_3以及非贵金属Cu/ZrO_2、复合金属Cu-Ni/Al_2O_3均能获得较高的1,2-丙二醇选择性(80%)。最后对非临氢条件下甘油原位加氢的研究工作进行了总结,并对未来研究方向做出展望。     

甘油催化氢解制备丙二醇的研究现状

随着生物柴油产业的快速发展,作为生物柴油副产物的甘油逐渐过剩,合理有效地利用甘油能促进生物柴油产业的良性发展。丙二醇(1,2-丙二醇和1,3-丙二醇)是重要的化工中间体,具有较高的经济价值,利用可再生的甘油催化氢解制备丙二醇替代传统的石化路线符合绿色化学的要求,因而具有广阔的应用前景。简述了利用甘油催化氢解制备丙二醇的研究背景,详细分析了甘油催化氢解的机理(包括脱水-加氢机理、脱氢-加氢机理、直接氢解机理和螯合机理),从催化剂的角度综述了甘油催化氢解制备丙二醇的研究现状和取得的研究成果,并提出了未来甘油氢解的研究方向。     

硼改性Cu/Al_2O_3催化甘油氢解反应合成1,2-丙二醇

采用分步浸渍法制备了硼改性Cu/Al2O3催化剂,利用XRD、FTIR、UV-Vis、N2吸附、H2-TPR、NH3-TPD和N2O解离吸附等方法对其结构进行了表征,研究了硼改性对催化剂结构及其催化甘油氢解反应性能的影响。结果表明,先浸渍硼再浸渍Cu时,随硼含量提高,催化剂酸量和Cu分散度增加,Cu与硼物种的相互作用增强。先浸渍Cu后浸渍硼时,催化剂的酸量提高、Cu物种分散程度变化不明显。先浸渍硼明显提高了Cu/Al2O3活性及1,2-丙二醇选择性。在220℃、3 MPa、质量空速2.0 h-1及H2/甘油比为20的条件下,随硼含量提高,甘油转化率及1,2-丙二醇选择性呈现增大趋势,其中硼含量为2%的催化剂上甘油转化率及1,2-丙二醇选择性分别达到99.9%和96.2%。硼改性对Cu/Al2O3催化性能的促进作用与催化剂酸性提高及Cu与B之间的相互作用有关。     

甘油氢解用固体超强碱负载的铜催化剂（英文）

用浸渍-燃烧法制备了固体超强碱Mg O-Ca O和Mg O-Sr O负载的高分散铜基催化剂,并将其用于甘油氢解制备1,2-丙二醇的反应。N2吸附、X射线衍射、透射电子显微镜、H2程序升温还原和N2O氧化吸附及CO2程序升温脱附等表征实验结果显示:Cu粒子均分散于Cu/Mg O-Ca O(或者Cu/Mg O-Sr O)催化剂的表面;与Cu/Mg O相比,Cu/Mg O-Ca O和Cu/Mg O-Sr O具有更强的碱性,可以加速甘油的转化。上述结果表明,甘油氢解反应中铜催化剂的活性随碱性的增强而增加。     

甘油氢解用固体超强碱负载的铜催化剂

用浸渍-燃烧法制备了固体超强碱MgO-CaO和MgO-SrO负载的高分散铜基催化剂,并将其用于甘油氢解制备1,2-丙二醇的反应。N₂吸附、X射线衍射、透射电子显微镜、H₂程序升温还原和N₂O氧化吸附及CO₂程序升温脱附等表征实验结果显示:Cu粒子均分散于Cu/MgO-CaO(或者Cu/MgO-SrO)催化剂的表面;与Cu/MgO相比,Cu/MgO-CaO和Cu/MgO-SrO具有更强的碱性,可以加速甘油的转化。上述结果表明,甘油氢解反应中铜催化剂的活性随碱性的增强而增加。     

Ni-Cu双金属催化剂上甘油催化转移氢解制备1,2-丙二醇

采用等体积浸渍法制备了一系列Ni-Cu/γ-Al2O3双金属催化剂.考察了Ni/Cu质量比、金属负载量和不同供氢体等因素对甘油催化转移氢解制备丙二醇反应的影响.结果表明:当Ni/Cu质量比为3∶2时,催化剂表现出最好的催化活性.当催化剂Ni-Cu总负载量为25％(15Ni-10Cu/γ-Al2O3)时,在甲酸和甲醇两种供氢体条件下均具有最佳催化效果,尤其以甲酸为供氢体时效果更好,在220℃下反应16h,甘油转化率达85.2％,1,2-丙二醇的选择性为80.4％.     

甘油氢解制1,2-丙二醇Cu/ZrO_2催化剂的稀土改性

用等体积浸渍法制备了稀土改性的Zr O2负载铜催化剂,考察其在质量分数40%甘油水溶液进料时气相氢解制1,2-丙二醇反应的性能,并用比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和氢气程序升温还原(H2-TPR)表征了催化剂的孔结构、形貌、晶相和还原性。典型的氢解反应条件为220℃、1MPa、氢与甘油的摩尔比值为100,液时空速为0.25 g甘油/(g催化剂·h)。首先在预实验中对Al2O3、Si O2和Zr O23种载体进行对比实验,发现未改性的负载铜催化剂均不稳定。浸渍Ce改性的Cu/Si O2催化剂稳定性有较大改善,但只维持700 h左右。接着考察用共沉淀法在Zr O2载体中添加稀土元素铈(Ce)、镧(La)和钇(Y)的改性效果,发现均能显著提高催化活性和选择性,而加Y稳定的氧化锆(YSZ)载体性能最佳。最后浸渍Ce对Cu/YSZ催化剂进行改性,并对Ce的含量进行了优化,结果证明,18%Cu~4%Ce O2/YSZ(均为质量分数)催化剂活性和选择性最佳,1,2-丙二醇得率超过93%。该催化剂具有开放性孔结构,比表面积达到107 m2/g,前躯体中Cu O晶粒最小,还原温度最低。对最优条件下制备的催化剂进行了长运转考察,稳定运行超过1 600 h,1,2-丙二醇收率维持在94%以上。     

1,2-丙二醇制备工艺研究进展

综述了丙二醇生产工艺的研究进展,并对相关生产方法进行了比较,提出甘油氢解制备丙二醇发展潜力大,甘油加氢制备1,2-丙二醇(1,2-PDO)的技术比较成熟,但还需要对催化剂进一步的研究。     

常压、无氢气添加条件下催化甘油转化制1,2-丙二醇

在常压、无氢气添加的固定床反应器上考察了Na2CO3负载型催化剂对甘油歧化制1,2-丙二醇的催化性能,并研究了负载量、反应温度和流速等对甘油水溶液歧化制1,2-丙二醇反应性能的影响。结果表明,5.0%Na2CO3/AC催化剂具有较高的活性,在反应温度300℃,甘油水溶液流速为2 mL/h的反应条件下,得到甘油的转化率为94.4%,1,2-丙二醇的产率为21.4%。用表面测试仪和傅里叶红外光谱对催化剂进行了表征。     

ZnO对CuO-ZnO/Al2O3催化剂催化甘油氢解性能的影响

以氧化铝为载体,采用浸渍法制备了负载型CuO-ZnO/Al2O3催化剂,通过XRD、XPS、TPR手段表征催化剂上CuO和ZnO的分布和化学形态。结果表明,CuO-ZnO/Al2O3催化剂催化甘油氢解反应中,CuO是活性组分,ZnO的引入可以降低CuO与载体氧化铝的相互作用强度,有利于CuO的还原,提高催化剂甘油氢解活性;催化剂表面呈缺电子状态的Cu物种是甘油氢解的活性中心。当活性组分CuO质量分数为12%,n(Cu)∶n(Zn)=1∶1.5时,CuO-ZnO/Al2O3催化剂催化甘油氢解活性最高,甘油转化率可达97.82%,对1,2-丙二醇选择性达94%。