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。     

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。     

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。     

甘油催化氢解制备二元醇的研究进展

对近年来利用甘油为原料催化氢解合成二元醇的进展进行了综述,介绍了甘油催化氢解的机理和甘油催化氢解制备二元醇的生产工艺,着重介绍了甘油催化氢解制备二元醇催化剂的研究进展,最后为甘油催化氢解的研究方向提供了一些建议。     

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。     

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％.     

甘油催化氢解制1,3-丙二醇的纳米铜基催化剂

采用共沉淀法制备用于甘油催化氢解制1,3-丙二醇的纳米CuO-TiO₂/SiO₂催化剂,用X射线粉末衍射及扫描电子显微镜对催化剂的结构及形貌进行表征。在微型固定床反应器上考察了纳米催化剂对甘油氢解制备1,3-丙二醇的催化性能,结果表明,在反应温度190 ℃、H₂压力4.5 MPa、n(H₂)∶n(甘油)=50∶1和液空速0.30 h^-1的较佳条件下,甘油转化率为35.66%,1,3-丙二醇选择性达78.18%。     

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。     

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。     

甘油催化氢解制备1,2-丙二醇的工艺研究

研究了以甘油为原料,通过催化氢解法制备1,2-丙二醇,考察了不同催化剂、反应温度、压力对反应的影响。最佳工艺为：优选铜基催化剂B,反应温度200℃。反应压力4.0 MPa。     

Continuous production of 1,2‐propanediol by the selective hydrogenolysis of solvent‐free glycerol under mild conditions

BACKGROUND: The conversion of glycerol to value‐added derivatives is now critical, owing to the large surplus of glycerol from biodiesel production. The main objective of this work is to develop a novel process for converting solvent‐free glycerol to 1,2‐propanediol. RESULTS: Several catalysts were screened for aqueous‐phase hydrogenolysis of glycerol in an autoclave. The most effective catalysts (Ni/Al₂O₃, Cu/ZnO/Al₂O₃) were further tested for vapor phase hydrogenolysis in a fixed‐bed. Ni/Al₂O₃ did not prove as effective for the production of 1,2‐propanediol because of the high selectivity to CH₄ and CO. Over Cu/ZnO/Al₂O₃, glycerol was mainly converted to the desired 1,2‐propanediol and the reaction intermediate acetol. The production of 1,2‐propanediol was favoured at higher hydrogen pressure. At 190 °C and 0.64 MPa, near complete conversion of glycerol was achieved with 1,2‐propanediol selectivity up to 92%. In addition, a higher concentration (between 43.4% and 0.8%) of acetol was detected and an approximately stoichiometric relationship was found between acetol and 1,2‐propanediol. CONCLUSION: 1,2‐propanediol can be produced with high yields via the vapor phase hydrogenolysis of glycerol over Cu/ZnO/Al₂O₃. Furthermore, the mechanism of 1,2‐propanediol formation is suggested to proceed mainly through an acetol route over Cu/ZnO/Al₂O₃. Copyright © 2008 Society of Chemical Industry     

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。     

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%。     

水及还原温度对氧化铕促进的Cu—ZnO催化剂上甘油氢解性能的影响

采用共沉淀法制备了氧化铕（Eu2O3）促进的Cu—ZnO催化剂,通过X射线衍射（XRD）、N2O脉冲吸附等手段对所制备的催化剂物化性质进行表征,考察了它们在连续流动固定床反应器中甘油氢解反应的催化性能,讨论了反应液中水的质量分数及还原温度对Eu2O3促进的Cu—ZnO催化性能的影响．结果表明：引入Eu203不改变甘油氢解反应的产物分布,但能显著提高催化剂的稳定性;减少反应液中水含量及降低还原温度有利于提高催化剂的稳定性;稀土Eu2O3能够增强Cu—ZnO的抗水氧化能力,使催化剂表面Cu^0难被水氧化而不易失活。