利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法；该方法以生物质衍生物乙交酯为原料，以金属及金属氧化物为催化剂，以活泼型金属单质为还原剂，在水热反应器中于150～300℃密封反应100～300min，即可得到产率最高达94％的高附加值产物乙二醇。本发明能够高效、高选择性地合成乙二醇，使用自然界中广泛存在的可再生的生物质衍生物为原料，避免了传统工业制法中需大量消耗化石燃料，无需制备复杂的催化剂、操作简单、使用水作为氢源及反应溶剂对环境污染小、转化率高，有利于工业化生产，产物乙二醇可被广泛应用于生产防冻剂、清洁剂、可生物降解聚酯纤维、塑化剂、制药等，是一种重要的中间化学品和溶剂。
【专利说明】利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于能源化工【技术领域】，具体涉及一种利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法。
【背景技术】
[0002]在踏入全球现代化的步伐20世纪至21世纪中，化石燃料潜在着能源短缺的危机，特别是从石油提炼出来的汽油，是引致全球石油危机的一个原因。因此，减少对化石燃料的依赖，开发新的可再生的清洁能源已受到人们越来越多的关注。目前国内外工业上广泛应用的乙二醇合成方法主要是通过环氧乙烷经催化水合法制得，这需要消耗乙烯资源，而目前乙烯主要靠传统的石油资源炼制，该工艺主要有后续设备(蒸发器)流程长、能耗高、乙二醇选择性偏低且总收率只有70%左右等缺点，故寻求可再生能源来代替化石燃料，开发环境友好、经济、绿色环保的新方法制备乙二醇势在必行。生物质能由于其具有可再生性、低污染性、广泛分布性和总量丰富的特点，有很大的应用前景。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种新型的高效简便的利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法。该方法转化效率高，产物选择性好，无需使用复杂难制备的贵金属催化剂，操作简单，使用水作溶剂和氢源对环境污染小，能耗低，有利于工业化生产。产物乙二醇是一种重要的中间化学品和溶剂，可被广泛应用于生产防冻剂、清洁剂、可生物降解聚酯纤维、塑化剂、制药等。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]本发明涉及一种利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法，所述方法包括如下步骤:
[0006]A、在水热反应器中加入乙交酯、催化剂、还原剂及水；
[0007]B、往所述水热反应器中充入氮气并密封；
[0008]C、将所述水热反应器放入烘箱在150~300°C条件下反应100~300min ；
[0009]D、反应结束后，滤膜过滤反应混合物，即得乙二醇。
[0010]优选地，所述乙交酯、催化剂、还原剂的摩尔比为0.5:3~12:10~30。更优选为
0.5:3 ~6:25 ~30 ;最优选为 0.5:6:25。
[0011]优选地，所述水热反应器中水填充率为15%~45%。
[0012]优选地，所述催化剂包括金属或金属氧化物粉末。
[0013]进一步优选地，所述催化剂为Cu、Fe、Co、Fe203、Ni203、Fe304、Cu0、Co203 或 Cu20。
[0014]优选地,所述还原剂包括金属粉末单质。
[0015]进一步优选地，所述金属粉末单质为Al、Fe、Mg、Mn或Zn。
[0016]优选地，所述过滤具体为采用0.45 μ m的滤膜进行过滤。
[0017]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:[0018](I)本发明使用生物质衍生物乙交酯作原料制乙二醇，乙交酯可以从生物质资源乙醇酸(来自于自然界广泛存在的甘蔗、甜菜及未成熟的葡萄汁)制得，无需消耗化石能源，可部分缓解如今全球面临的能源问题；
[0019](2)本发明使用高温高压水作反应溶剂。与普通水相比，高温高压水的介电常数降低，分子间的氢键减弱，等温可压缩性提高，离子常数(Kw)比常温水几乎增加了 1000倍。利用高温高压水的这些特性，可实现用廉价易得的金属及其化合物做还原剂及催化剂在水热条件下将乙交酯转化成为乙二醇这种高附加值有机物，实现高效低耗转化有机资源。
[0020](3)本发明无需额外通入高纯氢气，极大地降低了反应能耗，且更加绿色环保，对环境造成的污染小；
[0021](5)本发明使用廉价易得的金属及金属氧化物作催化剂，无需制备复杂的贵金属催化剂；
[0022](6)无需添加碱；
[0023](7)本发明乙二醇产率可达94%，选择性好，反应副产物少。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0025]图1为实施例1的产物的GC / MS谱图；
[0026]图2为实施例1的产物的GC-FID谱图。
【具体实施方式】`
[0027]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0028]实施例1
[0029]本实施例涉及一种金属单质(Zn粉)、金属氧化物(CuO粉)水热转化乙交酯制备乙二醇的方法，反应方程式如下:
[0030]
【权利要求】
1.一种利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: A、在水热反应器中加入乙交酯、催化剂、还原剂及水； B、往所述水热反应器中充入氮气并密封； C、将所述水热反应器放入烘箱在150~300°C条件下反应100~300min； D、反应结束后，过滤反应混合物，即得乙二醇。
2.根据权利要求1所述的利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述乙交酯、催化剂、还原剂的摩尔比为0.5:3~12:10~30。
3.根据权利要求1所述的利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述水热反应器中水填充率为15%~45%。
4.根据权利要求1所述的利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述催化剂包括金属或金属氧化物粉末。
5.根据权利要求4所述的利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述催化剂为 Cu、Fe、Co、Fe2O3' Ni2O3' Fe3O4' CuO, Co2O3 或 Cu2O0
6.根据权利要求1所述的利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述还原剂包括金属粉末单质。
7.根据权利要求6所述的利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述金属粉末单质为Al、Fe、Mg、Mn或Zn。
8.根据权利要求1所述的利用生物质衍生物乙交酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述过滤具体为采用0.45 μ m的滤膜进行过滤。
【文档编号】C07C31/20GK103641682SQ201310547701
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】霍志保, 许玲丽, 傅骏, 金放鸣 申请人:上海交通大学