甘油加氢裂解年产3万吨丙二醇设计文献综述
2020-04-05 12:04
文 献 综 述
1.1 丙二醇的主要性质与应用
1,2-丙二醇[1-2]为无色粘稠稳定的吸水性液体,几乎无味无臭,易燃,低毒。与水、乙醇及多种有机溶剂混溶。
在医药工业中,由于其性质基本上与甘油相同,但黏度、毒性和刺激性均较甘油小,溶解性能好,所以用于溶解很多药物。
在食品工业中,丙二醇可加工为食品乳化剂、可作调味品和色素的优良溶剂、化妆品的溶剂和软化剂,还用作烟草增湿剂、防霉剂,食品加工设备润滑油和食品标记油墨的溶剂。丙二醇的水溶液是有效的抗冻剂。
1.2 甘油制丙二醇的反应机理
甘油主要是通过催化氢解制备丙二醇的。在催化剂作用和氢气存在的条件下,通过一次C-O键断裂,甘油可以转化成1,2-丙二醇和1,3-丙二醇。但是由于催化剂种类及反应参数的不同,可能发生以下副反应:在甘油过度氢解时,即经过2~3次C-O键断裂后,得到一元醇(正丙醇、异丙醇)和丙烷。如果经历1次C-C键的断裂则会生成乙二醇,经过2次C-C键的断裂将生成甲醇。甘油经过C-O键和C-C键同时或者交替的断裂,有可能得到正丙醇、异丙醇、乙二醇、乙醇、甲醇、丙烷、乙烷和甲烷。
甘油氢解制丙二醇反应的机理[3-5]是:甘油催化氢解最初生成的二元醇经过一次C#8212;O键断裂生成相应的一元醇(正丙醇、异丙醇或乙醇)。若生成的一元醇再经一次C#8212;O键断裂则生成相应的烷烃(丙烷或乙烷)。如果经历C#8212;C键的断裂则会生成少一个碳原子的产物,经过反复多次地C#8212;O键和C#8212;C键的交替或同时断裂最终将生成甲烷[6,7]。反应方程式为:
1.3甘油催化氢解制备丙二醇的工艺
典型的甘油催化氢解一般会采取液相加氢工艺[8,9],因为甘油的沸点较高,为290℃,若采取气相加氢工艺,高温可能会导致结焦,造成操作问题,同时也会影响催化剂的性能。但通过增大氢油比、缩短停留时间等方法,甘油气相加氢工艺也可以实现。此外,通过多步骤或者利用超临界溶剂、保护基团等也可以实现甘油氢解。
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