本申請(qǐng)涉及纖維素基生物質(zhì)轉(zhuǎn)化應(yīng)用，尤其是涉及一種催化轉(zhuǎn)化纖維素、纖維二糖、六碳糖(如葡萄糖、果糖)、五碳糖(如木糖、核糖、阿拉伯糖)、山梨醇中的一種或多種生成乙二醇和丙二醇的方法。

背景技術(shù)：

1、生物質(zhì)是地球上占比最大的非糧資源，生物質(zhì)中豐富的碳含量使其成為代替日益減少且不可再生的化石資源的理想物質(zhì)。木質(zhì)纖維素是生物質(zhì)的一種，主要由三部分組成：纖維素、半纖維素、木質(zhì)素。纖維素是木質(zhì)纖維素的主要組成成分，其廣泛存在于農(nóng)業(yè)廢棄物中，比如麥稈稻草、玉米秸稈等。纖維素是以葡萄糖為單體，單體之間通過(guò)1,4-β糖苷鍵鍵連而成，其分子式(c6h10o5)n，通常n含數(shù)千個(gè)葡萄糖單位，相當(dāng)于300～15000個(gè)葡萄糖基，分子量50000～2500000。纖維素作為一種多糖類生物質(zhì)大分子，分子中存在糖苷鍵和氫鍵，因此其結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定。纖維素水解產(chǎn)生或發(fā)酵后剩余的糖混合物主要包括五碳糖和六碳糖，目前的五碳糖和六碳糖的轉(zhuǎn)化存在原料利用率低和產(chǎn)物總收率低，分離成本高的問(wèn)題，因此利用生物質(zhì)來(lái)源的糖和糖類混合物轉(zhuǎn)化生成化學(xué)品具重要的研究和應(yīng)用前景。催化轉(zhuǎn)化多糖類物質(zhì)可生成多種有用化學(xué)品，比如二元醇(包括乙二醇、丙二醇、丁二醇和戊二醇等)、2,5-呋喃二甲酸、纖維素基碳?xì)饽z以及5-羥基甲基糠等。乙二醇是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于聚酯行業(yè)，可以用來(lái)制造聚醚、聚酯和涂料等多種化合物，還被用作溶劑、反應(yīng)中間體和增塑劑，并在合成纖維、樹脂、顏料和染料制造中發(fā)揮重要作用。丙二醇是一種重要的化學(xué)中間體，在塑料、服裝、合成樹脂、化妝品、食品等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)還可用做防凍劑、除冰劑、傳熱介質(zhì)、液體洗滌劑等。目前工業(yè)上主要通過(guò)石油和煤炭裂解生成乙二醇，但這會(huì)產(chǎn)生一系列問(wèn)題，比如全球環(huán)境惡化和氣溫上升等。通過(guò)生物質(zhì)資源生成乙二醇具有環(huán)境友好，綠色可持續(xù)的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益雙贏。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N催化轉(zhuǎn)化纖維素、纖維二糖、六碳糖(葡萄糖、果糖)、五碳糖(木糖、核糖、阿拉伯糖)以及混合糖等生物質(zhì)生成乙二醇和丙二醇的方法。

2、本申請(qǐng)采用下述技術(shù)方案：

3、一種生產(chǎn)乙二醇和丙二醇的方法，在催化劑的作用下，反應(yīng)原料置于反應(yīng)溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完畢后得到乙二醇和丙二醇。

4、可選的，所述催化劑是由組分a和組分b組成的復(fù)合催化劑，組分a是加氫金屬，組分a為cu、ni、ru、pd中的一種；組分b是載體，組分b是ceo2或者ce(oh)3。

5、可選的，反應(yīng)原料為纖維素、纖維二糖、六碳糖(如葡萄糖、果糖)、五碳糖(如木糖、核糖、阿拉伯糖)、山梨醇中的一種或多種。

6、可選的，cu、ni的負(fù)載量是1wt％-30wt％，ru的負(fù)載量是0.1wt％-5wt％，pd的負(fù)載量是0.01wt％-1wt％。優(yōu)選的，cu、ni的負(fù)載量是3wt％-15wt％，ru的負(fù)載量是0.3wt％-1wt％,pd的負(fù)載量是0.1wt％-0.5wt％。。

7、可選地，組分a為ru，組分b為ce(oh)3，所述催化劑通過(guò)在水溶液中還原ru/ceo2生成。

8、可選的，催化劑的量是反應(yīng)原料質(zhì)量的4％-400％。

9、可選的，反應(yīng)初始?jí)毫?0bar-80bar。

10、可選的，反應(yīng)溶劑為水或含有醇的混合溶液。醇包括乙二醇和丙二醇，醇所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-30wt％。

11、可選的，反應(yīng)溫度為160℃-250℃。優(yōu)選的，反應(yīng)溫度為180℃-230℃。

12、可選的，纖維素作為反應(yīng)原料時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為0.5h-24h；葡萄糖、果糖、纖維二糖或山梨醇作為反應(yīng)原料時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為5min-1000min。

13、本申請(qǐng)的有益效果如下：

14、該方法使用鈰氧化合物作為載體負(fù)載金屬作為催化劑，以纖維素、纖維二糖、六碳糖、五碳糖、山梨醇和混合糖等為反應(yīng)原料，在160-250℃的水中和一定氫氣壓力下，直接轉(zhuǎn)化生成乙二醇和1,2-丙二醇，兩者總體選擇性達(dá)到68％。催化劑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合成方法簡(jiǎn)易重復(fù)性好，所用原料廉價(jià)易得，反應(yīng)體系綠色環(huán)保。本發(fā)明為高效催化轉(zhuǎn)化利用纖維素和糖類等生物質(zhì)提供了一條有效可行的路徑，該方法對(duì)設(shè)備要求低，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕，投資小，可以同時(shí)生產(chǎn)乙二醇和1,2-丙二醇，具有重要價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種生產(chǎn)乙二醇和丙二醇的方法，其特征在于，所述方法為：在催化劑的作用下，反應(yīng)原料置于反應(yīng)溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完畢后得到乙二醇和丙二醇；

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，cu、ni的負(fù)載量是1wt％-30wt％，ru的負(fù)載量是0.1wt％-5wt％，pd的負(fù)載量是0.01wt％-1％wt％。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，cu、ni的負(fù)載量是3wt％-15wt％，ru的負(fù)載量是0.3wt％-1wt％,pd的負(fù)載量是0.1wt％-0.5％wt％。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，組分a為ru，組分b為ce(oh)3，所述催化劑通過(guò)在水溶液中還原ru/ceo2生成。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，催化劑的量是反應(yīng)原料質(zhì)量的4％-400％，反應(yīng)初始?jí)毫?0bar-80bar。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，反應(yīng)溶劑為水或含有醇的混合溶液。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，醇主要包括乙二醇和丙二醇，醇所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-30wt％。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，反應(yīng)溫度為160℃-250℃。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，反應(yīng)溫度為180℃-230℃。

10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，纖維素作為反應(yīng)原料時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為0.5h-24h；六碳糖、五碳糖、纖維二糖、山梨醇或混合糖作為反應(yīng)原料時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為5min-1000min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用纖維素、纖維二糖、六碳糖(如葡萄糖、果糖)、五碳糖(如木糖、核糖、阿拉伯糖)、山梨醇中的一種或多種為原料生產(chǎn)乙二醇和1,2?丙二醇的方法。該方法使用鈰氧化合物作為載體負(fù)載金屬作為催化劑，以纖維素、六碳糖、五碳糖等為反應(yīng)原料，在160?250℃的水中和一定氫氣壓力下，直接轉(zhuǎn)化生成乙二醇和1,2?丙二醇，兩者總體選擇性達(dá)到68％。該催化劑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合成方法簡(jiǎn)易重復(fù)性好，所用原料廉價(jià)易得，反應(yīng)體系綠色環(huán)保。本發(fā)明為高效催化轉(zhuǎn)化利用纖維素和糖類等生物質(zhì)提供了一條有效可行的路徑，該方法對(duì)設(shè)備要求低，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕，投資小，可以同時(shí)生產(chǎn)乙二醇和1,2?丙二醇，具有重要價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：劉玥,章偉,張敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華東師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8