Catalytic hydrogenation of glycerol to propanediols

摘要

由可再生能源生产的生物柴油，被认为是一种有吸引力的可替代燃料，它能够提供甘油作为主要副产品。在生物柴油工业中，从甘油中提炼出的有价值的副产物在经济可持续性中发挥着至关重要的作用。通过催化剂的氢化反应，得到的有效产物是1，2-丙二醇(1，2-PDO)和1，3-丙二醇(1，3-PDO)。虽然这些主要副产品也可以用其他方法生产，但这一种更为有效。(1，2-PDO)和(1，3-PDO)在化学工业中有许多应用，如聚酯树脂、洗涤剂、聚对苯二甲酸丙二醇酯和医药行业。
　　本研究以铂、钌、铱为活性组分，以氧化铝、二氧化硅为载体，采用真空等体积浸渍法制备了催化剂。然后加入钾、钨、锡、铼作为助剂，以提高催化剂的性能。甘油氢解反应是在连续固定床反应器中进行。研究结果表明，相比其他催化剂，Pt-K/Al2O3有最高的加氢活性和1，2-PDO及1，3-PDO的选择性。
　　对Pt和K在氢解甘油过程中的作用进行了考察。结果表明，0.4Pt-20K/Al2O3有很好的催化活性并对1，2-PDO和1，3-PDO有较好的选择性。在温度为150-225℃、压力为10-20bar，空速为0.25-1h-1、H2/甘油的摩尔比为30-100的范围内对0.4Pt-20K/Al2O3进行了条件实验的考察。结果表明，在温度为180℃、氢气压力为20bar、H2/甘油=30（摩尔比）和空速为0.5h-1的条件下，甘油转化率为70％，1，2-PDO选达到89.3％，1，3-PDO选择性为1.13％。
　　对0.4Pt-20K/Al2O3催化剂采用粉末X射线衍射(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2物理吸附和程序升温还原(TPR)进行表征。XRD结果表明，K完全分散在Al2O3载体上，并有助于提高催化剂的活性和选择性。