3-羟基丙酸甲酯催化加氢制备1，3-丙二醇研究

作     者：巩亚 

作者单位：复旦大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹勇

授予年度：2012年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：3-羟基丙酸甲酯 1,3-丙二醇 CuZnMn/SiO2催化剂 催化加氢 

摘      要：1,3-丙二醇不仅是良好的溶剂、保护剂、抗冻剂,而且具有优良的湿润性和杀菌性。作为中间体,它可以合成很多具有特殊功能的聚酯、聚醚、聚氨纶等高分子材料,在化工生产中用途极其广泛。1,3-丙二醇的合成方法有化学合成法和生物法两大类,主要是化学合成法。由于传统的化学合成法需要高温、高压等比较苛刻的工艺条件,且产物得率也不高,所以阻碍了1,3-丙二醇工业化的进展。由3-羟基丙酸甲酯出发,经催化加氢制1,3-丙二醇的路线,反应条件温和,是公认的技术性和经济性较好的一种绿色化工路线。本文对3-羟基丙酸甲酯加氢制1,3-丙二醇的新型铜基催化剂的制备与优化及反应工艺进行了研究。 与一般的酯氢化相比,3-羟基丙酸甲酯的p位羟基容易发生脱水,继而被还原为不需要的副产物,例如饱和酯以及酯基进一步氢化为饱和—元醇。为了抑制副反应的发生,关键是设法研制出合适的催化剂。本文通过对催化剂制备方法、焙烧温度、还原温度、载体及活性组分含量等制备参数的考察得到：以硝酸铜为铜源、以酸性硅溶胶为载体、用共沉淀法制备、二步法焙烧、含活性组分70%(wt)的Cu/SiO2催化剂,经300℃还原活化后,使反应具有较高的转化率和1,3-丙二醇收率。通过对Mn、Zn助剂的添加使得催化剂的稳定性及选择性更好,为进一步工业放大研究奠定了基础。最后,通过对加氢工艺条件的考察得到,在反应温度为160℃,反应压力为7MPa,原料与溶剂比为1：10,氢酯比为27的条件下,加氢反应获得较高的原料转化率和1,3-丙二醇的收率。 与此同时,运用XRD、SEM、TPR、HR-TEM、物理吸附及CO原位红外漫反射等表征手段对催化剂的形态、活性组分的组成及含量对反应影响进行了初步的探讨,发现催化剂活性组分的高分散有利于提高反应活性。且3-羟基丙酸甲酯催化加氢制1,3-丙二醇是由Cu+和Cu0共同起作用的结果,Cu+和Cu0的适宜比例是此催化加氢反应具有高转化率和选择性的必要条件。