化工教研
张苏宁张晨车晓曼（中国石油集团东北炼化工程有限公司沈阳分公司，辽宁沈阳110167）
摘要：甘油物质属于可再生的生物能源物质，其在化工行业的应用十分广泛，对于环境保护来说，其环保性能十分优秀。伴随生物柴油业的发展，其副产物中就含有大量的甘油物质，这对传统的甘油产业形成了巨大的冲击，为了缓解甘油产能过剩的问题，将甘油氢解可以得到丙二醇，而丙二醇是重要的化工中间体，丙二醇在化工生产中可以作为重要的润滑剂和溶剂等作用。
chexiao关键词：甘油；丙二醇；催化剂；研究
随着世界工业的发展，不可再生的矿石资源逐年被消耗，
这对于化工行业造成了重大的影响，特别是进入新世纪以来，原油以及其他的化工原料年年价格攀升，间接导致了化工产品价格上涨，最近几年，化工行业进入一个新的时代——“碳水化合物时代”，即可再生的碳水化合物资源替代不可再生矿石资源，相关研究技术和课题越来越多，甘油氢解制取丙二醇就是其中的典型，甘油氢解也需要催化剂辅助反应，本文主要研究了甘油氢解中催化剂的作用和选择。
1甘油氢解催化剂的作用
1.1酸性或者中性条件
在酸性以及中性条件下，甘油氢解反应首先是羟基会第一时间进行质子化反应，但是因为空间位阻的原因，反而端羟基更容易进行质子化反应，羟基如果获得氢中的氢离子，然后再经过脱水反应最终会生成丙酮醇，最好生成的丙酮醇经过金属
催化剂的进行氢解最终产生丙二醇。
1.2碱性条件下
如果反应发生在碱性条件下，反应发生的时候，甘油会依附在催化剂的表面，然后再经过催化剂的催化作用产生烯丙醇互变异构体和甘油醛，接下来，中间体会从催化剂的表面脱离开来，在碱性反应条件中，通过会有两种反应方式，一种方式发生C-O健断裂，随后会生成2-羟基，另外一种方式是发生C-C健断裂，随后生成羟基乙醛，这两种方式的中间产物最后经过催化加氢都会产生相应的醇。
经过介绍上述两种条件下的甘油加氢反应机理来说，无论是在酸性、中性还是碱性的条件下，为了保障甘油加氢反应能够正常有效的进行，氢解过程都需要多重活性中心的协调配合，共同作用反应，也就是说催化剂既要有脱水的效用也要含有加氢的作用。
2甘油氢解催化剂的研究
甘油氢解的催化剂选择目前主流的有两种，一种是贵金属催化剂，另外一种非贵金属催化剂，其中贵金属催化剂有Rh、Pd、Ru和Pt等，而非贵金属催化剂有Cu、Co以及Ni等，此外还有一些是以单金属或者是双金属形式共存的催化剂，有碳、三氧化二铝、二氧化硅以及氧化锌、分子筛、树脂等等，有时还有以上多个种类的金属催化剂或者是非金属催化剂以氧化物或者盐类的形式共存的混合催化物，目前出现了一种新型的催化剂。也就是均相催化剂在甘油氢解的过程中也发挥着重要的作用。甘油氢解主要是C-C健和C-O健的断裂，实际中我们需要做到对的是增加C-O健，降低C-C健的断裂，催化剂的作用就在于此。
经过实践研究证明，Ru-Cu混合催化剂在230摄氏度的条件下，载体为经过离子液修饰过后的膨瑞土，甘油的转化率可以达到99%以上，并且丙二醇的生产率可以达到84%以上，并且这种Ru-Cu混合催化剂的催化性能不仅好，而且有效反应时间长，经过多次催化，其催化效果依然明显。在甘油氢解反应中，由于甘油原料中还有大量的杂质以及生物柴油反应留下的催化剂氢氧化钠，氢氧化钠可能会中和酸性反应条件，降低甘油氢解反应，所以碱性反应条件更适合主流反应条件，目前国外同行发明了把金属直接放在固体碱表面直接进行催化甘油氢解，反应效果也是十分理想。
当前国内化工产业关于甘油氢解催化的研究已经获得了相当多的研究成果，其中就甘油催化氢解生产1，2-丙二醇，它的反应选择性已经可以做到95%以上，成品转化率部分化工企业可以做到99%以上，这一数据表明甘油氢解已经初步达到了工业生产应用的地步。因为1，3-丙二醇的热力学稳定比1，2-丙二
醇底，所以目前国内的甘油氢解主要研究方向时获得1，2-丙二醇，而关于1，3-丙二醇反应研究比较少，相信未来一定会客服这一难题。
3结语
生物柴油工业的崛起，不仅发展获得大量的生物柴油物质，其衍生物甘油也发挥了重要的作用，丙二醇作用甘油氢解的重要产物，也是甘油化工生产的重头戏，国内化工行业对于产能过剩的甘油问题也能得到很好的解决，催化剂是制约甘油转化反应产生丙二酮效率的重要因素，国内化工企业应该加大关于这方面的研究，早日实现甘油物质的高效利用。
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2019年04月