丙三醇制丙三醇碳酸酯催化研究进展
2021-09-07朱升辉覃嘉明国嘉文齐平刘会敏
朱升辉,覃嘉明,国嘉文,齐平,刘会敏
(辽宁工业大学,辽宁 锦州 121001)
丙三醇是生产生物柴油过程中产生的主要副产物,每生产100 kg的生物柴油就能得到10 kg粗品丙三醇[1-2]。生物柴油需求量的逐年增长也带来了丙三醇产量的增加,开发丙三醇的利用途径以提高其附加值至关重要。
在丙三醇衍生物中,丙三醇碳酸酯是一种具有高附加值的化学品。丙三醇碳酸酯拥有多种官能团,可作为聚合物单体、反应中间体、溶剂、添加剂等,被广泛应用于化妆品行业、制造业、精细化工行业和医药行业等。
以丙三醇为原料可通过多种途径制备丙三醇碳酸酯,包括丙三醇与尿素的醇解反应、与碳酸酯的酯交换反应以及与CO、CO2的羰基化反应等。本文对丙三醇碳酸酯的合成途径、所用催化剂的性能进行综述,并对其未来进行了展望。
1 丙三醇与尿素的醇解反应
丙三醇碳酸酯可通过丙三醇与尿素之间发生醇解反应制备,如图1所示。尿素是一种廉价的原材料,在标准状态下该反应的ΔG<0,通过去除产物中的NH3或增加负压可促进反应向正向移动,以提高丙三醇碳酸酯的生成速率[3]。

图1 丙三醇与尿素反应示意图
均相催化剂可用于丙三醇与尿素的醇解反应。其中,ZnCl2的催化活性是最好的,在150 ℃、2.67 kPa条件下反应2 h丙三醇碳酸酯的选择性达到99.7%,收率达到80.2%,并且没有副产物生成[4-6]。在多相催化剂中,通过共沉淀法制备的Zn1Sn氧化物在155 ℃ N2鼓泡下反应4 h后丙三醇碳酸酯的选择性达到99.2%,收率达到87.3%[7]。
尽管丙三醇与尿素的醇解反应具有原料廉价易得、产物容易分离、反应条件相对温和等优点,但反应中生成的NH3对装置有腐蚀性,需要抗腐蚀耐压的高配置的设备,且NH3会污染环境,不符合绿色化学的原则。……
