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1、化工原理公式一：选题的目的和意义1、目的1,3-丙二醇(简称1,3-PDO)是一种重要的有机化工原料,广泛用于增塑剂、洗涤剂、防腐剂、乳化剂、聚酯和聚氨酯的合成,其中最重要的应用是与对苯二甲酸缩聚生产一种新型高分子材料———聚对苯二甲酸丙二醇酯(简称PTT)聚酯纤维。2、生产方法(1)丙烯醛法丙烯醛水合制3-羟基丙醛一般采用酸性催化剂。诸如：离子交换树脂、酸性分子筛或固载化的矿物酸。CH2CHCHO+H2OHOCH2CH2CHO3-羟基丙醛经过加氢还原为1,3-PDOHOCH2CH2CHO+H21,3-PDO(2)环氧乙烷法首先主要合
2、成为3-羟基丙醛，再接着加氢成为1,3-PDOEO+H2+CO3-HPA3-HPA+H21,3-PDOa:丙烯醛路线成本较高，反应条件比较缓和，技术难度也不是很大，但丙烯醛本身也是一种重要的有机中间体，而且属剧毒易燃易爆物品，难于储存和运输b:环乙烷法设备投资大，技术难度高特别是催化剂的制备较难，但产品成本价格较低而且原料比较容易得到，也易于储运。c:微生物发酵法以“绿色化学”为特征，利用可再生、廉价的资源(如玉米淀粉)，生产环境清洁，反应条件温和，符合21世纪可持续发展需要，但是效率不高，目前没有应用到工业化3-羟基丙醛不稳定,易生
3、成低聚物及乙缩醛,需将其浓度控制得相当低,且催化剂回收和再循环较难实现。3-羟基丙酸甲酯β位羟基异常活泼,在常规酯基氢化催化剂和通常的加氢反应温度条件下,已发生显著的脱水反应而成为极端非选择反应,得不到目的产物1,3-丙二醇。因此开发低成本的1,3-PDO以适应PTT的发展，成了当前聚酯生产和技术界关注的热点问题。二、中间体3-羟基丙酸甲酯加氢制备1,3-PDO1、国外研究情况（1）美国Shell公司2000年在US-6191321中报道了MHP的稀溶液以很低的流速通过Cu/ZnO催化剂的流动反应器，反应温度165-190℃之间，MH
4、P的转化率大于50%，脂加氢得到的二元醇的选择性达81%，降低了脂加氢催化反应的温度。（2）韩国三星公司对MHP加氢进行研究专利（US6348632）采用铬酸铜催化剂，180℃的条件下反应15h，MHP的转化率仅有5%，1，3-PDO的选择性3%专利申请号（01136549.8）采用硅烷改进的CuO/SiO2催化剂，在流动釜式反应器中实现MHP加氢的转化率大于80%，1，3-PDO的选择性不到90%专利申请号（02122156.1）采用CuO（77wt%）--SiO2(20wt%)--MnO2（3wt%）的催化剂，活化44h，氢气压力
5、为1500PSi，温度150℃，反应20h，反应物浓度为1.77%，MHP的转化率90%以上，1，3-PDO的选择性100%在低温条件下MHP的转化率和1，3-PDO的选择性有很大的提高，但是低浓度使实际产物的收率很低。2、国内研究情况（1）中科院兰州化学物理研究所于2006年以《3-羟基丙酸甲酯制1，3-丙二醇》为题目申请专利该发明叙述了一种由3-羟基丙酸甲酯加氢制1，3-PDO的方法。该方法催化剂采用CuO-SiO2，催化剂可以在较温和的条件下实现MHP转化为1，3-丙二醇的反应。MHP的转化率最高为97.8%；1，3-PDO的选
6、择性最高为93.4%。特征：催化剂采用CuO-SiO2，其中CuO的含量60-95%，反应溶剂采用乙醇，温度100-180℃，反应压力为6.0-12.0MPa的操作条件下完成制备（2）复旦大学于2007年以《一种1，3-PDO制备反应的催化剂及其制备方法》为题目申请了专利。本发明涉及一种用于MHP加氢制取1，3-PDO的催化剂，反应温度150-250℃，反应压力3--6MPa，加氢反应在有溶剂（甲醇）条件下进行，MHP的转化率90%，1，3-PDO的选择性85%。特征：催化剂的组成：活性组分CuO，助剂SiO2，助催化剂MnO2组成，
7、其重量百分比为40-70%：20-50%：1-10%（3）青岛科技大学硕士研究生冯看卡的毕业论文《MHP丙酸甲酯加氢制1，3丙二醇的研究》中指出以纳米铜为催化剂，反应温度160℃，反应压力6.8MPa，氢气流量为95ml/min、V（MHP）:V（MeOH）=1:7条件下，MHP的转化率达98%，1，3-PDO的选择性达80%。特性：通过共沉淀法制备的负载型纳米催化剂Cu-M-O-SiO2对MHP加氢制备1，3-PDO具有很高的催化活性和选择性，有效抑制了脱水副反应的发生MHP+2H21,3-PDO+CH3OH但由于3-羟基丙酸甲酯β
8、位羟基异常活泼,在常规酯基氢化催化剂(如铜-铬氧化物、铜-锌氧化物或Raney镍)上和通常的加氢反应温度条件下,已发生显著的脱水反应而成为极端非选择反应,得不到目的产物1,3-丙二醇。所以选择合适的催化剂促进该反应的进行
