RU2663419C1 - Method for producing glycerol 1,2-propylene glycol - Google Patents

Method for producing glycerol 1,2-propylene glycol Download PDF

Info

Publication number
RU2663419C1
RU2663419C1 RU2017111620A RU2017111620A RU2663419C1 RU 2663419 C1 RU2663419 C1 RU 2663419C1 RU 2017111620 A RU2017111620 A RU 2017111620A RU 2017111620 A RU2017111620 A RU 2017111620A RU 2663419 C1 RU2663419 C1 RU 2663419C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glycerol
propylene glycol
hydrogen
copper
reactor
Prior art date
Application number
RU2017111620A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Алексеевич Меньщиков
Евгений Рудольфович Ачильдиев
Иван Павлович Семенов
Original Assignee
Вадим Алексеевич Меньщиков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вадим Алексеевич Меньщиков filed Critical Вадим Алексеевич Меньщиков
Priority to RU2017111620A priority Critical patent/RU2663419C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2663419C1 publication Critical patent/RU2663419C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/60Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by elimination of -OH groups, e.g. by dehydration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: present invention relates to a process for the preparation of 1,2-propylene glycol by hydrogenation of glycerol at elevated pressure and temperature in the presence of a copper-containing catalyst in a reactor. Process is carried out at a pressure of 20–30 atm in a three-phase reactor with the supply of glycerol and hydrogen to the upper part of the reactor, while glycerin flows over the surface of the catalyst particles at a specific consumption of 0.20–0.70 l/h, the hydrogen flow rate is set at a level such that the conversion rate is in the range of 50–90 %.
EFFECT: proposed method makes it possible to produce 1,2-propylene glycol with high selectivity with a minimum hydrogen supply and without the use of an additional solvent.
5 cl, 1 tbl, 12 ex

Description

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к получению 1,2-пропиленгликоля из глицерина гидрированием последнего.The invention relates to the field of chemical technology, in particular to the production of 1,2-propylene glycol from glycerol by hydrogenation of the latter.

Известны способы получения 1,2-пропиленгликоля из глицерина при его концентрации больше 20% в присутствии катализаторов, содержащих медь.Known methods for producing 1,2-propylene glycol from glycerol at a concentration of more than 20% in the presence of catalysts containing copper.

Известен способ получения 1,2-пропиленгликоля гидрированием глицерина в присутствии медь-цинкового катализатора при температуре 220-280°С и давлении 5-20 атм. Недостатком данного способа является низкая концентрация глицерина (20-60%) и использование спиртового растворителя (US 5214219, 1993).A known method of producing 1,2-propylene glycol by hydrogenation of glycerol in the presence of a copper-zinc catalyst at a temperature of 220-280 ° C and a pressure of 5-20 atm. The disadvantage of this method is the low concentration of glycerol (20-60%) and the use of an alcohol solvent (US 5214219, 1993).

Известен способ получения 1,2-пропиленгликоля гидрированием глицерина в присутствии медь-никель-кобальтовых катализаторов при температуре 160-260°С и давлении 5-20 атм в газовой фазе. Недостатком данного способа является большое соотношение водород/глицерин, равное 200-1100/1 и секционное испарение глицерина, что затрудняет отделение продуктов реакции, в т.ч. 1,2-пропиленгликоля и не прореагировавшего глицерина, от водорода, и громоздкое аппаратурное оформление процесса (ЕР 2043983А1, 2009, аналог Евраз. пат. 013127, 2010).A known method of producing 1,2-propylene glycol by hydrogenation of glycerol in the presence of copper-nickel-cobalt catalysts at a temperature of 160-260 ° C and a pressure of 5-20 atm in the gas phase. The disadvantage of this method is the large ratio of hydrogen / glycerol, equal to 200-1100 / 1 and sectional evaporation of glycerol, which makes it difficult to separate the reaction products, including 1,2-propylene glycol and unreacted glycerol, from hydrogen, and cumbersome instrumentation of the process (EP 2043983A1, 2009, analogue of Evraz. Pat. 013127, 2010).

Известен способ получения 1,2-пропиленгликоля гидрированием глицерина в присутствии медного катализатора, содержащего, кроме того, кобальт, марганец и молибден. Процесс проводят при температуре 180-270°С, давлении 100-700 ати при концентрации глицерина более 80%. Недостатком способа является высокое давление, что затрудняет проведение процесса и требует больших энергетических затрат.(US 5616817, 1997, аналог DE-4442124 А).A known method of producing 1,2-propylene glycol by hydrogenation of glycerol in the presence of a copper catalyst containing, in addition, cobalt, manganese and molybdenum. The process is carried out at a temperature of 180-270 ° C, a pressure of 100-700 ati with a glycerol concentration of more than 80%. The disadvantage of this method is the high pressure, which complicates the process and requires large energy costs. (US 5616817, 1997, analogue DE-4442124 A).

Известен способ получения 1,2-пропиленгликоля реакцией глицерина, имеющего чистоту не менее 95 мас.%, с водородом при давлении от 20 до 100 атм и температуре от 180 до 240°С в присутствии катализатора, который содержит от 20 до 60%мас.% оксида меди, от 30 до 60 мас.% оксида цинка и от 1 до 10 мас. % оксида марганца. Реакция протекает в реакторе-автоклаве. (RU 2436761, 2011).A known method of producing 1,2-propylene glycol by reaction of glycerol having a purity of at least 95 wt.%, With hydrogen at a pressure of from 20 to 100 atmospheres and a temperature of from 180 to 240 ° C in the presence of a catalyst that contains from 20 to 60% wt. % copper oxide, from 30 to 60 wt.% zinc oxide and from 1 to 10 wt. % manganese oxide. The reaction proceeds in an autoclave reactor. (RU 2436761, 2011).

Известен также аналогичный способ получения 1,2-пропиленгликоля реакцией глицерина, имеющего чистоту не менее 95 мас.%, с водородом при давлении от 20 до 100 атм и температуре от 180 до 240°С в присутствии катализатора, который содержит от 10 до 50 мас.% оксида меди и от 50 до 90 мас.%, оксида цинка, который перед реакцией активируют в потоке водорода при температуре от 170 до 240°С. Реакция протекает в реакторе-автоклаве. (RU 2439047, 2012).There is also a similar method for producing 1,2-propylene glycol by reaction of glycerol having a purity of at least 95 wt.%, With hydrogen at a pressure of from 20 to 100 atm and a temperature of from 180 to 240 ° C in the presence of a catalyst that contains from 10 to 50 wt. .% copper oxide and from 50 to 90 wt.%, zinc oxide, which before the reaction is activated in a stream of hydrogen at a temperature of from 170 to 240 ° C. The reaction proceeds in an autoclave reactor. (RU 2439047, 2012).

Недостатком указанных способов, которые отличаются только соотношением оксидов меди и цинка, является проведение процесса в автоклаве. Из примеров следует, что процесс ведется периодически. Для выделения продуктов реакции предварительно необходимо сбросить давление водорода из автоклава и отделить катализатор от реакционной массы. Перед следующей операцией снова необходимо активировать катализатор.The disadvantage of these methods, which differ only in the ratio of copper and zinc oxides, is the process in an autoclave. From the examples it follows that the process is conducted periodically. To isolate the reaction products, it is first necessary to depressurize the hydrogen from the autoclave and separate the catalyst from the reaction mass. Before the next operation, the catalyst must again be activated.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения 1,2-пропиленгликоля, который заключается в гидрировании глицерина в присутствии катализатора и включает следующие стадии: предварительное нагревание сырьевой смеси, содержащей глицерин, водород и метанол, в нагревателе реагентов, подачу нагретой сырьевой смеси в реактор, разделение потока, выходящего из реактора, на поток паровой фазы и поток жидкой фазы, конденсацию потока паровой фазы с получением конденсированной жидкости, возвращение конденсированной жидкости в цикл в реактор и дистилляцию потока жидкой фазы с получением очищенного пропиленгликоля.Closest to the claimed is a method for producing 1,2-propylene glycol, which consists in the hydrogenation of glycerol in the presence of a catalyst and includes the following stages: pre-heating the feed mixture containing glycerin, hydrogen and methanol in a reagent heater, feeding the heated feed mixture to the reactor, separation the stream leaving the reactor to the vapor phase stream and the liquid phase stream, condensing the vapor phase stream to produce a condensed liquid, returning the condensed liquid to the reactor cycle p and distillation of the liquid phase stream to obtain purified propylene glycol.

При этом используется катализатор, содержащий металл или оксид металла, диспергированный на инертном носителе. В качестве металла может быть использована медь. Реакция гидрирования глицерина проводится при температуре равной 150-240°С и при давлении 20-80 атм. Затем пропиленгликоль подвергается очистке в секции фракционирования для того, чтобы он соответствовал различным техническим условиям на продукт.(RU 2548907, 2015).In this case, a catalyst containing a metal or metal oxide dispersed on an inert support is used. As the metal, copper can be used. The glycerol hydrogenation reaction is carried out at a temperature of 150-240 ° C and at a pressure of 20-80 atm. Then the propylene glycol is subjected to purification in the fractionation section so that it meets various technical specifications for the product (RU 2548907, 2015).

Способ, указанный в качестве прототипа, имеет несколько недостатков.The method specified as a prototype has several disadvantages.

Во-первых, процесс проводится в присутствии метанола. Это усложняет схему реакционного узла за счет циркуляции метанола. Часть метанола уходит с продуктами реакции в систему разделения и теряется с топливным газом из колонны К-1. В приводимой в прототипе схеме не указано место ввода метанола.Firstly, the process is carried out in the presence of methanol. This complicates the scheme of the reaction unit due to the circulation of methanol. Part of the methanol with the reaction products goes into the separation system and is lost with fuel gas from the K-1 column. In the prototype scheme, the place of methanol input is not indicated.

Во-вторых, в схеме разделения необходима отдельная колонна К-1 для выделения метанола, что усложняет эту схему.Secondly, a separate K-1 column is required in the separation scheme to isolate methanol, which complicates this scheme.

В-третьих, в схеме реакционного узла предусмотрен рецикл водорода на смешение с исходным водородом. Это означает, что процесс гидрирования глицерина проводится с большим избытком водорода.Thirdly, in the scheme of the reaction unit provides for the recycling of hydrogen to mix with the original hydrogen. This means that the process of hydrogenation of glycerol is carried out with a large excess of hydrogen.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения 1,2-пропиленгликоля гидрированием глицерина в жидкой фазе в присутствии медьсодержащего катализатора с высокой селективностью при минимальной подаче водорода и без использования дополнительного растворителя.The objective of the present invention is to develop a method for producing 1,2-propylene glycol by hydrogenation of glycerol in the liquid phase in the presence of a copper-containing catalyst with high selectivity with minimal hydrogen supply and without the use of an additional solvent.

Поставленная задача решается разработанным способом получения 1,2-пропиленгликоля гидрированием глицерина при повышенных давлении и температуре в присутствии медьсодержащего катализатора в реакторе. Способ отличается тем, что процесс проводят в трехфазном реакторе (газ - водород, жидкость - глицерин, твердая фаза - катализатор) при подаче глицерина и водорода в верхнюю часть реактора, при этом глицерин течет по поверхности частиц катализатора при удельном расходе 0,20-0,70 1/час. Расход водорода устанавливают на таком уровне, чтобы степень его конверсии находилась в интервале 50-90% (т.е. близкий к стехиометрическому).The problem is solved by the developed method for producing 1,2-propylene glycol by hydrogenation of glycerol at elevated pressure and temperature in the presence of a copper-containing catalyst in the reactor. The method is characterized in that the process is carried out in a three-phase reactor (gas - hydrogen, liquid - glycerin, solid phase - catalyst) while feeding glycerin and hydrogen to the upper part of the reactor, while glycerin flows over the surface of the catalyst particles at a specific flow rate of 0.20-0 , 70 1 / hour. The hydrogen flow rate is set at such a level that the degree of its conversion is in the range of 50-90% (i.e., close to stoichiometric).

При необходимости проводят рецикл непрореагировавшей части глицеринаIf necessary, recycle the unreacted portion of glycerol

Процесс проводят при давлении 20-30 атм и температуре 210-250°С. The process is carried out at a pressure of 20-30 atm and a temperature of 210-250 ° C.

В качестве медьсодержащего катализатора используют медный или медь-цинковый катализатор.As a copper-containing catalyst, a copper or copper-zinc catalyst is used.

Глицерин, используемый в процессе, может содержать 10-30 мас.% воды.The glycerin used in the process may contain 10-30 wt.% Water.

Ниже приведены примеры конкретной реализации предлагаемого способа.The following are examples of specific implementations of the proposed method.

В реактор диаметром 18 мм, помещенный в нагревательную печь, загружено 15 мл катализатора. Глицерин и водород подаются на верх реактора, при этом глицерин течет по поверхности частиц катализатора при удельном расходе 0,20-0,70 1/час. Расход водорода устанавливают на таком уровне, чтобы степень его конверсии находилась в интервале 50-90% (т.е. близкий к стехиометрическому). Реакционная масса из реактора поступает в сепаратор, где происходит разделение газовой и жидких фаз.15 ml of catalyst were charged into a 18 mm diameter reactor placed in a heating furnace. Glycerin and hydrogen are fed to the top of the reactor, with glycerol flowing over the surface of the catalyst particles at a specific flow rate of 0.20-0.70 1 / hour. The hydrogen flow rate is set at such a level that the degree of its conversion is in the range of 50-90% (i.e., close to stoichiometric). The reaction mass from the reactor enters the separator, where the separation of gas and liquid phases.

Условия и результаты экспериментов приведены в таблице. Все эксперименты проведены без использования какого-либо дополнительного растворителя. Опыты 1-3 проводились в присутствии медного катализатора. В опыте 1 достигнута очень высокая селективность по 1,2-пропиленгликолю (98,1%), хотя при низкой конверсии глицерина (19,6%). На этом же катализаторе могут быть достигнуты более высокие конверсии глицерина (43,7%), но при более низкой селективности (83,0%) (опыт 2). В опыте 3 достигается более высокая конверсия глицерина (26,2%) по сравнению с опытом 1, при практически равной высокой селективности по 1,2-пропиленгликолю (96,4%), что достигается за счет уменьшения удельного расхода глицерина.The conditions and results of the experiments are shown in the table. All experiments were carried out without the use of any additional solvent. Tests 1-3 were carried out in the presence of a copper catalyst. In experiment 1, a very high selectivity for 1,2-propylene glycol (98.1%) was achieved, although with a low glycerol conversion (19.6%). On the same catalyst, higher glycerol conversions (43.7%) can be achieved, but with lower selectivity (83.0%) (experiment 2). In experiment 3, a higher glycerol conversion (26.2%) is achieved compared to experiment 1, with almost equal high selectivity for 1,2-propylene glycol (96.4%), which is achieved by reducing the specific consumption of glycerol.

Существенно лучшие показатели получены в присутствии медь-цинкового катализатора. Так, при конверсии глицерина 96,3-97,1% селективность составляет 87,4-89,1% (опыты 5 и 6). При такой величине конверсии глицерина его рецикл в реакционный узел становится нецелесообразным из-за его малости. При более низкой конверсии глицерина (85,5%) селективность возрастает до 94,4% (опыт 4). В этих условиях рецикл непрореагировавшего глицерина может стать полезным.Significantly better performance was obtained in the presence of a copper-zinc catalyst. So, with a conversion of glycerol of 96.3-97.1%, the selectivity is 87.4-89.1% (experiments 5 and 6). With this magnitude of glycerol conversion, its recycling to the reaction unit becomes impractical due to its smallness. At a lower glycerol conversion (85.5%), the selectivity increases to 94.4% (experiment 4). Under these conditions, recycling unreacted glycerol can be beneficial.

В ходе проведения исследований по гидрированию глицерина в 1,2-пропиленгликоль было установлено, что нет необходимости подавать большое количество водорода против теоретически необходимого, т.е. иметь большой избыток водорода и низкую его конверсию, что приводит к его рециклу. Это усложняет схему реакционного узла и увеличивает энергопотребление. Сравнение опытов 7 и 8 показывает, что увеличение степени конверсии водорода с 25% до 76% (т.е. с 4-кратного избытка до 1,3-кратного) практически не изменяет конверсию глицерина и селективность процесса.In the course of research on the hydrogenation of glycerol to 1,2-propylene glycol, it was found that there is no need to supply a large amount of hydrogen against the theoretically necessary, i.e. to have a large excess of hydrogen and its low conversion, which leads to its recycling. This complicates the layout of the reaction unit and increases energy consumption. A comparison of experiments 7 and 8 shows that an increase in the degree of hydrogen conversion from 25% to 76% (i.e., from a 4-fold excess to 1.3-fold) practically does not change the conversion of glycerol and the selectivity of the process.

Опыты 9-12 также подтверждают заявленные интервалы режима работы, а также значения показателей при проведении процесса получения 1,2-пропиленгликоля.Experiments 9-12 also confirm the declared intervals of the operating mode, as well as the values of the indicators during the process of obtaining 1,2-propylene glycol.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (5)

1. Способ получения 1,2-пропиленгликоля гидрированием глицерина при повышенных давлении и температуре в присутствии медьсодержащего катализатора в реакторе, отличающийся тем, что процесс проводят при давлении 20-30 атм в трехфазном реакторе при подаче глицерина и водорода в верхнюю часть реактора, при этом глицерин течет по поверхности частиц катализатора при удельном расходе 0,20-0,70 1/ч, расход водорода устанавливают на таком уровне, чтобы степень его конверсии находилась в интервале 50-90%.1. The method of producing 1,2-propylene glycol by hydrogenation of glycerol at elevated pressure and temperature in the presence of a copper-containing catalyst in the reactor, characterized in that the process is carried out at a pressure of 20-30 atm in a three-phase reactor with the supply of glycerol and hydrogen to the upper part of the reactor, glycerin flows over the surface of the catalyst particles at a specific flow rate of 0.20-0.70 1 / h, the hydrogen flow rate is set at such a level that its degree of conversion is in the range of 50-90%. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при необходимости проводят рецикл непрореагировавшей части глицерина.2. The method according to p. 1, characterized in that, if necessary, carry out the recycling of the unreacted part of the glycerol. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс гидрирования проводят при температуре 210-250°С.3. The method according to p. 1, characterized in that the hydrogenation process is carried out at a temperature of 210-250 ° C. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве медьсодержащего катализатора используют медный или медь-цинковый катализатор.4. The method according to p. 1, characterized in that as a copper-containing catalyst using a copper or copper-zinc catalyst. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что глицерин, используемый в процессе, содержит 10-30 мас.% воды.5. The method according to p. 1, characterized in that the glycerin used in the process contains 10-30 wt.% Water.
RU2017111620A 2017-04-06 2017-04-06 Method for producing glycerol 1,2-propylene glycol RU2663419C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111620A RU2663419C1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Method for producing glycerol 1,2-propylene glycol

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111620A RU2663419C1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Method for producing glycerol 1,2-propylene glycol

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2663419C1 true RU2663419C1 (en) 2018-08-06

Family

ID=63142675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111620A RU2663419C1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Method for producing glycerol 1,2-propylene glycol

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2663419C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100179346A1 (en) * 2007-06-11 2010-07-15 Norbert Klein Method for hydrogenating glycerol
US20100240934A1 (en) * 2007-08-31 2010-09-23 Basf Se Method for producing 1,2-propandiol by hydrogenating glycerine in a two-step reactor cascade
RU2548907C1 (en) * 2011-03-10 2015-04-20 ДжиТиСи ТЕКНОЛОДЖИ ЮЭс ЭлЭлСи Method of converting glycerol into propyleneglycol

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100179346A1 (en) * 2007-06-11 2010-07-15 Norbert Klein Method for hydrogenating glycerol
US20100240934A1 (en) * 2007-08-31 2010-09-23 Basf Se Method for producing 1,2-propandiol by hydrogenating glycerine in a two-step reactor cascade
RU2548907C1 (en) * 2011-03-10 2015-04-20 ДжиТиСи ТЕКНОЛОДЖИ ЮЭс ЭлЭлСи Method of converting glycerol into propyleneglycol

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.Akiyama et al, Dehydration-hydrogenation of glycerol into 1,2-propanediol at ambient hydrogen pressure. Applied Catalysis A: General, 2009, 371(1-2), 60-66. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI394740B (en) Process
CN106132912B (en) Method for separating monoethylene glycol and 1,2- butanediols
ES2712067T3 (en) Production of ethyl acetate
CN100400490C (en) Method for producing tricyclodecandialdehyde
TW200413295A (en) Process for producing alcohol
CN106349016A (en) Pretreatment system and process for methanol recovery
JP2000109441A (en) Synthesis of methanol
CN1509255A (en) Method and apparatus for liquid phase reforming of hydrocarbon and oxygen-containing compound
WO2015186699A1 (en) PRODUCTION METHOD FOR γ, δ-UNSATURATED ALCOHOLS
CN105980338B (en) By the method for the raw material production 1,3-butadiene comprising ethyl alcohol
TWI417272B (en) Process
RU2663419C1 (en) Method for producing glycerol 1,2-propylene glycol
RU2724349C2 (en) Hydroformylation method
US8846994B2 (en) Method for producing low-odor n-butane
CN111268695A (en) Reduction of organonitrile impurity levels in HCN from Oxandulum Process
EP2683679B1 (en) Process for converting glycerin into propylene glycol
JP4890107B2 (en) Process for producing 2-hydroxy-4-methyltetrahydropyran
KR102364917B1 (en) Purification method of aqueous solution containing diethyl acetal
CN109923098B (en) Method for producing methyl isobutyl ketone from acetone
JP2005281255A (en) Method for production of refined alcohol
JP4356342B2 (en) Purification method of ethylene glycol
WO2022168695A1 (en) Method for producing propylene
KR20120047294A (en) Method for producing 4-pentenoic acid
RU2544510C1 (en) Method of purifying reaction water when producing hydrocarbons
WO2019229592A1 (en) Process for production of diol esters from esters of mono alcohols