56-81-5 / 丙三醇的生產(chǎn)方法及工業(yè)用途

背景^【1】

在工業(yè)技術(shù)快速發(fā)展的今天，化石能源的大量消耗帶來了資源枯竭和環(huán)境污染等問題，也推動了綠色清潔生物能源的開發(fā)和利用。目前，丙三醇的應(yīng)用研究主要集中在以丙三醇為原料制備高附加值化學(xué)品，以及用于有機合成反應(yīng)的綠色溶劑等方面。

制備

丙三醇轉(zhuǎn)化制備高附加值化學(xué)品的方法包括多相催化、均相催化和生物催化。化學(xué)法主要是通過聚合、選擇性氧化、熱轉(zhuǎn)換，以及選擇性氫解等反應(yīng)獲得以丙三醇為原料的高附加值產(chǎn)品，該方法存在產(chǎn)物收率低、反應(yīng)條件苛刻(如高溫和高壓)、生成副產(chǎn)物，以及金屬催化劑分離困難等問題。生物法轉(zhuǎn)化丙三醇以其反應(yīng)過程條件溫和、反應(yīng)具有專一性和高效性而備受青睞。

自然界中存在可利用丙三醇為碳源和能源進(jìn)行代謝合成的多種類型微生物，通過微生物的代謝過程獲得由丙三醇衍生的高附加值化學(xué)品更符合綠色化學(xué)的發(fā)展要求。作為溶劑而言，丙三醇與常規(guī)有機溶劑相比，其理化性質(zhì)較為特殊，黏度較高，丙三醇的高沸點和低蒸氣壓的特性類似于離子液體。作為一種極性質(zhì)子溶劑，丙三醇能完全溶于水和短鏈醇而不溶于烴類，它可促進(jìn)水相中多種非有機酸、堿、鹽，以及親水性有機化合物的溶解。近年來，丙三醇作為綠色溶劑的研究日益活躍，并顯示出其替代傳統(tǒng)有機溶劑應(yīng)用于有機合成反應(yīng)的可行性。

生產(chǎn)方法^【2】

丙三醇的工業(yè)生產(chǎn)方法可分為兩大類：以天然油脂為原料的方法，所得丙三醇俗稱天然丙三醇；以丙烯為原料的合成法，所得丙三醇俗稱合成丙三醇。

1、天然丙三醇的生產(chǎn)

1984年以前，丙三醇全部從動植物脂制皂的副產(chǎn)物中回收。直到目前，天然油脂仍為生產(chǎn)丙三醇的主要原料，約42％的天然丙三醇得自制皂副產(chǎn)品，58％得自脂肪酸生產(chǎn)。制皂工業(yè)中油脂的皂化反應(yīng)產(chǎn)物分成兩層：上層主要是含脂肪酸鈉鹽(肥皂)及少量丙三醇，下層是廢堿液，為含有鹽類，氫氧化鈉的丙三醇稀溶液，一般含丙三醇9％～16％，無機鹽8％～20％。油脂反應(yīng)。油脂水解得到的丙三醇水(也稱甜水)，其丙三醇含量比制皂廢液高，約為14％一20％，無機鹽0％一0．2％。近年來已普遍采用連續(xù)高壓水解法，反應(yīng)不使用催化劑，所得甜水中一般不含無機酸，凈化方法比廢堿液簡單。無論是制皂廢液，還是油脂水解得到的丙三醇水所含的丙三醇量都不高，而且都含有各種雜質(zhì)，天然丙三醇的生產(chǎn)過程包括凈化、濃縮得到粗丙三醇，以及粗丙三醇蒸餾、脫色、脫臭的精制過程。

2、合成丙三醇的生產(chǎn)

丙烯合成丙三醇的生產(chǎn)方法可歸納為兩大類，即氯化和氧化。現(xiàn)在工業(yè)上仍在使用丙烯氯化法和丙烯乙酸氧化法。

(1)丙烯氯化法。這是合成丙三醇中最重要的生產(chǎn)方法，共包括四個步驟：丙烯高溫氯化、氯丙烯次氯酸化、二氯丙醇皂化以及環(huán)氧氯丙烷的水解。環(huán)氧氯丙烷水解制丙三醇是在150℃、

1．37MPa二氧化碳壓力下，在10％氫氧化鈉和l％碳酸鈉的水溶液中進(jìn)行，生成丙三醇含量為5％～20％的含氯化鈉的丙三醇水溶液，經(jīng)濃縮、脫鹽、蒸餾，得純度為98％以上的丙三醇。

(2)丙烯過乙酸氧化法。丙烯與過乙酸作用合成環(huán)氧丙烷，環(huán)氧丙烷異構(gòu)化為烯丙醇。后者再與過乙酸反應(yīng)生成環(huán)氧丙醇(即縮水丙三醇)，最后水解為丙三醇。過乙酸的生產(chǎn)不需要催化劑，

乙醛與氧氣氣相氧化，在常壓、150～160℃、接觸時間24s的條件下，乙醛轉(zhuǎn)化率11％，過乙酸選擇性83％。上述后兩步反應(yīng)在特殊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)精餾塔中連續(xù)進(jìn)行。原料烯丙醇和含有過乙酸的乙酸乙酯溶液送入塔后，塔釜控制在60～70qC、13～20kPa。塔頂蒸出乙酸乙酯溶劑和水，塔釜得至丙三醇水溶液。此法選擇性和收率均較高，采用過乙酸為氧化劑，可不用催化劑，反應(yīng)速度較快，簡化了流程。生產(chǎn)lt丙三醇消耗烯丙醇1．001t，過乙酸1．184t，副產(chǎn)乙酸0．947t。目前，天然丙三醇和合成丙三醇的產(chǎn)量幾乎各占50％。而丙烯氯化法約占合志丙三醇產(chǎn)量的80％。我國天然丙三醇占總產(chǎn)量90％以上。

工業(yè)用途^【2】

(1)用作制造硝化丙三醇、醇酸樹脂和環(huán)氧樹脂。

(2)用以制取各種制劑、溶劑、吸濕劑、防凍劑和甜味劑，配劑外用軟膏或栓劑等。

(3)在涂料工業(yè)中用以制取各種醇酸樹脂、聚酯樹脂、縮水丙三醇醚和環(huán)氧樹脂等。

(4)紡織和印染工業(yè)中用以制取潤滑劑、吸濕劑、織物防皺縮處理劑、擴散劑和滲透劑。

(5)在食品工業(yè)中用作甜味劑、煙草劑的吸濕劑和溶劑。

(6)在造紙、化妝品、制革、照相、印刷、金屬加工、電工材料和橡膠等工業(yè)中都有著廣泛的用途。

(7)并用作汽車和飛機燃料以及油田的防凍劑。

丙三醇的副作用

需要指出的是，由于丙三醇的保水作用，它可以增加血容量，以致引起頭暈、惡心等癥狀。這些癥狀在妊娠、高血壓、糖尿病、。腎病等血容量或血壓本身就比較高的情況下，就更加明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]孫佳,王普,章鵬鵬,黃金.丙三醇在微生物代謝合成及生物催化中的應(yīng)用[J].化學(xué)進(jìn)展,2016,28(09):1426-1434.

[1]萬書曉，ROBERTO GHINI，向暉，葉少林，劉金龍編著,機動車發(fā)動機冷卻液,中國石化出版社,2014.09,第71頁