Гідрогеноліз глюкози до пропіленгліколю на Cu-Cr₂O₃/Al₂O₃ каталізаторі

Abstract

На сьогодні гідрогеноліз поновлювальних С₆ карбогідратів розглядають як альтернативний спосіб одержання С₂₋₃ поліолів. Досліджено гідрогеноліз 10%-го розчину глюкози у 60%-му метанолі на нанесеному Cu-Cr₂O₃/Al₂O₃ каталізаторі в проточному режимі за температури 180 °С під тиском 4,0 МПа Н₂ за цільовою реакцією С₆Н₁₂О₆ + 4Н₂ = 2С₃Н₈О₂ + 2Н₂О. Показано, що застосування метанольного розчину глюкози дає можливість вдвічі підвищити продуктивність каталізатора за пропіленгліколем — до 1,6 ммоль/(гкат ・ год), порівняно з показником, отриманим у досліді з 10%-м водним розчином глюкози. Це пов’язано з більшою на два порядки розчинністю водню в метанолі, ніж у воді. Також використання глюкозо-метанол-водного розчину дає змогу значно збільшити час стабільної роботи каталізатора — до принаймні 20 год проти 8 год для водних розчинів. Розроблено двостадійний спосіб регенерації відпрацьованого каталізатора шляхом його промивання 60%-м метанолом за температури 120 °С з подальшим відновленням за температури 200 °С.

Currently, hydrogenolysis of renewable C6 carbohydrates is considered as an alternative method for obtaining С₂₋₃ polyols. The hydrogenolysis of a 10 % glucose solution in 60 % methanol on supported Cu-Cr₂O₃/Al₂O₃ catalyst in a flow reactor was studied at 180 °C, 4.0 MPa Н₂ according to the target reaction С₆Н₁₂О₆ + 4Н₂ = 2С₃Н₈О₂ + 2Н₂О. It was determined that the use of glucose-methanol solution doubles the propylene glycol productivity to 1.6 mmol/(gcat · h) compared to 10 % aqueous solution of glucose due to two orders of magnitude higher solubility of hydrogen in methanol than in water. Also, the use of glucose-methanol-water solution allows to significantly increase the time of stable operation of the catalyst to at least 20 h compared to 8 h for aqueous solution. A two-step procedure for regeneration of the deactivated catalyst by washing it with 60 % methanol at 120 °C followed by H₂ treatment at 200 °C has been developed.