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1,3-丙二醇

/1,3-propanediol/
条目作者金照生

金照生

最后更新 2023-04-12
浏览 250
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碳数为3、羟基分别位于1、3位的二元醇。分子式为CH2OHCH2CH2OH。

英文名称
1,3-propanediol
所属学科
化工

无色透明无味液体,沸点214℃,熔点-27℃,与水、醇、醚等互溶,难溶于苯、氯仿。主要用于生产性能优异的新型聚对苯二甲酸丙二醇酯,还可替代乙二醇生产其他聚酯,制备新型聚氨酯、防冻液、乳化剂等精细化工产品。

工业生产1,3-丙二醇主要采用环氧乙烷羰基合成法、丙烯醛水合加氢法、生物转化法。还有一些工艺方法正在开发中,尚未进入大规模工业应用阶段,包括以环氧乙烷和甲醇为原料的氢甲酯化工艺、以1,3-二氯丙烷为原料的工艺、以甲醛和乙醛为原料的工艺,以及甘油脱羟基、加氢脱水等工艺。

最早由英荷壳牌公司开发,以环氧乙烷和合成气为原料,在羰基钴催化剂作用下直接合成反应制得1,3-丙二醇。为提高转化率,壳牌公司将上述一步反应过程分解为两步,此方法于1999年实现工业化生产。第一步是环氧乙烷羰基合成3-羟基丙醛收率达89%;第二步是水萃取回收并浓缩反应产物3-羟基丙醛,之后加氢为1,3-丙二醇,两步法特点为采用非膦配体羰基钴催化剂,并在有机溶剂中引入促进剂。与一步法相比,两步法在催化剂寿命、成本、回收等方面有较大的经济优越性。

用此法生产的1,3-丙二醇品质较好。但是反应条件比较苛刻,设备投资较大。环氧乙烷原料危险性比较大,催化剂也比较复杂。

由德国德固赛公司开发,以丙烯醛为原料,通过水合、加氢生产1,3-丙二醇。丙烯醛水合制3-羟基丙醛一般采用离子交换树脂、酸性分子筛或固载化的矿物酸等酸性催化剂。在反应温度60℃下,丙烯醛转化率为82%,3-羟基丙醛选择性为80%,然后采用负载镍催化剂使3-羟基丙醛加氢制得1,3-丙二醇。其反应式为:

CH2═CHCHO+H2O→HOCH2CH2CHO

HOCH2CH2CHO+H2→HOCH2CH2CH2OH

该方法技术比较成熟,反应条件缓和,生产成本较低,但是产品精制要求高,原料毒性较大,运输和储存比较困难。

由美国杜邦公司与美国杰能科公司合作开发,以玉米基葡萄糖为原料经微生物发酵一步法生产1,3-丙二醇工艺。利用基因工程技术,在大肠杆菌中插入取自酿酒酵母的基因,将葡萄糖转化成甘油;再插入取自柠檬酸杆菌和克雷伯氏菌的基因,将甘油转化为1,3-丙二醇,从而实现了葡萄糖一步法转化为1,3-丙二醇,生产率提高了500倍。

原料玉米经湿磨、发酵、微滤、超滤、离子交换、闪蒸、精馏等过程,可获得聚合级1,3-丙二醇产品。生物转化法尽管存在处理能力小、大规模生产困难的问题,但由于采用可再生的原料资源,具有反应条件缓和、环境友好的特点,是未来主要发展方向。

最重要的用途是作为聚酯、聚醚和聚氨酯的单体,也应用于油墨、涂料、化妆品、制药、防冻剂等行业。由1,3-丙二醇合成的聚对苯二甲酸丙二醇酯是三大高熔点芳香族聚酯之一,既有聚对苯二甲酸乙二醇酯的化学稳定性,又具有尼龙的良好弹性回复性和抗污染性。此外,还具有易印刷着色、较好的抗紫外线变色性能、不易起静电、吸湿性低、可生物降解等特性。

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