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山西煤化所在甘油制丙烯醛領域研究取得進展
 
發布時間:2020-12-23 發布者:311組 字體<    >

  隨著生物柴油産量的增加,甘油作爲其生産過程中主要的副産物,出現了市場飽和。合理開發利用甘油,將其轉化爲高附加值精細化學品,不僅可以解決甘油的市場飽和問題,還可以提升生物柴油行業的經濟效益。丙烯醛作爲甘油的脫水産物,是一種重要的平台化合物,廣泛用于醫藥、化妝品、食品等行業,例如丙烯醛合成的蛋氨酸用于飼料添加劑,市場缺口極大,而且丙烯醛還是甘油生産1,3-丙二醇的一個重要中間體。因此利用甘油高效生産丙烯醛具有重要的經濟價值。

  山西煤化所山西省生物炼制工程技术研究中心侯相林、邓天昇团队针对丙烯醛化学性质活泼,极易发生二次反应的特点,利用Pickering乳液强化丙烯醛传质,加速丙烯醛从反应体系的分离,降低副反应,并取得了系列进展。将油包水型Pickering乳液体系作为甘油脱水制丙烯醛的反应体系,其巨大的比界面面积加速了丙烯醛进入油相,油相中的丙烯醛在反应过程中蒸馏分离;同时,单个液滴可以作为一个微型反应器,缩短了丙烯醛从反应液分离的距离。原位红外检测证明Pickering乳液体系通过传质强化有效地提高了丙烯醛的分离效率,抑制了产物的二次反应。以十氢萘为油相制备的Pickering乳液,液滴尺寸30μm左右,与均相体系相比,Pickering乳液体系中丙烯醛的收率可以提高一倍(J. Clean. Prod. 2019, 236, 117611)。Pickering乳液的界面面积与乳液尺寸成反相关,因此缩小液滴粒径可显著增加油水接触面积,进一步促进丙烯醛的传质。相比于十氢萘作为油相,使用可再生的牡丹油、亚麻油、大豆油和橄榄油作为油相有助于形成更小的液滴尺寸,丙烯醛收率高达84.6%,(New J. Chem. 2020,DOI: 10.1039/d0nj05125j)。研究过程中也发现油相对丙烯醛具有较高溶解性能可以强化传质,进一步提升丙烯醛的分离效率。团队在Pickering乳液强化传质促进甘油液相脱水制丙烯醛的方面授权两项国家发明专利(ZL201711273092.0,ZL201910359992.X)。
  該工作得到了國家重點研發計劃、山西省平台基地和人才專項基金的資助與支持。
图1. Pickering乳液体系甘油脱水制丙烯醛反应路径及不同粘度的油相形成的Pickering乳液中丙烯醛的收率。a-d分别为正癸烷,十六烷,油酸乙酯和牡丹油
图2. 丙烯醛在均相和Pickering乳液体系中的传质行为。(A) 无甘油, (B) 5wt.%甘油, (C) 甘油与丙烯醛反应的原位红外光谱
(311組)

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