阅读说明：本技术 一种提高葡萄糖氢化效率的方法 (Method for improving glucose hydrogenation efficiency ) 是由 陈德水 谢绍勋 汪秀秀 毛学军 安延龙 程新平 廖承军 罗家星 于 2019-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种提高葡萄糖氢化效率的方法,包括如下步骤：首先在氢化罐中加入催化剂混合液和葡萄糖溶液,再升温加氢,在升温过程中以2L/min~5L/min的速度注碱,调节罐内溶液的pH为6.6~7.5,继续完成氢化后得到葡萄糖氢化液。本发明方法减少了催化剂消耗,缩短了反应时间,提高了葡萄糖氢化产能,同时降低了成本。(The invention relates to a method for improving the hydrogenation efficiency of glucose, which comprises the following steps: firstly, adding a catalyst mixed solution and a glucose solution into a hydrogenation tank, then heating and hydrogenating, injecting alkali at the speed of 2-5L/min in the heating process, adjusting the pH value of the solution in the tank to 6.6-7.5, and continuously completing hydrogenation to obtain a glucose hydrogenated liquid. The method reduces the consumption of the catalyst, shortens the reaction time, improves the hydrogenation capacity of the glucose and reduces the cost.)

一种提高葡萄糖氢化效率的方法

技术领域

本发明涉及葡萄糖生产山梨醇技术领域，具体涉及一种提高葡萄糖氢化效率的方法。

背景技术

葡萄糖，可以通过物理、化学和生物的方法得到众多基础化学品，如山梨醇、乳酸、乙酰丙酸等。其中，山梨醇作为一种高附加值的化合物，在食品、医药、日化等行业中得到了广泛的应用。

工业化生产中，主要采用Raney-Ni催化剂催化葡萄糖加氢制备山梨醇。该催化剂的特点是在中性和弱碱性环境下活性高，在酸性环境中，镍会流失，催化剂活性下降；同时，由于葡萄糖在碱性条件下部分会异构成果糖，加氢后产生甘露糖醇等副产物，所以氢化反应初始体系一般控制在中性；然而在反应过程中，随着温度升高，pH会下降，酸性增强，Raney-Ni催化剂活性不断下降，氢化反应时间增加，氢化效率明显降低。

为解决该问题，有的通过对催化剂进行改进，提高催化剂的稳定性，如公开号为CN106669681A的专利介绍了一种可重复利用的具有磁性的Ni/Cu/Al/Fe类水滑石前体催化剂，通过向Raney-Ni催化剂中加入Fe、Cr、Mo、Co等助剂来改善催化剂的各项性能，稳定性得到了提升，但该催化剂制备工艺复杂，前期处理麻烦。还有的通过在催化反应前加碱将葡萄糖液调整至中性和弱碱性，如公开号为CN1214333A和公开号为CN109305882A的专利等，然而该方法不仅反应前期葡萄糖部分异构成果糖，产生甘露糖醇等副产物，反应中后期体系还是会处于酸性环境中，出现催化剂活性下降，氢化效率低等问题。

目前，有研究尝试在反应过程中控制pH，如公开号为CN109053368A的专利公开了一种在反应过程中添加镁粉调节反应体系的pH值的方法，但是在葡萄糖的氢化过程，添加镁粉的实际效果并不明显，而且在大生产中，输送和添加镁粉均比较困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种提高葡萄糖氢化效率的方法，以解决现有技术中在葡萄糖氢化过程中随着温度升高，pH不断的降低，催化剂处于酸性环境中，镍产生流失，催化剂的活性下降，氢化反应时间增加，氢化效率低的问题。

本发明是这样实现的，提供一种提高葡萄糖氢化效率的方法，包括以下步骤：

步骤一、进料：往氢化罐中加入催化剂混合液和55±1%浓度、pH为6.2±0.2的葡萄糖溶液；

步骤二、氢化：给步骤一中的葡萄糖溶液升温加氢，压力控制在6.5MPa ~10.5MPa，温度控制110℃~140℃，温度为130℃~140℃时，开始以2L/min~5L/min的速度注碱，注碱后pH控制为6.6~7.5，整个氢化时间为200min ~230min。

步骤三、出料：完成后续过程后出料得到葡萄糖氢化液。

与现有技术相比，本发明的一种提高葡萄糖氢化效率的方法具有如下特点：

（1）、通过本发明途中注碱工艺，达到稳定氢化反应体系中催化剂的活性的效果，催化剂镍流失现象大大减少，减少了催化剂消耗，缩短了反应时间，催化剂成本降低25%，电成本降低20%，蒸汽成本降低10%，葡萄糖氢化产能提高30%。

（2）、本发明在反应过程中注碱，实现氢化过程pH的稳定，保证葡萄糖转化率在99.8%以上，氢化液中山梨糖醇的含量稳定在94.4%以上，甘露醇含量控制在0.7%以下。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种提高葡萄糖氢化效率的方法，包括以下步骤：

步骤一、进料：往氢化罐中加入催化剂混合液和55±1%浓度、pH为6.2±0.2的葡萄糖溶液，料液体积6.8立方。

步骤二、氢化：给步骤一中的葡萄糖溶液升温加氢，压力控制在6.5MPa~10.5MPa，温度控制110℃~140℃，温度为130℃~140℃时，开始以2L/min~5L/min的速度注碱，注碱后pH控制为6.6~7.5，整个氢化时间为200min ~230min。

步骤三、出料：完成后续过程后出料得到氢化液。

所述催化剂混合液包括镍铝合金和低浓度的山梨醇液，其中镍铝合金比例为50%。所述注碱为向氢化罐加入NaOH溶液、KOH溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液和氢氧化镁溶液中的任意一种。

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的提高葡萄糖氢化效率方法。

实施例1

本发明的提高葡萄糖氢化效率方法的第一种实施例，包括如下步骤：

（11）进料：往氢化罐中加入催化剂混合液，55%浓度、pH为6.2的葡萄糖液，进料体积6.8立方。

（12）氢化：给步骤（11）中的葡萄糖溶液升温加氢，压力控制在7.5MPa，温度控制140℃，温度为136.5℃时，开始以4.4L/min的速度注碱，注碱17min，氢化时间为210min。

（13）出料：完成后续过程后出料得到葡萄糖氢化液。

实施例2

本发明的提高葡萄糖氢化效率方法的第二种实施例，包括如下步骤：

（21）进料：往氢化罐中加入催化剂混合液，55%浓度、pH为6.2的葡萄糖液，进料体积6.8立方。

（22）氢化：给步骤（21）中的葡萄糖溶液升温加氢，压力控制在7.5MPa，温度控制140℃，温度为130℃时，开始以4.4L/min的速度注碱，注碱17min，氢化时间为210min。

（23）出料：完成后续过程后出料得到葡萄糖氢化液。

对比例1

（D1）进料：往氢化罐中加入催化剂混合液，55%浓度、pH为6.2的葡萄糖液，进料体积6.8立方。

（D2）氢化：给步骤（D1）中的葡萄糖溶液升温加氢，压力控制在7.5MPa，温度控制140℃，不进行注碱，氢化时间240min。

（D3）出料：完成后续过程后出料得到葡萄糖氢化液。

对实施例1、实施例2和对比例1最后制备的葡萄糖氢化液进行测定，分别评价葡萄糖氢化液的转化率、葡萄糖氢化液中山梨醇含量和甘露醇含量，得到以下数据表。为增强数据的可比性，上述实施例的注碱工序中加入的碱为NaOH溶液。

反应条件	转化率（%）	山梨醇含量（%）	甘露醇含量（%）
				136℃注碱	99.82	94.43	0.71
130℃注碱	99.91	94.02	0.92
				不注碱	99.52	93.78	0.98

从上述对比中可知，注碱后氢化时间缩短30min，转化率和含量均比不注碱的高，核算后氢化效率和产能可以提高25%~30%左右。其中注碱温度为136.5℃条件下，转化率超过99.8%以上，同时山梨糖醇含量能达到94.4%以上，因此在136.5℃时注碱效果较优。

实施例3

本发明的提高葡萄糖氢化效率方法的第三种实施例，包括如下步骤：

（31）进料：往氢化罐中加入催化剂混合液，55%浓度、pH为6.2的葡萄糖液，进料体积6.8立方。

（32）氢化：给步骤（31）中的葡萄糖溶液升温加氢，压力控制在7.5MPa，温度控制140℃，温度为136.5℃时注碱，注碱速度分别为2.3L/min、2.9L/min、3.2L/min，注碱时间均为17min，氢化时间为210min。

（33）出料：将不同注碱速度下的葡萄糖液分别完成后续过程后出料得到不同注碱速度下的葡萄糖氢化液。

对上述不同注碱速度最后制备的葡萄糖氢化液进行测定，分别评价葡萄糖氢化液的转化率、葡萄糖氢化液中山梨醇含量和甘露醇含量，得到以下数据。为增强数据的可比性，该实施例的注碱工序中加入的碱也为NaOH溶液。

注碱速度	注碱后pH	转化率（%）	山梨醇含量（%）	甘露醇含量（%）
					2.3L/min	6.8	99.84	94.60	0.56
2.9L/min	7.0	99.89	94.43	0.71
					3.2L/min	7.5	99.87	93.83	0.96

从上述对比中看出，在同样氢化时间下，注碱速度分别为2.3L/min、2.9L/min、3.2L/min，转化率均在99.8%以上，但注碱速度越高，山梨醇含量越低，甘露醇含量越高，2.3L/min的注碱速度下效果较优。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。