乙二醇生产工艺
【清华】乙二醇制备工艺完全版-1011-JH

乙二醇制备工艺选择乙二醇的制备工艺根据原料来源主要可以分为石油路线、非石油路线两种,每种路线又包括多种具体的工艺,下面进行详细的描述。
1.石油路线合成乙二醇石油路线的基本原料是乙烯和氧气,在银催化剂、甲烷或氮气致稳剂、氯化物抑制剂存在条件下,将乙烯直接氧化生成环氧乙烷,然后将环氧乙烷制得乙二醇,具体的工艺又可以分为环氧乙烷直接水合法、环氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯酯法,下面予以详述。
1.1环氧乙烷直接水合法环氧乙烷直接水合法是在2.23MPa、190~200℃条件下,在管式反应器中进行如下反应:生成的乙二醇水溶液中乙二醇质量分数大约在10%左右,同时副产一缩二乙二醇、三缩三乙二醇和多缩聚乙二醇,反应所得乙二醇稀溶液经薄膜蒸发器浓缩,再经脱水、精制得到合格的乙二醇产品及副产品。
环氧乙烷直接水合法是目前国内外工业化生产乙二醇的主要方法,目前,这种生产技术基本上由Shell、Halcon-SD以及UCC三家公司垄断,他们的工艺技术和工艺流程基本上相似,三家公司的专利技术主要区别体现在一些技术细节上。
由于反应液中含有大量的水,需要设置多个蒸发器脱水,造成工艺流程长,设备多,能耗高,直接影响乙二醇的生产成本,这也是现行乙二醇工业生产方法的主要缺点。
1.2环氧乙烷催化水合法环氧乙烷催化水合法是针对目前直接水合法生产乙二醇工艺中水比高的缺点,为了提高选择性,降低水比,同时保证降低反应温度和能耗。
目前,Shell公司、UCC公司、莫斯科门捷列夫化工学院、上海石油化工研究院等机构已经发表了一些环氧乙烷催化水合法制乙二醇的专利文献,其关键是催化剂的研制与开发,大致可分为均相催化水合法和非均相催化水合法两大类其中最有代表性的生产方法是Shell公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法。
Shell公司1994年报道了季胺型酸式碳酸盐阴离子交换树脂作为催化剂进行环氧乙烷催化水合的工艺,环氧乙烷转化率达到95%~98%,乙二醇选择性为97%~98%。
乙二醇生产技术

乙二醇生产技术分析乙二醇又名甘醇、乙撑二醇,是一种重要的石油化工基础有机原料,主要用于生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及**等。
目前,国内外乙二醇的工业生产方法主要是环氧乙烷直接水合法,虽然它工艺成熟,但水比大,能耗高,生产成本较高,为此人们又相继开发出环氧乙烷催化水合法和碳酸乙烯酯法以及由合成气合成乙二醇等各种新的生产方法,其中环氧乙烷催化水合法和碳酸乙烯酯法被认为是今后乙二醇最有发展前景的工业化生产方法,是目前国内外研究开发的热点。
1 环氧乙烷直接水合法环氧乙烷直接水合法是目前国内外工业化生产乙二醇的主要方法,该工艺是将环氧乙烷(E0)和水按1∶20-22(摩尔比)配成混合水溶液,在管式反应器中于190-220℃、1.0-2.5MPa 下反应,环氧乙烷全部转化为混合醇,生成的乙二醇水溶液含量大约在10%(质量分数)左右,然后经过多效蒸发器脱水提浓和减压精馏分离得到乙二醇及副产物二乙二醇(DEG)和三乙二醇(TEG)等。
混合醇中乙二醇、二乙二醇和三乙二醇的摩尔比约为100∶10∶1,产品总收率为88%。
不足之处是生产工艺流程长、设备多、能耗高,直接影响乙二醇的生产成本。
目前,环氧乙烷直接水合法的生产技术基本上由英荷壳牌、美国Halcon-SD以及美国联碳三家公司所垄断。
它们的工艺技术和工艺流程基本上相似,即采用乙烯、氧气为原料,在银催化剂、甲烷或氮气致稳剂、氯化物抑制剂存在下,乙烯直接氧化生成环氧乙烷,环氧乙烷进一步与水以一定物质的量比在管式反应器内进行水合反应生成乙二醇,乙二醇溶液经蒸发提浓、脱水、分馏得到乙二醇及其它副产品。
此外,整个工艺还设置了与其生产能力配套的空分装置、碳酸盐的处理以及废气废液处理等系统。
三家公司的专利技术主要区别体现在催化剂、反应和吸收工艺以及一些技术细节上。
2 环氧乙烷催化水合法针对环氧乙烷直接水合法生产乙二醇工艺中存在的不足,为了提高选择性,降低用水量,降低反应温度和能耗,世界上许多公司进行了环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术的研究和开发工作。
煤制乙二醇工艺技术

煤制乙二醇工艺技术煤制乙二醇是利用煤作为原料经过一系列化学反应制得的一种有机化合物。
乙二醇广泛应用于化工、塑料、纺织、医药等领域,是世界上重要的工业原料之一。
煤制乙二醇工艺技术是一种煤化工技术,具有资源丰富、投资较低、生产成本较低等优点。
下面将介绍煤制乙二醇的工艺技术及其过程。
煤制乙二醇的工艺技术主要分为以下几个步骤:煤气化、气体转化、合成乙二醇。
首先是煤气化,将煤通过高温反应转化为气体,主要生成一氧化碳和氢气等原料。
煤气化的方法有焦炉煤气化、热解煤气化和水煤气化等,其中水煤气化是最常用的方法。
通过控制煤气化的温度、压力和反应时间等参数,可以得到合适的气体组成。
接下来是气体转化,将煤气中的一氧化碳和二氧化碳转化为乙醛。
气体转化主要通过催化剂进行,常用的催化剂有铜、铁、钼等。
通过气体转化反应,可以将煤气中的一氧化碳转化为乙醛,即氢气和二氧化碳反应生成乙醛。
乙醛是乙二醇的前体,是制取乙二醇的重要中间体。
最后是合成乙二醇,即将乙醛经过催化反应转化为乙二醇。
合成乙二醇的主要反应是醛缩合成醇,通过加氢反应将乙醛中的氧原子还原成一个氢原子,生成乙二醇。
合成乙二醇的催化剂通常使用氢化钠、氢化锌等。
煤制乙二醇工艺技术有以下几个特点。
首先是资源丰富,煤是我国最丰富的能源之一,可以充分利用煤炭资源。
其次是投资较低,相比于从石油提炼乙二醇的工艺技术而言,煤制乙二醇的投资成本较低。
再次是生产成本较低,煤制乙二醇的工艺技术高效节能,生产成本较低。
然而,煤制乙二醇工艺技术也存在一些挑战。
首先是环境污染问题,煤气化过程会产生大量的二氧化碳和其他废气,如果不能很好地处理这些废气,将会对环境造成一定的污染。
其次是技术难度较高,煤制乙二醇的工艺技术需要高水平的催化剂和反应条件控制,对工程师的要求较高。
总之,煤制乙二醇工艺技术是利用煤作为原料制取乙二醇的一种重要方法。
其优点是资源丰富、投资较低、生产成本较低;而挑战是环境污染和技术难度。
草酸二甲酯制乙二醇的工艺流程

【二】工艺技术(一)工艺原理本项目以煤制合成气为原料,采用草酸酯法生产乙二醇。
首先CO气相催化反应合成中间产品草酸二甲酯,然后草酸二甲酯催化剂加氢生产乙二醇。
合成气间接法生产乙二醇的主要反应包括一氧化碳(CO)与亚硝酸甲酯(MN)生成草酸二甲酯(DMO)的羰化反应,草酸二甲酯加氢生成乙二醇(EG)的反应,一氧化氮、氧气和甲醇生成亚硝酸甲酯的酯化再生反应,亚硝酸钠、硝酸反应生成一氧化氮。
具体过程如下:1、原料气制备低压煤气化制一氧化碳2C + O2 = 2CO间歇法制半水煤气,再经高变低变制得氢气C + H2O = CO + H2CO + H2O = CO2 + H22、草酸二甲酯合成CO气相偶联合成草酸二甲酯(DMO)由两步化学反应组成。
首先为CO在催化剂的作用下,与亚硝酸甲酯反应生成草酸二甲酯和NO,称为偶联反应,反应方程式如下:2CO + 2CH3ONO = (COOCH3)2 + 2NO其次为偶联反应生成的NO与甲醇和O2反应生成亚硝酸甲酯,称为再生反应,反应方程式如下:2NO + 2CH3OH + 1/2O2 = 2CH3ONO + H2O生成的亚硝酸甲酯返回偶联过程循环使用。
总反应式为:2CO + 1/2O2 + 2CH3OH = (COOCH3)2 + H2O3、草酸二甲酯加氢制取乙二醇草酸二甲酯加氢是一个串联反应,首先DMO加氢生成中间产物乙醇酸甲酯(MG),MG再加氢生成乙二醇。
主反应方程式如下:(COOCH3)2 + 4H2 = (CH2OH)2 + 2CH3OH(二)工艺步骤金煤化工煤制乙二醇自主技术主要工艺包括七个步骤:第一是氨与空气在氨氧化炉内高温氧化得到氨氧化物;第二是氨氧化物与甲醇、氧气氧化酯化生成亚硝酸甲酯;第三是工业一氧化碳原料气体的催化脱氢净化;第四是亚硝酸甲酯与一氧化碳氧化偶联生成草酸二甲酯;第五是草酸二甲酯催化加氢生成乙二醇;第六是乙二醇混合物的精馏;第七是尾气循环使用和消除污染排放。
煤制乙二醇工艺

煤制乙二醇工艺“煤制乙二醇”就是以煤代替石油乙烯生产乙二醇,即CO气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇。
乙二醇的应用方向也在不断增多,各国都对煤制乙二醇技术做了研究,我国已于2009年将煤制乙二醇列入国家石化振兴规划。
下面就草酸酯加氢合成乙二醇的生产工艺做简单介绍。
一、煤制乙二醇-----草酸酯加氢合成路线1.1生产原理(1)原料气制备低压煤气化成一氧化碳2 C + O2 = 2CO间接法制半水煤气,再经高变低变制得氢气C+H2O=CO+H2CO+H2O=CO2+H2(2)草酸二甲酯合成CO气相偶联合成草酸二甲酯(DMO)有两步化学反应组成。
首先为CO催化剂的作用下,与亚硝酸甲酯反应生成草酸二甲酯和NO,称为偶联反应,反应化学式如下: 2CO+2CH3ONO=(COOH3)2+2NO其次为偶联反应生成的NO与甲醇和O2反应生成亚硝酸甲酯,称为再生反应,反应方程式如下:4NO+4CH3OH+O2=4CH3ONO+2H2O生成的亚硝酸甲酯返回偶联过程循环使用。
总方程式为:(COOH3)2+4H2=(CH2OH)2+2CH3OH1.2草酸二甲酯生产流程第一步,原料气的制备、净化及变换:(1) 一氧化碳气体的制备,通过空分制得氧气与炉内煤反应制得炉气,炉气经脱硫净化送到下一工序;(2) 氢气的制备,通过间歇制气法制得半水煤气,炉气经脱硫净化,接着进行高温变换和低温变换,制得氢气。
第二步,一氧化碳原料气的再净化处理:从合成气净化装置出来的一氧化碳原料气,采用催化氧化技术除去氢和氧,最后以分子筛脱水。
再按照一定比例混入普氧或空气,并送入载有催化剂的固定床反应器中,催化反应同时除去所含的氢气和氧气。
其催化剂是负载有铂族金属或它们的盐的载体催化剂。
金属主要是铂、钯或铂-钯合金。
其盐可以是硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、草酸盐、醋酸盐、卤化物及其络合物等。
金属含量为载体重量的0.05—5%。
载体可以采用硅胶、浮石、硅藻土、活性炭、分子筛及氧化铝等物质。
煤制乙二醇生产工艺

煤制乙二醇生产工艺
煤制乙二醇(Coal to Ethylene Glycol,简称CTEG)是将煤炭
作为原料通过一系列反应和工艺转化为乙二醇的过程。
下面是一种常见的煤制乙二醇生产工艺:
1. 煤炭预处理:首先,对煤炭进行破碎、磨煤等预处理工序,将煤炭粉碎成适当的颗粒大小,以提高煤炭的反应性。
2. 气化反应:将预处理后的煤炭送入气化炉,通过高温和缺氧的气氛下进行气化反应。
在气化炉中,煤炭与气化剂(通常是空气或氧气)反应生成合成气,主要成分为一氧化碳和氢气。
3. 气体净化:将合成气中的杂质进行净化除去,例如一氧化碳、硫化物、氯化物等。
这可以通过吸附、洗涤、吹扫等方法进行。
4. 合成气的转化:通过催化反应,将合成气转化为含醇的反应物。
常见的反应包括甲醇合成、乙醇合成等。
这些反应通常需要使用特定的催化剂和适宜的反应条件。
5. 乙二醇的制备:将合成气转化为甲醇或乙醇后,通过一系列反应和工艺将其转化为乙二醇。
这一步主要包括水气转变反应、水合反应等。
6. 乙二醇的精制:通过蒸馏等方法,对乙二醇进行精制,去除杂质,使乙二醇纯度达到特定的要求。
7. 产品处理和储存:将乙二醇进行处理,去除任何残留的杂质,
然后进行包装和储存,以便后续的销售和使用。
需要注意的是,这只是一种常见的工艺流程,并不代表所有的煤制乙二醇生产工艺。
不同的企业和地区可能会根据实际情况进行调整和改进。
此外,煤制乙二醇生产过程中需要消耗大量的能源,还会产生一定数量的废水和废气,所以在实际应用中也需要考虑环境保护和资源节约的问题。
乙二醇生产装置的工艺设计

乙二醇生产装置的工艺设计乙二醇(也被称为乙二醇、二甘醇或MEG)是一种重要的有机化工原料,广泛用于聚酯树脂、溶剂、抗冻液和防冻液等领域。
乙二醇的生产工艺通常采用乙烯氧化法,下面将详细介绍乙二醇生产装置的工艺设计。
首先,乙二醇的生产需要通过乙烯氧化法得到乙醛。
乙烯经过空气氧化反应,在催化剂的作用下生成乙醛。
乙醛是乙二醇的中间产物,同时也是一种有用的有机化工原料。
其次,乙醛在乙酰化装置中与甲酸反应,得到乙酸乙酯。
该反应过程需要控制适当的温度和碱性条件,以提高乙酸乙酯的收率。
然后,乙酸乙酯在乙酸脱水装置中进行脱水反应,生成乙酸酐。
乙酸酐是乙二醇合成的关键中间产物。
接下来,乙酸酐会进一步通过水解反应生成乙二醇。
该反应过程需要在一定的压力和温度条件下进行,以控制反应速率和乙二醇的纯度。
最后,乙二醇通过分馏装置进行分离和纯化。
乙醇和水在不同温度下沸点不同,通过分馏可将乙二醇和杂质分离开来。
再结晶是乙二醇的最后一步纯化过程,可以去除残留的少量杂质,提高乙二醇的纯度。
在乙二醇生产装置的工艺设计中,还需要考虑以下几个方面:1.催化剂的选择和使用:催化剂对于乙烯氧化和乙二醇合成反应的催化作用非常重要,因此需要选择合适的催化剂,并控制其使用量和再生周期。
2.温度和压力的控制:乙烯氧化、乙酰化、脱水和水解反应都需要在适当的温度和压力条件下进行,以提高反应速率和产物纯度。
3.产品质量检测和控制:乙二醇的质量指标包括含水量、酸值、颜色等,需要建立适当的检测方法和控制措施,确保产品质量符合要求。
4.能源消耗和环保要求:在整个生产过程中需要考虑能源消耗和环境污染问题,采用节能减排技术,提高生产效率和环境友好性。
总之,乙二醇生产装置的工艺设计需要考虑多个环节,包括原料处理、反应条件控制、产品分离纯化和质量控制等。
只有通过合理的工艺设计和操作控制,才能确保乙二醇的高品质生产。
乙二醇生产工艺

乙二醇生产工艺乙二醇是一种重要的有机化工原料,广泛应用于化工、塑料、涂料、纺织、制药等众多领域。
在工业上,乙二醇的主要生产工艺包括石油制乙二醇法、煤制乙二醇法、生物制乙二醇法等。
石油制乙二醇法是目前乙二醇生产的主要工艺。
其主要原料为乙烯和水。
乙烯在高温下与过量的水反应生成乙二醇。
这个过程主要分为气相水合和液相水合两个阶段。
首先是气相水合,将乙烯和过量的水加入高压反应器中,经过高温高压条件下的催化作用,乙烯与水发生水合反应,生成乙醇。
这个反应过程需要使用一种催化剂,通常选择氧化物催化剂。
随着反应的进行,乙烯逐渐消耗,乙醇逐渐生成。
然后是液相水合,将上一步得到的乙醇经蒸馏或者其他分离技术使乙烯得到回收,然后将纯乙醇与水加入反应器中,继续进行水合反应。
这个过程是一个瞬时平衡反应,乙醇与水之间相互转化的速率相等。
通过不断地补充原料和同时收集反应产物,可达到较高的反应转化率。
煤制乙二醇法是一种以煤作为原料生产乙二醇的工艺。
这个过程主要分为煤气化和合成气转化两个阶段。
首先是煤气化,将煤块在高温条件下进行气化,生成含有氢、一氧化碳等气体的合成气。
这个过程需要使用一种气化剂,通常选择氧气或者稀薄空气。
然后是合成气转化,将合成气加入催化剂床中,经过一系列催化反应,合成气中的一氧化碳、二氧化碳和水逐渐转化成为乙醇。
这个过程需要使用合适的催化剂,如铑催化剂或铑铜催化剂。
同时,还需要对反应条件,如温度、压力等进行精确控制,以提高反应的选择性和产率。
生物制乙二醇法是一种利用植物中的葡萄糖或者纤维素来生产乙二醇的工艺。
这个过程主要分为糖化和发酵两个阶段。
首先是糖化,将植物中的葡萄糖或者纤维素进行糖解,生成含有葡萄糖的糖液。
这个过程需要使用一种糖化酶,通过糖化酶的作用,将葡萄糖或者纤维素分解成葡萄糖。
然后是发酵,将上一步得到的葡萄糖液经过培养和发酵过程,使用适宜的微生物(如酵母菌)进行代谢反应,将葡萄糖转化成乙醇。
这个过程需要对培养条件,如温度、pH值、氧气供应等进行精确控制,以提高反应的选择性和产率。
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乙二醇生产工艺摘要乙二醇在国民经济中有着极其重要的地位,广泛用于生产聚酯纤维、薄膜、容器瓶类等聚酯系列产品和汽车防冻剂,但国内乙二醇的产量一直无法满足国内市场的强劲需求。
因此,本设计以乙二醇精制为中心和重点,经过严密的计算和论证,得到了肯定的结果。
关键词:乙二醇;环氧乙烷;水合法。
目录前言 (1)1文献综述...........................................................................1.1 乙二醇工业的发展[1][2]........................................前言乙二醇在国民经济中有着极其重要的地位,是大宗有机化工产品。
广泛用于生产聚酯纤维、薄膜、容器瓶类等聚酯系列产品和汽车防冻剂,还可用于除冰剂、表面涂料、表面活性剂、增塑剂、不饱和聚酯树脂以及合成乙二醇醚、乙二醛、乙二酸等化工产品的原料,虽然乙二醇产品用途极广,但国内乙二醇的产量一直无法满足国内市场的强劲需求,乙二醇自给率不足50%,如图1有相当大的部分需要进口,易受国际市场供求关系的影响。
因此,发展和技术改造乙二醇工艺设计对我国经济发展有着重要的意义。
随着我国市场经济的发展,以前那种单纯*增大原料和能源的消耗来提高产量的做法已逐渐被淘汰,继续这种做法的企业已经濒临破产倒闭;现在只有依*科技的力量,通过技术的改造来降低能源的消耗,同时使各种生产数据得到优化的配置,才是摆脱困境最有效的方法。
乙二醇工艺设计中,乙二醇的精制是整个工艺流程的核心部分,关系着乙二醇产品的质量和产量。
因此,本设计以乙二醇精制为中心和重点,经过严密的计算和论证,得到了肯定的结果。
该技术具有世界共同发展趋向的节能性,是生产乙二醇工艺的重大突破。
图1 我国近些年乙二醇的供需情况年份产量万吨/年进口量万吨/年需求量万吨/年自给率%2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 9080909694110156174214105160214251339400406480522195240304347433510562654736463330282221282729第1章文献综述1.1乙二醇工业的发展[1][2]乙二醇是最简单和最重要的脂肪族二元醇,它在有机化工生产中是一种重要的基本原料,尤其广泛用于聚酯纤维、聚酯塑料的生产。
在汽车、航空、仪表工业的冷却系统中,它是抗冻剂的重要成分。
在溶剂、润滑剂、软化剂,增塑剂和炸药的生产中也有多种用途。
乙二醇是由Wurtz于1859年首次用氢氧化钾水解乙二醇二乙酸酯制得的。
第一次世界大战期间,人们利用乙二醇的二硝酸酯能降低甘油凝固点的特性来代替甘油生产炸药。
本世纪20年代,随着汽车工业的发展,抗冻剂的需求猛增,导致了乙二醇供不应求。
当时是采用氯乙醇皂化法生产乙二醇。
50年代中期,聚酯树脂的开发成功和投入生产,再度刺激了乙二醇工业的发展,由石油化工基本原料乙烯或环氧乙烷的氧化、水解制乙二醇的方法开始占据主导地位。
70年代,在经历了石油能源危机之后,人们又试图寻求以天然气或煤替代石油制备乙二醇的方法,并取得了重大突破。
由此可见,乙二醇的生产技术主要有以石油产品和以天然气(或煤)制得合成气为原料的两条途径。
目前研究的煤制气合成乙二醇技术路线主要有三种(如图2所示)。
图2 煤造气合成乙二醇的三种主要技术路线其中,直接合成法具有理论上最佳的经济价值,其反应方程式如下:2CO + 3H22CH2OH但此反应在标准状态下属于Gibbs自由能增加的反应,△G500k= 6.60×104J/ mol,热力学上受限制,在温和条件下很难进行,需要催化剂和高温高压条件。
上世纪70年代,美国UCC公司采用铑催化剂,反应压力高达300MPa;80年代反应压力降至50MPa,温度降至230℃,但是选择性和转化率仍很低。
时至今日,直接法所取得的进展还不足以实现工业化,进一步缓和反应条件并提高催化剂的选择性和活性仍是主要的难点。
间接合成法效益则由于路线各异,取得的进展各不相同,其中甲醇甲醛路线研究的比较多,主要有甲醇脱氢二聚法、二甲醚氧化偶联法、羟基乙酸法、甲醛缩合法、甲醛氢甲酰化法等,但是这些方法研究的还不够深入,离工业化尚有很长距离。
草酸酯法的研究最为深入,分两步进行,CO 与亚硝酸酯气相催化合成草酸酯,再由草酸酯加氢得乙二醇。
该方法先利用醇类与NO 反应生成亚硝酸酯,在贵金属催化剂上与CO 羰基合成得到草酸二酯,草酸二酯再经催化加氢制得乙二醇。
主要的反应如下:草酸酯合成 2CO + 2RONO (COOR)2 + 2NO 反应尾气的再生2NO + 1/2O 2 + 2ROH 2RONO + H 2O 草酸酯加氢制乙二醇 (COOR)2 + 4H 2 (CH 2OH)2 + 2ROH 总反应式为: 2CO + 4H 2 + 1/2O 22O煤制气经草酸酯合成乙二醇新技术中涉及三项关键催化剂,分别为: (1)高浓度CO 气源中选择性脱氢催化剂 (2)草酸酯合成催化剂 (3)草酸酯加氢制乙二醇催化剂其中,选择性脱氢催化剂主要用于脱除草酸二甲酯合成原料气CO 中少量的H 2,采用变压吸附制得的高浓度CO 气中还存在少量H 2,而H 2对草酸二甲酯合成催化剂会产生毒化作用,导致催化剂活性衰退,影响合成反应的进行,故要求将CO 原料气中H 2脱除至100×10-6(vol )以下,通常采用催化燃烧加O 2脱氢的方式,但又要求避免CO 与O 2的副反应发生,脱氢选择性要求较高。
草酸酯工艺路线最早由美国联合石油公司于1966年提出,此后研究的重点一直围绕着上述三种催化剂展开。
1978年,日本宇部兴产公司在草酸酯合成催化剂PdCl 2-CuCl 2上进行了改进,选用了Pd ∕C 催化剂,并引入了亚硝酸酯,解决了原方法的腐蚀问题,提高了草酸酯的收率。
该公司建成了一套6000t ∕a 草酸二丁酯工业装置,初步实现了工业化。
1986年美国ARCO 公司首先申请了草酸酯加氢制乙二醇工艺专利,并开发了Cu-Cr 系加氢催化剂,乙二醇收率为95%,同年宇部兴产与UCC 联合开发了Cu-Si 系催化剂,乙二醇收率为97.2%。
国内从上世纪70年代末期就开始了CO 催化合成草酸酯及其衍生物产品草酸、乙二醇的研究。
天津大学许慧根等开发了草酸二乙酯合成催化剂和草酸二乙酯加氢催化剂,加氢催化剂乙二醇选择性为80%左右,据报导已进行了一氧化碳气相催化偶联合成草酸酯1000h 模试稳定性考察和百吨级工业试验,但加氢制乙二醇部分的工业试验未见报道。
铜基催化剂 贵金属催化华东理工大学肖文德、李伟等也开发了草酸二甲酯合成催化剂和草酸二甲酯加氢催化剂,草酸二甲酯转化率95%,乙二醇选择性可达90%,并与上海焦化厂合作申请了一种生产草酸二甲酯并联产碳酸二甲酯的工艺专利。
中科院福建物质结构研究所陈庚申等人从1978年开始从事草酸酯工艺的研究,是国内最富成效的研究单位,他们采用与日本宇部兴产公司类似的技术,利用脱氢净化后的一氧化碳,与亚硝酸酯在贵金属催化剂作用下,常压和140℃左右气固相催化反应合成草酸酯,同时草酸酯加氢催化剂采用Cu-Cr系催化剂,文献报导草酸酯转化率99.8%,乙二醇选择性达95.3%。
他们与江苏丹化集团、上海金煤化工新技术有限公司合作开展了300吨乙二醇/年中试和万吨级工业试验,在世界上率先实现了全套“煤制乙二醇”技术路线和工业化应用,取得了一项拥有自主知识产权的世界首创技术。
技术的进步永无止尽,“煤制乙二醇”作为一项全新的技术更需要不断完善,特别是三项关键催化剂的主要指标还需进一步改进提高,工艺还需进一步优化,产品还需提高质量,达到聚合级的要求。
我所开发的煤制气合成聚合级乙二醇新技术采用了经草酸二甲酯合成乙二醇的技术路线,该路线的优点在于1)羰基合成反应条件温和,易于控制;2)亚硝酸甲酯相对较稳定;3)加氢产物中草酸二甲酯与乙二醇易分离。
该新技术中三项关键催化剂的开发工作历时三年半,在广泛文献、实地调研的基础上,紧紧抓住催化剂的活性、选择性、稳定性等主要指标,开发出了TH-5选择性脱氢催化剂、HDMO-1草酸二甲酯合成催化剂和HEG-1草酸二甲酯加氢催化剂。
以三项催化剂为核心,结合先进的工业反应器、先进的工艺和高效的分离技术,我们的目标是在300-1000吨乙二醇/年中试装置的基础上开发出国际先进的煤制气合成聚合级乙二醇成套新技术。
1.1.1 世界乙二醇工业的概况[2]世界EO/EG技术进展主要可归结为以下几点。
1.EO/EG装置向更大型化发展。
近年来新建的EO装置规模均在200 kt/ Y以上,并具备240kt/Y规模单台EO反应器的制造能力,并将建成少量大规模(480kt/Y以上)EO装置。
2. EO催化剂将向高活性和高选择性两方面发展。
现有的EO/ EG装置由于反应工艺和反应器传热条件的限制,将倾向于使用高活性系列催化剂,尤其是1997年开发成功的5863高活性催化剂。
对一些新建的装置或扩能(考虑增加反应系统)的老装置,将会优先考虑选用高选择性的催化剂。
3.寻求廉价乙烯原料。
寻求廉价乙烯原料并建立EG与乙烯的联合生产已成为开发的热点。
4. EO催化水合技术将得到工业应用。
EO催化水合技术的开发解决了通常EG生产中大量耗能这一问题,并可降低约15%的装置总投资。
可以预见,Shell公司的EO催化水合专利技术不久将推向工业化。
1.1.2 我国乙二醇行业的概况[3]在国内乙二醇市场供需方面,由于聚酯工业迅速发展,乙二醇消费量明显上升。
1995一2001年间我国乙二醇消费量年平均增长率为23.11%,2002年我国消费量为3 .0199 Mt,比2001年又增长25 .6%。
然而,为满足国民经济发展需要,每年仍有大量进口。
目前我国80%的乙二醇用于聚酯生产,8%用于防冻剂,12%用于其它方面。
预计到2005年末我国聚酯生产能力将达到8 .80 Mt/ Y左右。
若按生产1t聚酯需0 .37 t乙二醇计算,2005年用于聚酯的乙二醇为3 .256 Mt,再加上其它消费量估计达4 .26 Mt。
如国内燕山石化300 kt/ Y装置于2003年底投产,江苏南京的扬子石化300 kt/ Y和广东惠州的南海石化300 kt/ Y生产装置均于2005年投产,届时国内乙二醇总生产能力也仅2 .006 Mt/ Y,即使这些装置全部满负荷运行仍有2 .254 Mt的缺口,因而,除考虑进口乙二醇外,现有装置仍需挖潜改造才能满足市场需求。
综上所述,乙二醇作为重要有机化工原料和聚酯单体,对国民经济各部门的发展和国计民生,尤其是人们的衣着有着十分密切的关系。