非石油路线制取乙二醇技术简介
乙二醇合成

大致上,EG的合成路线可以分为两类:石油合成路线和非石油合成路线。
ﻫﻫ1石油合成路线ﻫ1。
1EO法Wurtz于1859年首次用氢氧化钾水解乙二醇二乙酸酯制得EG,次年又由环氧乙烷(EO)直接水合制得,至今,该法仍是世界上大规模生产EG的唯一方法。
1。
1。
1 EO非催化水合法EO直接水合法是目前国内外工业化生产EG的主要方法,该生产技术基本上由英荷壳牌(Shell)、美国Halcon—SD以及美国联碳(UCC)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EO,EO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EG,EG溶液经蒸发提浓、脱水、分馏得到EG及其他副产品.以UCC的生产工艺为例,水和EO的物质的量之比为22:1,反应入口温度155oC,出口温度193 oC,反应压力2.1 MPa,EO转化率100 %,水合收率91.3 %。
Shell和SD工艺的反应条件类似,不同的是它们使用的催化剂和添加剂不同.该工艺中用到大量的水,能耗很大;EO的转化率为100 %,但是产品中EG的选择性只有90 %左右,另外还会产生9%左右的二乙二醇(DEG)和1 %左右的三乙二醇(TEG)。
增加投料中水的比例会提高EG的选择性,但是同时会加大能耗,并增加分离困难.ﻫ虽然EO直接水合法制EG工艺成熟,是目前工业生产中广泛采用的方法,但是其自身仍然存在一些缺陷,因此仍有必要对其生产工艺进行改进,或者寻求更加高效的替代方法。
ﻫ1。
1.2 EO催化水合法ﻫﻫ为了降低能耗,提高EG的选择性,世界各国的研究人员对EO水合法制EG的催化剂和添加剂等展开了广泛的研究。
ﻫShell公司[17-22]早期采用氟磺酸交换树脂为催化剂,后来又开发了一系列具有正电中心的固体催化剂以及固载的大环螯合化合物作为非均相催化剂。
树脂型催化剂催化的反应, EG的选择性超过94 %。
乙二醇合成路线选择及应用介绍

乙二醇合成路线选择及应用介绍乙二醇生产技术主要分为石化路线、生物质资源路线、煤化工路线。
(1)石化路线目前石化路线乙二醇的生产基本上是以乙烯为原料,在贵金属银催化剂作用下,乙烯氧化制环氧乙烷,通过环氧乙烷直接水合生产乙二醇。
通过对环氧乙烷生产成本的分析表明,成,工业上以乙烯计的乙二醇收率在70%左右。
②环氧乙烷水合还会生成大量二乙二醇、三乙二醇等副产物,为了得到高收率的乙二醇,水合反应必须在较高的水和环氧乙烷比例下进行,导致生成物中乙二醇浓度很低,分离精制工艺复杂,能耗大。
这是现行石化路线乙二醇工业生产方法的主要缺点。
目前,该方法的技术发展趋势是开发新的催化工艺,降低水的用量。
③乙烯是以石油为原料生产的,目前原油面临不足的趋势,价格逐渐上涨,经济性会逐渐降低。
至今该法仍是世界上工业生产乙二醇普遍采用的一种方法,产品总收率约为90%。
目前我国乙二醇主要生产企业有十几家,几乎全部采用石化路线生产乙二醇工艺。
(2)生物质资源路线生物质资源路线主要以玉米淀粉为原料生产多元醇,多元醇加氢合成二元醇。
目前核心技术路线是以玉米淀粉为原料生产山梨醇,山梨醇加氢生产二元醇。
其主要反应为:C6 H1406+2H2—3C2 H6()2(乙二醇)C6H1406+3H2—2CaH80z(丙二醇)+2H20C6H1 406+H2—2CaH803(丙三醇)C6H1406+3H2一C4HloOz(丁二醇)+CzH602+2H20由于国家粮食政策的保护,目前仅有长春金宝特生物化工开发有限公司以玉米淀粉为原料生产乙二醇。
目前的主要问题是,反应产物的后续分离仍有一定问题。
(3)煤化工路线20世纪70年代在世界石油危机的冲击,使人们认识到石油资源的有限性,各国纷纷开始研究以煤和天然气为初级原料来生产化工产品。
在这种情况下,人们开始探索碳一路线合成乙二醇的新方法。
我国煤炭资源十分丰富,而石油资源不足,原油较重,裂解生产乙烯耗油量大,而且乙烯又是塑料及许多重要石化产品的基本原料。
乙二醇制备方法

乙二醇制备方法一、引言乙二醇是一种重要的有机化工原料,广泛应用于聚酯、溶剂、涂料、塑料等行业。
其中,乙二醇的制备方法多种多样,本文将介绍其中较为常见的两种方法:氧化法和水合物法。
二、氧化法制备乙二醇1. 原理氧化法是将丙烯腈经过加氢后得到丙二醇,再经过催化剂催化氧化反应得到乙二醇。
具体反应式如下:CH2=CHCN + 2H2 → HOCH2CH(OH)CH3HOCH2CH(OH)CH3 + O2 → HOCH2CH2OH + HCHO2. 实验步骤(1)将丙烯腈与氢气在加热下反应生成丙二醇。
反应条件:温度180-220℃,压力10-20MPa。
(2)将丙二醇与空气在催化剂的作用下进行氧化反应。
常用催化剂有铬、锰等金属催化剂。
(3)通过分离提纯得到纯乙二醇。
三、水合物法制备乙二醇1. 原理水合物法是将乙烯与水在催化剂的作用下进行反应,生成乙二醇。
具体反应式如下:C2H4 + H2O → HOCH2CH2OH2. 实验步骤(1)将乙烯和水按一定比例混合,加入催化剂后放入反应釜中。
(2)在一定的温度和压力下进行反应。
常用催化剂有硫酸、磷酸等。
(3)通过分离提纯得到纯乙二醇。
四、比较与分析氧化法制备乙二醇相对于水合物法制备乙二醇,其原料成本较高,但是由于其反应条件较为温和,所以产率高、纯度高、质量稳定。
而水合物法则是利用了廉价的原材料,并且生产过程简单,但是由于其反应条件较为苛刻,因此容易受到杂质的影响。
五、结论综上所述,氧化法制备乙二醇和水合物法制备乙二醇各有优劣之处。
在实际生产中需要根据具体情况选择适宜的方法。
六、参考文献1. 张明华. 有机合成实验[M]. 北京:高等教育出版社,2004.2. 刘丽华,李建国. 乙二醇的制备方法[J]. 化学工程师,2010(9): 174-176.。
乙二醇制备方法

乙二醇制备方法一、乙二醇的介绍乙二醇(Ethylene Glycol),又称1,2-乙二醇,化学式为C2H6O2,是一种无色透明的液体。
乙二醇是一种重要的有机合成原料,广泛应用于塑料、纺织品、防冻液等领域。
本文将介绍几种常用的乙二醇制备方法。
二、乙二醇制备方法2.1 乙二醇的氢化制备法乙二醇的氢化制备法是最常用的制备方法之一。
该方法主要通过乙炔的催化氢化反应制得。
具体步骤如下:1.反应原料准备:–乙炔气体–催化剂:常用的催化剂有铑、钯等。
2.反应装置:–催化剂床层:将催化剂均布于反应器床层中,以增加接触面积。
–加热装置:控制反应器温度,使反应进行。
3.反应步骤:–将乙炔气体经过加热装置加热至适宜温度后,通入催化剂床层。
–催化剂催化作用下,乙炔和氢气发生反应,生成乙二醇。
4.反应参数:–温度:一般在150-250摄氏度之间。
–压力:一般在30-50大气压之间。
–反应时间:根据反应器的大小和反应速率确定。
2.2 乙烯氧化制备法乙烯氧化制备法是另一种常用的乙二醇制备方法。
该方法主要通过乙烯氧化反应制得。
具体步骤如下:1.反应原料准备:–乙烯气体–氧气–催化剂:常用的催化剂有酸性氧化催化剂。
2.反应装置:–反应器:选择适当的反应器,控制反应条件。
–冷凝器:用于冷却反应液并收集产物。
3.反应步骤:–将乙烯气体和氧气按一定比例通入反应器,并加入催化剂。
–在适当的温度和压力条件下,乙烯发生氧化反应生成乙二醇。
4.反应参数:–温度:一般在150-200摄氏度之间。
–压力:一般在2-3大气压之间。
–反应时间:根据反应速率和收率确定。
2.3 乙二醇的水合法乙二醇的水合法是另一种制备乙二醇的方法。
具体步骤如下:1.反应原料准备:–乙烯–水2.反应装置:–反应器:选择适当的反应器,控制反应条件。
–冷凝器:用于冷却反应液并收集产物。
3.反应步骤:–将乙烯和水按一定比例通入反应器中。
–在适当的温度和压力条件下,乙烯与水发生水合反应生成乙二醇。
乙二醇合成路线选择及应用介绍

乙二醇合成路线选择及应用介绍乙二醇生产技术主要分为石化路线、生物质资源路线、煤化工路线。
(1)石化路线目前石化路线乙二醇的生产基本上是以乙烯为原料,在贵金属银催化剂作用下,乙烯氧化制环氧乙烷,通过环氧乙烷直接水合生产乙二醇。
通过对环氧乙烷生产成本的分析表明,成,工业上以乙烯计的乙二醇收率在70%左右。
②环氧乙烷水合还会生成大量二乙二醇、三乙二醇等副产物,为了得到高收率的乙二醇,水合反应必须在较高的水和环氧乙烷比例下进行,导致生成物中乙二醇浓度很低,分离精制工艺复杂,能耗大。
这是现行石化路线乙二醇工业生产方法的主要缺点。
目前,该方法的技术发展趋势是开发新的催化工艺,降低水的用量。
③乙烯是以石油为原料生产的,目前原油面临不足的趋势,价格逐渐上涨,经济性会逐渐降低。
至今该法仍是世界上工业生产乙二醇普遍采用的一种方法,产品总收率约为90%。
目前我国乙二醇主要生产企业有十几家,几乎全部采用石化路线生产乙二醇工艺。
(2)生物质资源路线生物质资源路线主要以玉米淀粉为原料生产多元醇,多元醇加氢合成二元醇。
目前核心技术路线是以玉米淀粉为原料生产山梨醇,山梨醇加氢生产二元醇。
其主要反应为:C6 H1406+2H2—3C2 H6()2(乙二醇)C6H1406+3H2—2CaH80z(丙二醇)+2H20C6H1 406+H2—2CaH803(丙三醇)C6H1406+3H2一C4HloOz(丁二醇)+CzH602+2H20由于国家粮食政策的保护,目前仅有长春金宝特生物化工开发有限公司以玉米淀粉为原料生产乙二醇。
目前的主要问题是,反应产物的后续分离仍有一定问题。
(3)煤化工路线20世纪70年代在世界石油危机的冲击,使人们认识到石油资源的有限性,各国纷纷开始研究以煤和天然气为初级原料来生产化工产品。
在这种情况下,人们开始探索碳一路线合成乙二醇的新方法。
我国煤炭资源十分丰富,而石油资源不足,原油较重,裂解生产乙烯耗油量大,而且乙烯又是塑料及许多重要石化产品的基本原料。
现代煤化工煤制乙二醇技术概述

现代煤化工煤制乙二醇技术概述现代煤化工煤制乙二醇技术概述摘要:本文主要研究现代煤化工中煤制乙二醇的技术。
简单介绍了乙二醇的性质和用途,以及其制备技术的发展现状;对煤制乙二醇技术中的直接合成法及间接合成法做了概述;讨论了煤制乙二醇技术在发展过程中存在的问题;讨论了我国在乙二醇工艺技术中的现状。
关键字:煤制乙二醇;直接合成法;间接合成法;草酸酯法;现状引言乙二醇是一种重要的大宗基础有机化工原料,可用于生产多种化工产品,如聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂、炸药、涂料和油墨等,应用领域非常广泛。
在中国,乙二醇主要作为聚酯及防冻液的原料,其中聚酯消费占90%以上,2013年国内乙二醇进口量825万t,进口依存度高达70%左右,市场缺口巨大。
2014年,国内新增聚酯产能预计达500万t,将继续拉动乙二醇消费量的增长。
乙二醇在中国国民经济发展中正发挥着越来越重要的作用。
乙二醇的生产工艺路线按原料不同可分为石油路线和非石油路线。
在现阶段,全球主要的大型乙二醇生产装置均采用石油路线,也称乙烯路线,即在银催化剂、甲烷或H2致稳剂、氯化物抑制剂存在下,乙烯直接被O2氧化生成环氧乙烷,再与水直接或催化条件下反应生成乙二醇。
石油路线经过多年的发展,工艺已趋于成熟,但耗水量大,生产过程副产物多且生产原料受石油价格波动影响较大,无法摆脱对石油资源的依赖。
因此,结合中国贫油、少气和相对富煤的能源结构特点,开发一条以煤为原料、经济合理的乙二醇合成工艺路线,符合中国的可持续发展战略。
目前,国内掀起了开发煤基乙二醇的热潮,煤制乙二醇技术已经成为煤化工行业关注的焦点。
1乙二醇制备技术简介1.1乙二醇性质简介乙二醇(EG)是一种重要的石油化工基础有机原料,又名甘醇、亚乙基二醇,分子式为HOCH2CH2OH,是无色透明、稍带甜味的黏稠液体。
乙二醇是最简单和最重要的脂肪族二元醇,主要用于生产聚酯和各类抗冻剂,前者用于制造纤维、薄膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂;其它用途则包括解冻液、表面涂层、照像显影液、水力制动用液体以及油墨等行业。
乙二醇合成技术研究综述

乙二醇合成技术研究摘要:本文首先分析了国内外乙二醇合成的主流技术,然后分别讨论是其他的合成技术,最后分析了我国乙二醇合成技术的瓶颈,并对该合成技术进行了展望。
关键词:乙二醇;合成技术引言:我国是世界上乙二醇需求量第一的国家,每年通过进口和自己合成的乙二醇分别应用于制药、塑料生产等多个领域。
乙二醇是重要的化工生产原料,我国乙二醇70%需要进口,所以乙二醇合成技术成为研究重点。
一、国内外乙二醇合成的主流技术1.国外国外乙二醇的主流技术是直接水合法,该方法的原料是石油。
将石油蒸馏轻组分乙烯作为生产原料,与水直接反应,生成乙二醇。
该方法的缺点是所用的水量是理论值的20倍,所以在后期分离中相对比较复杂,并且因而耗能比较高。
国外应用该方法占了石油条件富足的优势,同时副产物收集、碳酸盐处理、废气废液处理等工艺也比较成熟。
2.国内国内乙二醇的主流技术是直接水合法和煤化工路线法。
之所以有两种主流方法,是因为我国石油资源相对紧张,煤炭资源相对富足。
受到石油价格影响,乙二醇合成的成本变化幅度大,当单桶石油价格高于65美元时,煤化工合成乙二醇路线的成本占有显著优势。
煤化工路线法合成乙二醇,主要是利用煤加压气化后生成的一氧化碳和氢气,99.5%的高纯度一氧化碳和99.99%的氢气是合成乙二醇的主要原料。
首先,以甲醇为原料,在O2和NO的共同作用下,产生水合CH3ONO,见反应(1)。
然后,一氧化碳与CH3ONO发生反应,生成(COOCH3)2和NO,见反应(2)。
在实际生产中,这个NO不断产生和消耗,属于中间体。
在开车初期由外界向系统内充入NO,或者提供反应产生NO,随着反应进行,NO就可以自产自销。
因此,一氧化碳作为原料参与的化学反应如方程式(3)所示,本质是一氧化碳、氧气、甲醇共同反应生成草酸二甲酯。
草酸二甲酯是合成乙二醇的原料之一。
H2与草酸二甲酯反应,可以生成乙二醇和甲醇,见反应(4)。
甲醇可以回到反应(1),循环使用,继续参与反应。
乙二醇的制备方法

乙二醇的制备方法乙二醇是一种常用的有机化学品,广泛应用于药品、化妆品、涂料、塑料等领域。
其制备方法有多种,本文将介绍其中的几种常用方法。
一、双氧水氧化法双氧水氧化法是一种常用的乙二醇制备方法。
其具体步骤为:先将乙烯与水反应生成乙醇,然后使用双氧水氧化乙醇得到乙二醇。
这种方法具有反应简单、出产量大等优点,但需要用到较为昂贵的双氧水,同时反应物乙烯也较为危险,需要采取相应的措施进行保护和防护。
二、乙烯碳酸酯水解法乙烯碳酸酯水解法是另一种制备乙二醇的方法,其步骤为:将乙烯碳酸酯与水在催化剂的作用下反应,生成乙二醇和二氧化碳。
这种方法具有生产成本较低、反应时间短等优点,但催化剂需要用到贵金属催化剂,导致催化剂的成本较高,同时生成的二氧化碳对环境也有一定的影响。
三、环氧乙烷水解法环氧乙烷水解法是一种较为独特的乙二醇制备方法。
其步骤为:将环氧乙烷与水反应,在催化剂的作用下生成乙二醇和乙醇。
这种方法具有反应产率高、反应时间短等优点,但环氧乙烷的制备过程需要用到较为危险的氧气和酸催化剂,反应条件也较为苛刻,需要进行反应过程的控制。
四、乙醛还原法乙醛还原法是一种较为简单有效的乙二醇制备方法。
其步骤为:将乙醛与氢气在催化剂的作用下反应,生成乙二醇。
这种方法具有反应速度快、催化剂成本低等优点,但需要用到氢气和高压反应条件,需要特殊的反应设备和生产场地。
综上所述,乙二醇的制备方法有多种,我们可以根据不同的应用场景和生产要求来选择合适的方法进行制备。
同时,为了保证生产质量和安全,我们需要进行有效的管理和控制,避免发生事故和质量问题。
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乙二醇(EC)是一种重要的基本有机化工原料,主要用来生产聚酯纤维(PET)、塑料、橡胶、聚酯漆、胶粘剂、非离子表面活性剂、乙醇胺以及**,也大量用作溶剂、润滑剂、增塑剂和防冻剂等,国内外市场前景广阔。
据统计,2006年我国乙二醇表观消费量高达560万t,而实际生产总量为156万t,乙二醇进口量超过400万t,国内市场严重供不应求。
传统的乙二醇生产方法是走石油化工路线。
1938年由美国UCC公司首先建立了乙烯在银催化剂作用下氧化生成环氧乙烷,再由环氧乙烷水合生成乙二醇的工业装置,直到目前,该工艺路线仍然是生产乙二醇的主要途径。
上世纪70年代第一次石油危机发生后,人们就意识到开拓石油替代资源的重要性,进行了许多以C,为原料合成乙二醇的研究,其中美国的联碳化学公司和日本宇部兴产公司作了较为系统的研究。
上世纪80、90年代,中科院福建物质结构研究所、成都有机所、天津大学等也都开展了类似的大量研究工作,并初步显示了良好的产业化应用前景。
近年来,随着世界石油资源的日渐短缺,开辟新的乙二醇生产工艺以摆脱对石油路线的依赖已成为当务之急。
本文简要回顾了国内外由合成气制乙二醇的主要研发路线,并着重介绍了合成气经草酸酯加氢制乙二醇技术的研究现状。
1 合成气制备乙二醇技术路线合成气原料来源比较广泛,目前以合成气为原料合成乙二醇的路线可归纳为直接合成法和间接合成法,而间接合成法则是利用了由合成气制造甲醇的成熟技术,由甲醇制甲醛来间接合成乙二醇产品。
合成气经草酸酯加氢制乙二醇,从其技术路线来讲也是一种间接合成工艺。
1.1 合成气直接合成乙二醇美国Du Pont公司于上世纪50年代就开展由合成气直接合成乙二醇的研究,在190-230℃,压力300MPa下,采用均相的铑的羰基络合物为催化体系,催化剂实验时空收率最高可达到280s/L.h。
该法工作压力较高,EG的选择性、收率较低,并且还伴随着大量的甲酸甲酯等副产物生成,对设备的防腐、耐压提出了较高的要求。
后来虽然采用钌、铼对催化体系进行了改进,但离实施工业化的距离还有很多工作要做。
1.2 合成气经甲醇、甲醛间接合成乙二醇由合成气合成甲醇并进而制取甲醛为一成熟化工工艺技术,因此,以甲醛为原料开展合成乙二醇的研究具有一定的积极意义。
目前以甲醛为原料合成乙二醇的研究路线可归纳为:甲醛羰化法、甲醛氢甲酰化法、甲醛缩合法、甲醛电化加氢二聚法、甲醛与甲酸甲酯偶联法等。
甲醛羰化法以甲醛、CO为原料,在以硫酸或氢氟酸催化剂存在下生成中间产物羟基乙酸,与甲醇进行酯化反应再进一步加氢生产乙二醇。
该法由于使用了大量的酸性催化剂,环保问题和设备腐蚀问题相当严重,并且加氢催化剂的研制还存在着许多不确定因素,因此,在上世纪90年代以后,就很少有这方面的专利或报道了。
甲醛氢甲酰化法以三聚或多聚甲醛、CO、H2为原料,在铑为活性中心、三苯基磷为主要配体的均相催化体系中首先生产乙醇醛,然后再由乙醇醛气固相加氢生产乙二醇。
该法甲醛原料来源成本较高,同时存在两步催化反应,两种类型的催化剂技术研究及工业化报道不多见,仅是一些专利文献。
甲醛缩合法以甲醛为原料,在NaOH碱性溶液中经催化剂作用变成甲醇醛,再利用气固相加氢技术制取乙二醇。
甲醇醛的气固相催化加氢技术研究目前进展缓慢。
甲醛的电化加氢二聚法是以低浓度甲醛水溶液为原料,反应在连续电解槽中进行,反应条件温和,原料成本比较低,乙二醇收率为90%以上,缺点主要是耗电量大。
如电力资源充足,利用该技术生产乙二醇应该是一条可行的路线。
甲醛和甲酸甲酯法同样存在着酸性催化剂的处理、反应条件苛刻以及加氢催化技术的可靠问题,并且产品的收率不高。
目前也仅是一些实验室技术报道或专利文献。
2 合成气经草酸酯加氢制乙二醇技术合成气经草酸酯加氢制乙二醇技术路线,由于其反应条件温和,产品的选择性高,自上世纪80年代以后人们进行了大量研究,是目前很有希望率先进行产业化的技术路线。
尤其是CO催化偶联制草酸酯技术,国内外很多研究机构对此进行了全面深入的研究,积累了大量的基础数据,为进一步进行工程放大研究提供了较好的理论基础。
2.1 基本原理草酸二乙(甲)酯加氢合成乙二醇从碳一化工的角度来看,它是CO偶联生成草酸酯的下游产品。
CO气相在亚硝酸乙(甲)酯参与下,偶联、再生、催化循环制草酸二乙(甲)酯,再加氢生成乙醇酸乙(甲)酯和乙二醇的混合物,加氢产物通过精馏分离来获得最终的乙二醇产品。
反应为自封闭循环过程,反应条件温和,催化剂选择性高且稳定性好,所得产品质量好,三废污染少。
其反应方程式如下:2CO+2CH3ONO→(COOCH3)2+2NO(1)它以CO为原料,在强氧化剂亚硝酸甲酯参与下,反应温度为120~140℃,常压进行,催化剂为Pd/Al2O3,正常情况下,催化剂的时空产率可达到0.8-1.5t/m3·h,反应器为固定床反应器。
2NO+2CH3OH+1/2O2+2CH3ONO+H2O (2)该反应属于气-液反应,反应器为填料塔,反应温度30-80℃,常压,不需要催化剂。
反应(1)和(2)是一个循环,循环的物质是NO。
生成草酸酯的总反应:2CH3OH+2CO+1/2O2→(COOCH3)2+H2O(3)草酸二乙(甲)酯进一步加氢生成乙醇酸乙(甲)酯或乙二醇:(COOCH3)2+2H2→CH2OHCOOCH3+CH3OH(4)(COOCH3)2+4 H2→(CH2OH)2+2CH3OH(5)过度加氢则生成乙醇:(CH2OH)2+H2→CH3CH2OH+H2O(6)由合成气生成乙二醇的总反应为:2CO+1/2O2+4H2+(CH2OH)汁H2O (7)2.2 国外研究现状国外研究草酸酯合成乙二醇的研究最早从液相法开始。
日本宇部兴产和美国联碳公司合作开发通过草酸二烷基酯由合成气间接合成乙二醇的工艺。
该工艺先以CO和丁醇为原料,Pd/C为催化剂,在反应温度90℃,压力9.8MPa下,通过液相反应合成草酸二丁酯,然后再采用液相加氢合成EG。
反应中草酸二酯生成速率低、副产物多,且加氢压力高。
80年代初,美国ARCO化学公司和日本宇部兴产公司开发了亚硝酸烷基酯法,在反应中引入亚硝酸烷基酯,使偶联反应在无水条件下进行,这一发现极大地促进了气相法工艺技术的开发研究,目前很多研究都是以此为基础而开展的。
亚硝酸烷基酯法又分为液相法和气相法。
2.2.1 液相法美国ARCO化学公司和日本宇部兴产公司最初采用活性炭作载体的Pd催化剂,烷基醇为正丁醇,经过亚硝酸丁酯液相加压合成草酸二丁酯,并建成了6000t/a的草酸装置,称为液相法。
此工艺催化剂体系单一,回收、循环容易,催化剂活性高、选择性好,产品纯度高,生产过程连续化,污染少。
但是,该法需在高压下进行,对设备要求较高,固定投资、公用工程费用较高。
2.2.2 气相法意大利蒙特-爱迪生公司与宇部公司合作开发了气相法,采用乙醇,经亚硝酸乙酯合成草酸二乙酯。
目前,宇部兴产和联碳公司都有气相合成法的专利报告。
气相法较液相法又向前发展了一步,它可以不使用高压反应装置,并可减小压缩空气的动力消耗。
固体催化剂设置固定床或流化床,不必象液相法那样另外设置反应生成物与催化剂的分离装置。
同时又避免了生产过程中钯催化剂的流失和金属钯在液相中的溶解损失,催化剂的寿命比液相法长。
从反应式看出,羰化反应产生的一氧化氮可导入醇及分子状态的氧再生成亚硝酸酯作为反应原料循环使用。
为使反应过程中的副产物最少,延长催化剂的寿命,提高草酸二酯的产量,亚硝酸酯的再生是在另一个装置中进行的。
再生反应如下:2NO+O2=2NO2NO2+NO=N2O32ROH+N2O3=2RONO+H2OROH+N2O3=RONO+HONOROH+HONO=RONO+H2O2NO2=N2O4ROH+N2O4=RONO+HNO3再生过程中除生成主要产物亚硝酸酯以外,同时还产生HONO、HNO3等副产物。
为避免产生有害的硝酸,要控制[NO]对[NO2]的摩尔比大于1,控制[ROH]对[NO]/[NO2]大于1;同时在通人草酸二酯的反应器前先除去亚硝酸酯再生过程中产生的水分。
对于亚硝酸酯的发生,由于反应体系复杂,需要选择适合的反应器和移热系统,日本宇部公司、联碳公司和拜耳公司等对此进行了大量研究工作,选择了精馏塔作为反应器,以外部移热或冷冻移热作为移热方式。
2.2.3羰化合成催化剂研究国外对羰化催化剂的研究做了大量工作,申请了许多专利,其中相当数量的专利已在国内进行了申请。
从公开的专利内容分析,羰化合成催化剂活性中心基本上都是以Pd、Zr等卤化物、硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐或草酸盐配制浸渍液,负载在多孔载体为氧化铝或具有尖晶石结构的载体上。
研究的内容主要集中在实验室规模的催化剂制备、组成以及催化剂的选择性和活性的提高上,长周期的考评及动力学数据则很少看到。
2.2.4 加氢催化剂研究采用草酸酯加氢生产乙二醇的工艺可分为以Ru等贵金属催化剂为主的液相均相加氢法和以铜基催化剂为主的非均相气相或液相加氢法。
由于均相液相加氢需在高压下进行,产品的分离回收困难,人们更倾向于采用负载型催化剂进行气相或液相催化加氢。
非均相催化加氢法生产乙二醇工艺中,最早要属杜邦公司在40年代开发的甲醛偶合生产乙醇酸(或乙醇酸甲酯),再加氢制乙二醇的工艺,加氢催化剂采用铜基催化剂,反应在气相(200-225℃、3.04MPa)或液相(40.53MPa)进行,但乙二醇的收率很低,仅30%。
美国ARCO公司在80年代后期对草酸二酯液相加氢反应的负载催化剂进行了大量研究,发现铜铬系催化剂具有较高的加氢活性和选择性。
采用负载在Al2O3、SiO2或玻璃珠上的铜-铬系催化剂,反应压力降为1.034-3.275MPa,温度200-230℃,但乙二醇的收率仅为11.7%-18.9%。
为降低反应压力,提高反应选择性和收率,人们把目光转向了草酸酯气相加氢,1982年Tahara等提出了草酸酯在铜铬催化剂上气相加氢制乙二醇的路线。
由于铬的毒性,即使微量的铬也会对人体造成极大的威胁,因而开发不含铬的催化剂成为今后研究的重点。
近年来发表了相当多的关于草酸酯加氢催化剂的专利,其中宇部兴产在80年代初对铜基无铬催化剂进行了大量研究。
他们针对以铜为主体的催化剂,考察了载体(Al2O3、SiO2、La2O3等)、助剂(K、Zn、Ag、MO、Ba等)、制备方法等对催化活性和选择性的影响。
在以铜基催化剂为基础的草酸酯气相加氢工艺中,比较宇部兴产不同反应条件下的结果可以得出,在相同的催化剂作用下通过改变氢酯比、温度、压力和停留时间等,可以调节产物的组成,从而获得以乙醇酸酯或乙二醇为主的产品。
80年代中期,美国UCC公司申请了一系列草酸二甲酯气相加氢制乙二醇的铜硅系催化剂专利,采用浸渍法制备。