乙二醇生产技术
乙二醇工艺流程

乙二醇工艺流程一、概述乙二醇,又称乙二醇,是一种重要的有机化合物,化学式为C2H6O2。
它是一种无色、无味、具有吸湿性的液体,可溶于水、乙醇、丙酮和乙醚等多种有机溶剂。
乙二醇在工业上广泛应用于合成树脂、润滑油、溶剂、防冻剂等领域。
本文将介绍乙二醇的生产工艺流程。
二、乙二醇生产工艺流程乙二醇的生产工艺主要包括乙烯氧化法和乙烷水合物法两种方法。
下面将分别介绍这两种方法的工艺流程。
1. 乙烯氧化法乙烯氧化法是目前乙二醇的主要生产方法。
其工艺流程如下:(1)原料准备:将乙烯和空气经过净化处理后送入反应器。
(2)氧化反应:在反应器中,乙烯和空气经过催化剂的作用,发生氧化反应生成环氧乙烷。
(3)环氧乙烷水解:环氧乙烷与水在一定温度和压力下发生水解反应生成乙二醇。
(4)产品分离:将反应产物进行分离,得到纯度较高的乙二醇产品。
2. 乙烷水合物法乙烷水合物法是另一种乙二醇的生产方法,其工艺流程如下:(1)乙烷水合物制备:将乙烷与水在一定温度和压力下进行反应生成乙烷水合物。
(2)乙烷水合物裂解:将乙烷水合物加热至一定温度,使其发生裂解反应生成乙二醇。
(3)产品提纯:对裂解反应产物进行提纯处理,得到纯度较高的乙二醇产品。
三、乙二醇产品的应用乙二醇是一种重要的化工原料,广泛应用于合成树脂、润滑油、溶剂、防冻剂等领域。
其中,乙二醇在聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂等的生产中起着重要作用。
此外,乙二醇还被用作溶剂、防冻剂等,具有较广泛的市场需求。
四、乙二醇生产的发展趋势随着化工行业的发展,乙二醇的需求量不断增加。
为了满足市场需求,乙二醇生产技术也在不断改进和完善。
未来,乙二醇生产工艺可能会朝着高效、节能、环保的方向发展,采用更先进的催化剂和工艺条件,提高乙二醇的生产效率和产品质量。
总之,乙二醇是一种重要的有机化合物,其生产工艺主要包括乙烯氧化法和乙烷水合物法两种方法。
乙二醇具有广泛的应用前景,随着化工技术的不断进步,乙二醇生产工艺也将不断改进,以满足市场需求。
【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%。
乙二醇技术要求

乙二醇技术要求
乙二醇是一种重要的有机化工原料,在化工、医药、纺织、涂料等领域具有广泛的应用。
乙二醇技术要求涉及到其生产、储存、运输和使用等方面,下面将详细介绍。
首先,乙二醇的生产需要采用先进的技术和设备,以确保产品质量和产量。
目前,乙二醇的生产主要采用石油化工原料,如乙烯、丙烯等,通过氧化、酯化、加氢等反应步骤制得。
在生产过程中,需要严格控制反应条件,如温度、压力、催化剂种类和用量等,以确保反应的高效性和选择性。
同时,还需要对原料和中间产物进行严格的质量控制和检测,以避免杂质和有害物质的产生。
其次,乙二醇的储存和运输也需要遵守一定的技术要求。
乙二醇是一种易燃、易爆的液体,需要储存在阴凉、通风、干燥的仓库中,并远离火源和热源。
在运输过程中,需要选择合适的运输方式和包装容器,以确保运输的安全性和稳定性。
同时,还需要对乙二醇进行定期的检查和维护,以避免泄漏和事故的发生。
最后,乙二醇的使用也需要遵守一定的技术要求。
在使用前,需要对乙二醇进行质量检测和评估,以确保其符合使用要求。
在使用过程中,需要严格控制乙二醇的用量和浓度,以避免浪费和污染。
同时,还需要注意乙二醇与其他物质的相容性和稳定性,以避免不良反应和危险情况的发生。
综上所述,乙二醇技术要求涉及到其生产、储存、运输和使用等方面,需要严格遵守相关的技术规范和标准,以确保乙二醇的质量和安全。
同时,还需要加强技术研发和创新,提高乙二醇的生产效率和使用效果,为相关领域的发展做出贡献。
乙二醇生产工艺流程

乙二醇生产工艺流程乙二醇(Ethylene Glycol,简称EG)是一种重要的有机化工产品,广泛应用于化工、纺织、农药、胶粘剂等各个领域。
下面是乙二醇的生产工艺流程,总结如下。
第一步:乙烯氧化制取乙醛乙烯接受空气中的氧气,在催化剂的作用下氧化成乙醛。
常用的催化剂有金属氧化物如V2O5、MoO3/SiO2等。
乙醛的氧化反应式如下:C2H4+O2→CH3CHO反应温度一般在300-350℃,由于反应需要大量热量,通常需要通过对流加热管道将热量传导进来。
乙醛生成后通过冷凝器进行冷却,得到液体乙醛。
第二步:乙醛水合制取乙二醇乙醛和自来水在硫酸催化剂的作用下,发生水合反应生成乙二醇。
乙醛水合反应式如下:CH3CHO+H2O→HOCH2CH2OH反应温度一般在150-200℃,反应物与催化剂的比例为1:3-4、反应后得到的产物含有大量杂质,需要经过蒸馏和精制等步骤得到纯净的乙二醇。
第三步:乙二醇精制蒸馏塔是乙二醇的精制设备,通过对物料进行蒸馏来分离不同组分。
常见步骤如下:1.进料预热:将乙二醇预热至150-180℃,以提高蒸馏效果。
2.蒸馏分离:将预热后的乙二醇进入蒸馏塔,在塔中形成多个液相和汽相交替的层次,通过不同温度的分离器来分离乙二醇中的杂质。
3.精馏产品:将经过蒸馏分离后的乙二醇收集,经过冷却后得到最终的乙二醇产品。
第四步:乙二醇儿童透析管理根据产品的不同用途,可以进行各种乙二醇产品的后续加工和管理工作。
例如,可以对乙二醇进行脱色、脱臭、脱水等处理,以提高产品的质量和纯度。
1.催化剂的选择:不同催化剂具有不同的活性和选择性,对工艺流程有重要影响。
2.反应条件的控制:反应温度、压力等条件的选择和控制对反应结果和产物质量有重要影响。
3.分离技术的应用:乙二醇的精制过程需要运用有效的分离技术,以提高产物的纯度和质量。
这是乙二醇的生产工艺流程,主要包括乙烯氧化制取乙醛、乙醛水合制取乙二醇、乙二醇精制以及产品的后续管理等步骤。
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。
合成气制乙二醇工艺技术

合成气制乙二醇工艺技术合成气制乙二醇(ethylene glycol production from synthesis gas)是一种重要的工艺技术,用于生产乙二醇(ethylene glycol),乙二醇是一种广泛应用于化工、纺织和医药等领域的重要基础化学品。
合成气制乙二醇的工艺主要包括合成气制乙醇和乙醇水合成乙二醇两种方法。
其中,合成气制乙醇方法是通过合成气(合成气是一种由一氧化碳和氢气组成的可燃气体)催化制得乙醇,并将乙醇再催化合成乙二醇。
乙醇水合成乙二醇方法是将乙醇与水反应生成乙二醇。
以下是合成气制乙二醇工艺的具体流程。
首先,以天然气或煤作为原料,通过蒸汽重整催化剂将其转化为合成气。
合成气主要由一氧化碳和氢气组成,其化学式为CO+H2。
然后,将合成气与催化剂进行反应,得到乙醇。
合成气与催化剂反应生成乙醇的反应式为CO+2H2→C2H5OH。
接下来,将乙醇进一步催化反应,生成乙二醇。
乙醇催化合成乙二醇的反应式为2C2H5OH→C2H4(OH)2+H2O。
最后,对乙二醇进行精制和除水处理,得到纯度高的乙二醇产品。
乙二醇的精制过程主要包括蒸馏、结晶和吸附等步骤,以去除杂质和提高纯度。
合成气制乙二醇的工艺技术具有以下优点。
首先,原料广泛,可利用天然气、煤、石油等作为原料,能够提高资源利用率。
其次,反应过程中无需使用高温高压,操作相对简单,投资和运营成本低。
另外,乙二醇是一种多功能化合物,在化工、纺织和医药等领域有广泛应用,其生产规模和市场需求都很大。
然而,合成气制乙二醇的工艺技术也存在一些挑战和问题。
首先,催化剂的选取和催化剂寿命对工艺的影响较大,需要持续进行催化剂研究和改进。
其次,乙醇水合成乙二醇的方法反应选择性较差,容易产生副产物,需要进一步提高反应的选择性和产率。
此外,气相催化反应过程中管道和设备对反应物质的传输和分离也是一个挑战,需要合理设计和优化。
综上所述,合成气制乙二醇是一种重要的工艺技术,具有广泛的应用前景和市场需求。
乙二醇技术对比分析

乙二醇技术对比分析
乙二醇(ethylene glycol)是一种重要的化工原料,广泛应用于聚酯、溶剂、冷却剂等领域。
乙二醇的生产技术也有多种不同的方法,下面
对比分析常见的乙二醇技术。
1.氧化方法:
2.氢化方法:
氢化法是乙二醇生产的另一种重要方法。
该方法使用氢气作为氢化剂,将乙醛催化加氢得到乙二醇。
与氧化法相比,氢化法反应条件较为温和,
不需要高温和高压,更适合大规模生产。
此外,氢化法对催化剂的选择和
设计也有较大影响,选择合适的催化剂可以显著提高乙二醇的产率和选择性。
3.半氢化方法:
半氢化法是氢化法的一种改进方法,使用半氢化催化剂,将乙醛部分
加氢得到乙醇,再将乙醇氧化成乙醛,循环反应进行乙二醇生产。
这种方
法可以减少氢气的消耗,提高原料的利用率,降低生产成本。
但是半氢化
法的操作相对复杂,对催化剂的选择和反应条件的控制要求较高。
4.二甲酯水合法:
综上所述,乙二醇的生产技术有氧化法、氢化法、半氢化法和二甲酯
水合法等多种方法。
不同的方法具有不同的优缺点,应根据实际需要选择
合适的技术。
随着科学技术的发展,乙二醇生产技术还将不断创新和改进,以满足社会经济的需求。
乙二醇生产工艺流程

乙二醇生产工艺流程乙二醇(Ethylene glycol,EG)是一种重要的有机化工原料,广泛应用于合成聚酯纤维、塑料和润滑剂等领域。
乙二醇的生产工艺流程如下:1.原料准备:乙二醇的生产主要使用乙烯(Ethylene)和水(H2O)作为原料。
乙烯是化工行业广泛应用的烃类化合物,水是常见的溶剂和反应介质。
2.蒸汽炉热解:将乙烯引入蒸汽炉中,在催化剂的作用下进行热解反应。
热解反应生成乙烯气体,同时生成少量的乙炔、乙醇和丙烯等副产物。
3.乙烯气体净化:通过冷却和凝固的方法将乙烯气体中的杂质和副产物去除,得到纯净的乙烯气体。
一种常用的方法是将乙烯气体通过冷凝器进行冷却,使其中的杂质和副产物冷凝成液体,再通过过滤和分离等步骤将其去除。
4.乙烯水合反应:将纯净的乙烯气体与水按一定比例混合,进入乙烯水合反应器中进行反应。
乙烯水合反应是指乙烯与水在催化剂的存在下发生加成反应,生成乙二醇。
这个反应是一个放热反应,反应触媒常用金属催化剂如银、铂等。
反应产物通过冷却器冷却,生成液体乙二醇。
此时,反应液中还有未反应的乙烯、水和副产物,需要经过后续的分离和净化过程。
5.分离和净化:通过蒸馏、萃取、膜分离等技术将反应液中的乙烯、水和副产物分离出来。
蒸馏是一种常用的分离方法,通过不同的沸点使得各组分按照一定顺序分离出来。
根据乙烯和乙二醇的沸点差异,可以通过蒸馏将其中的乙烯去除。
而乙二醇和水的沸点相近,需要通过萃取或膜分离等方法进一步分离。
6.乙二醇精制:将分离和净化得到的乙二醇进一步进行精制处理。
常用的方法包括蒸馏和吸附等。
蒸馏是一种常见的精制方法,通过再次蒸馏可以除去其中的杂质和副产物,提高乙二醇的纯度。
7.尾气处理:生产过程中产生的废气和废水需要进行处理,以减少对环境的影响。
尾气处理常用的方法有吸附、燃烧和催化转化等,可以将废气中的有害物质去除或转化为无害物质。
以上就是乙二醇生产的主要工艺流程。
乙二醇是一种重要的化工产品,在各个领域有广泛的应用。
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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。
其中主要有壳牌公司、联碳公司、莫斯科门捷列夫化工学院、上海石油化工研究院、南京工业大学等,其技术的关键是催化剂的生产,生产方法可分为均相催化水合法和非均相催化水合法两种,其中最有代表性的生产方法是壳牌公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法。
壳牌公司曾采用氟磺酸离子交换树脂为催化剂,在反应温度为75-115℃、水与环氧乙烷的重量比为3:1-15:1时,乙二醇的选择性为94%,缺点是水比仍然很高,而且环氧乙烷的转化率仅有70%左右。
随后自报道了季铵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工艺的开发,获得环氧乙烷转化率为96%-98%,乙二醇选择性为97%-98%的试验结果后,增加了环氧乙烷催化水合制乙二醇工艺的研究和开发力度。
此后又开发出类似二氧化硅骨架的聚有机硅烷铵盐负载型催化剂及其催化下的环氧化物水合工艺。
在水/环氧化物摩尔比为1-15∶1,反应温度80-200℃,反应压力0.2-2MPa条件下,环氧乙烷的转化率为72%,乙二醇选择性为95%。
2001年壳牌公司又开发出负载于离子交换树脂上的多羧酸衍生物催化剂。
在水/环氧化物摩尔比为1-6,反应温度90-150℃,反应压力0.2-2MPa 条件下,环氧乙烷的转化率大于97%,乙二醇选择性高于94%。
采用该工艺既可进行间歇操作,也可进行连续生产。
与现行环氧乙烷高温高压水解工艺相比,该技术可节省环氧乙烷/乙二醇装置总投资费用的15%左右。
最近该公司又成功地开发出第一代水合催化剂S100,并完成了催化剂筛选和40.0万吨/年环氧乙烷水合装置的工艺设计,催化剂水合已经完成了单管和中试,试验经过工程放大试验就有可能在日本装置上实现工业化生产,并将此技术引入国外其它环氧乙烷/乙二醇项目上。
联碳化学公司开展了用含Mo、W或V等多价态过渡金属含氧酸盐(如含(HV2O7)3-、(VO3)-、(V2O7)4-、(VO4)3-、钼酸根、偏钼酸根或钨酸根等的盐类)催化剂进行催化水合的技术研究。
阳离子为碱金属、铵盐、季铵盐或季磷盐等。
该类催化剂可以单独使用,也可以负载在氧化铝、氧化硅或分子筛等惰性载体材料上。
这些催化剂对于提高转化率、降低水比及提高选择性均有利,但部分催化剂会流失到产物乙二醇中,从而增加了不必要的分离提纯步骤,同时也对产品的质量造成不利影响。
针对水溶性V、Mo、W催化剂流失的问题,联碳化学公司又开发出具有水滑石结构、水热稳定的混合金属框架催化剂。
在水/环氧乙烷的摩尔比为5-7∶1,反应温度为150℃,压力2.0MPa条件下,环氧乙烷的转化率达到96%,乙二醇的选择性为97%。
俄罗斯国力"索维吉赫"科技生产企业也对环氧乙烷催化水合合成乙二醇技术进行了研究。
其催化体系为离子交换树脂,这些树脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交联的带有季胺基的碳酸氢盐型离子交换树脂。
在反应温度为80-130℃,压力0.8-1.6MPa条件下,采用特殊的串联-并联活塞流反应器,环氧乙烷的转化率大于99%,乙二醇的选择性为93%-96%。
俄罗斯门捷列夫化工大学采用一种改进过的离子交换树脂催化剂,在反应温度80-130℃、压力0.8-1.6MPa、水/环氧乙烷(摩尔比)为3-7:1、LHSV1.0-3.0h-1条件下,环氧乙烷转化率大于99%,乙二醇选择性达到93%-96%,目前已经完成了中试装置上催化剂的稳定性试验。
陶氏化学公司开发出一种环氧乙烷催化水合制乙二醇的高选择性催化剂DowexMSA-1。
新催化剂是由阴离子交换树脂与二氧化碳、氢氧化钠相结合的体系。
在水和环氧乙烷的摩尔比为9∶1,反应温度99℃,压力1.2MPa条件下水合,乙二醇的选择性可以达到96.6%。
大连理工大学进行了环氧乙烷催化水合制备乙二醇的均相酸碱协同催化反应体系和非均相催化反应体系的试验,并对催化剂的催化活性、乙二醇选择性及反应条件进行了考查。
南京工业大学化工学院研究了均相催化水合法合成乙二醇的工艺路线,探讨了催化剂用量、水/环氧乙烷质量比、反应温度、压力等因素对反应的影响。
在水/环氧乙烷质量比为4∶1,催化剂质量分数不小于6%,反应温度大于45℃,反应压力超过0.5MPa的工艺条件下,环氧乙烷的转化率达99.8%,乙二醇的选择性达99.0%。
上海石油化工研究院对环氧乙烷催化水合制乙二醇进行了较为系统的研究开发,发明了一系列专利。
其中之一发明了一种环氧乙烷催化水合制备乙二醇的固体酸催化剂,该催化剂采用α-氧化铝或HZSM-5分子筛作载体,2%-10%的铌氧化物作催化剂,0.01%-5%的锌或镉氧化物作助催化剂,还含有1-10%的粘接剂。
在水比为8:1,压力为1.5MPa、温度为150℃、液体空速为3h-1的条件下,催化剂组成为15%Nb2O5、0.2%CdO时,环氧乙烷转化率为100%,乙二醇选择性达到90%。
江苏工业学院发明了一种季鏻型阴离子交换树脂,用作环氧乙烷催化水合的催化剂。
制备过程是将卤烷基取代的苯乙烯和二乙烯基苯按常规方法进行悬浮聚合,得到凝胶或大孔结构的共聚物,再将得到的共聚物与三烷基膦在有机溶剂中进行季鏻化反应,得到的季鏻型阴离子交换树脂。
特点是催化剂活性高,树脂内部应力小,不易破碎。
在温度为100℃、压力为1MPa、空速为3h-1的条件下,环氧乙烷和水的比为1:4.4时,环氧乙烷的转化率达到99%以上,乙二醇选择性达到90%以上。
国内一些EO/EG生产装置也进行了EO直接催化水合的试验工作,抚顺石化公司最早进行了工业侧线试验,2003年天津石化完成了工业侧线,采用天津石化公司研究院研制的催化剂,水与EO的摩尔比由28:1下降到20:1,而乙二醇的选择性维持在90%以上。
水合配比的降低解决了该装置在高负荷生产时蒸发塔的瓶颈问题,使乙二醇生产能力提高了25%左右;2004年,扬子石化公司完成了加压催化水合法合成乙二醇的中试试验,该工艺与非催化水合法工艺相比,环氧乙烷的转化率和选择性均提高10%以上。
尽管许多公司在环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术方面做了大量的工作,大大降低了水比,提高了环氧乙烷的转化率和乙二醇的选择性,但在催化剂制备、再生和寿命方面还存在一定的问题,如催化剂稳定性不够,制备相当复杂,难以回收利用,有的还会在产品中残留一定量的金属阴离子,需要增加相应的设备来分离,因而采用该方法进行大规模工业化生产还有待时日。
3 碳酸乙烯酯法碳酸乙烯酯法合成乙二醇是由二氧化碳和环氧乙烷在催化剂作用下反应生成碳酸乙烯酯(EC),碳酸乙烯酯再经水解制得乙二醇。
该方法又可分为乙二醇和碳酸二甲酯(DMC)联产法和碳酸乙烯酯水解法两种生产方法。
3.1乙二醇和碳酸二甲酯联产法该方法的主要过程分两步进行,首先是二氧化碳和环氧乙烷在催化剂作用下合成碳酸乙烯酯,第二步是碳酸乙烯酯和甲醇(MA)反应生成碳酸二甲酯和乙二醇,两步反应都属于原子利用率100%的反应。
陶氏化学公司公开了催化酯交换烷烯碳酸酯的专利技术。
该技术采用碱金属或碱金属衍生物作催化剂,在200℃反应4h,碳酸乙烯酯转化率为45%。
随后,陶氏化学公司在研究中发现,通过及时移走反应生成的碳酸二甲酯和甲醇共沸物,可以提高碳酸乙烯酯的转化率,生成的碳酸二甲酯和乙二醇可以通过冷却结晶和萃取精馏的方法进行分离。
随后,德国拜耳公司、美国Toxaco公司和英国的BP公司等也开展了这方面的研究开发工作,工作的重点集中在催化剂的开发上。
Texaco公司开发了以离子交换树脂为催化剂的技术,使碳酸二甲酯的选择性达到了99%以上,乙二醇的选择性达到97%以上,从而为乙二醇和碳酸二甲酯联产技术的工业化打下了基础。
由于均相催化剂存在回收困难的缺点,所以乙二醇和碳酸二甲酯联产技术催化剂的开发主要侧重于非均相催化剂。
乙二醇和碳酸二甲酯联产法具有以下优点:(1)可以充分利用环氧乙烷装置排放的CO2资源。
世界上工业化生产环氧乙烷绝大多数是乙烯直接催化氧化法,约20%的乙烯消耗在副反应上,副产物主要是CO2。
一套30万吨/年的乙二醇装置CO2的年排放量约为10万吨/年。
如此大量的CO2排放到空气中,不仅是一种资源的浪费,而且也带来了不良的"温室效应",所以该技术充分利用富产CO2资源有着积极的社会意义;(2)碳酸乙烯酯是一种性能优良的产品。
碳酸乙烯酯作为一种低毒的多用途化学品,具有许多优良的性能。
国外在20世纪70年代就已实现了环氧乙烷和CO2催化合成碳酸乙烯酯的工业化生产。
由于碳酸乙烯酯闪点高,贮运安全,是一种很好的中间体,恰好克服了环氧乙烷闪点低、易燃易爆、不易贮运的特点。