乙二醇合成.doc

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。      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。      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。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193oC,,EO转化率100%,%。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。      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。      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。Shell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%。但是,树脂型催化剂具有一些缺点,例如寿命短、热稳定性和机械强度不高等等,而固载的大环螯合化合物作为催化剂克服了这些缺点,并且具有较高的活性,在与树脂相同的条件下反应5小时,EO的转化率大于99%,EG的选择性可以达到95%。最近,Shell公司成功地开发出了第一代水合催化剂S100,并完成了催化剂筛选和400kt/a环氧乙烷水合装置的工艺设计。此工艺已经完成中试,有望用于工业化生产。UCC公司采用含Mo、W、V等多价态金属含氧酸盐作为EO水合催化剂,后来又开发了具有水滑石结构的混合金属框架催化剂。但是这些催化剂都没有实现工业应用。      DOW公司开发了一种高选择性的EO水合催化剂DowexMSA-1。这种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EO的摩尔比为9:1,反应温度99oC,,%。日本三菱化学公司(MCC)和住友化学公司开发了鏻基催化剂催化EO水合的工艺,使EG的选择性超过了99%。据称,使用该工艺建同等规模的生产厂,投资费用较传统方法低10%,操作费用低5%[35,36]。此外,国外还有多家公司和研究机构对催化EO水合过程进行研究,例如美国标准油公司采用铜促进磷酸铝催化剂[37];德国汉高公司采用脂肪族羧酸盐催