專利名稱：一種碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備乙二醇的方法，具體涉及一種碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法。
背景技術(shù)：
乙二醇(Ethylene glycol,簡(jiǎn)稱EG)作為一種重要的基礎(chǔ)有機(jī)化工原料,主要用于生產(chǎn)聚酯纖維、聚酯塑料、不飽和聚酯樹脂、聚酯漆和配制汽車及航空工業(yè)和儀器儀表工業(yè)中冷卻補(bǔ)充的重要抗凍劑，以及生產(chǎn)溶劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑和炸藥等。近年來，隨著全球聚酯產(chǎn)品市場(chǎng)消費(fèi)的急劇增長(zhǎng)，世界EG的生產(chǎn)發(fā)展很快。2006 年世界EG的總生產(chǎn)能力只有1955. 5萬噸，2009年增加到2313. 5萬噸，2010年隨著中國大陸以及中東地區(qū)等多套新建或擴(kuò)建EG的生產(chǎn)裝置的建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力達(dá)到約2565. 3萬噸，同比增長(zhǎng)約10. 88%，預(yù)計(jì)今后幾年，世界EG的生產(chǎn)能力將以年均約6. 0%的速度增長(zhǎng)， 到2014年總生產(chǎn)能力將達(dá)到約3100. 0萬噸。從世界消費(fèi)趨勢(shì)來看，EG用于聚酯生產(chǎn)的比例在逐年增長(zhǎng)，在北美、西歐地區(qū)，60 67%的乙二醇被用來生產(chǎn)聚酯，而在中國地區(qū)，這一比例高達(dá)95%左右，可以認(rèn)為近年來聚酯產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展是帶動(dòng)全球EG發(fā)展的重要因素，而亞洲是EG的主要消費(fèi)地區(qū)。目前，國內(nèi)外EG生產(chǎn)大多采用乙烯直接氧化生成環(huán)氧乙燒(Ethylene oxide,簡(jiǎn)稱E0)后，再以H2O和EO摩爾比為20 28 I、反應(yīng)溫度190 220°C、反應(yīng)壓力I. 0
2.5MPa條件下液相非催化水合生產(chǎn)EG，生產(chǎn)技術(shù)主要以英荷Shell公司、美國SD公司以及 UCC公司為主，該工藝以EO計(jì)算得到的總收率為88%左右，EO全部轉(zhuǎn)化為混合醇，生成的 EG水溶液含量約為10% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，經(jīng)多效蒸發(fā)器脫水提濃和減壓精餾分離得到的EG、 二乙二醇(DEG)、三乙二醇(TEG)的摩爾比為100 10 1，生產(chǎn)裝置設(shè)置多個(gè)蒸發(fā)器，消耗大量的能量用于脫水，且廢水量巨大，造成生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)、設(shè)備多、能耗高，直接影響了 EG的生產(chǎn)成本，因此，開發(fā)低物耗、低能耗的EG新生產(chǎn)方法一直是世界各大公司及研究機(jī)構(gòu)致力研究開發(fā)的重要戰(zhàn)略。近些年來，國內(nèi)外各大研究機(jī)構(gòu)以及一些著名的國際化工公司都在致力于新型催化水合工藝的開發(fā)研究，其中碳酸乙烯酯法被認(rèn)為是最具有發(fā)展前景的工業(yè)化生產(chǎn)工藝之一，該工藝主要由以下兩步組成①環(huán)氧乙烷和二氧化碳在酯化催化劑存在的條件下加壓合成碳酸乙烯酯(Ethylene carbonate,簡(jiǎn)稱EC);②碳酸乙烯酯在水解催化劑存在的條件下進(jìn)行水解得到乙二醇。反應(yīng)方程式如下式(I)所示。
權(quán)利要求
1.一種碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法，其特征在于包括以下步驟(1)將乙烯環(huán)氧化得到的混合氣通入水洗塔，脫除其內(nèi)所含的不凝性雜質(zhì)氣體，得到純凈的EO水洗液，再將水洗液通入解吸塔進(jìn)行解吸得到EO與水的混合氣，即粗EO原料氣；將環(huán)氧乙烷汽提塔頂出來的粗EO原料氣在填料塔中進(jìn)行冷卻精制并脫除水分，塔釜得到環(huán)氧乙烷富液，甲烷、二氧化碳及其它難溶性氣體則由塔頂進(jìn)行回收；(2)將冷卻脫水得到的環(huán)氧乙烷富液與酯化催化劑在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行混合，并向酯化反應(yīng)器中通入二氧化碳，使得環(huán)氧乙烷與二氧化碳酯化反應(yīng)生成碳酸乙烯酯并得到碳酸乙烯酯溶液，少量環(huán)氧乙烷與水及乙二醇分別反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物乙二醇和副產(chǎn)物二乙二醇；(3)酯化反應(yīng)產(chǎn)物一部分作為循環(huán)液通過外部循環(huán)移熱以保證一級(jí)酯化反應(yīng)器內(nèi)溫度的穩(wěn)定，微量殘余反應(yīng)物則送入二級(jí)酯化反應(yīng)器中進(jìn)一步酯化直至反應(yīng)完全；(4)酯化反應(yīng)得到的碳酸乙烯酯溶液在真空精餾塔脫除反應(yīng)液中的二氧化碳后，塔頂?shù)玫胶叶技岸叶嫉奶妓嵋蚁ギa(chǎn)品，塔釜得到的濃催化劑溶液回收至酯化反應(yīng)工段循環(huán)再利用；(5)步驟(4)中得到的含乙二醇及二乙二醇的碳酸乙烯酯產(chǎn)品與水在水解反應(yīng)器中、 在水解催化劑作用下進(jìn)行水解反應(yīng)；(6)將水解反應(yīng)產(chǎn)生的乙二醇產(chǎn)物經(jīng)閃蒸脫除二氧化碳后，送入脫水塔脫水，再經(jīng)過乙二醇精制塔精制后，塔側(cè)線出料得到高純度乙二醇目標(biāo)產(chǎn)品，底部少量乙二醇及二乙二醇的混合溶液送入二乙二醇回收系統(tǒng)進(jìn)行回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法，其特征在于步驟(I)中所述的冷卻精制其冷卻溫度為0 10°C，冷卻壓力為0. 08 0. 15MPa，冷卻得到的環(huán)氧乙烷富液中環(huán)氧乙燒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90 99%,水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在小于5% ;步驟⑵中所述的酯化反應(yīng)在加壓條件下進(jìn)行，壓力為I. 0 8. OMPa，溫度為50 200°C，反應(yīng)時(shí)間為10 90mino
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法，其特征在于所述的冷卻精制其冷卻溫度為3 7°C，冷卻壓力為0. 08 0. 13MPa ;環(huán)氧乙烷富液中環(huán)氧乙烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于96%，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在小于3. 5% ;所述的酯化反應(yīng)壓力為2. 5 5. OMPa，酯化反應(yīng)溫度為60 160°C，反應(yīng)時(shí)間為30 60min。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法，其特征在于所述的酯化催化劑為堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物、季銨鹽、季鱗鹽、金屬配合物中的一種或多種，酯化催化劑占整個(gè)原料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 1-1. 0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法，其特征在于所述的步驟(3)中的反應(yīng)完全為反應(yīng)器出口處環(huán)氧乙烷的檢測(cè)濃度小于lppm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法，其特征在于所述的水解催化劑為非均相K2CO3/ y -Al2O3負(fù)載型催化劑、活性Y -Al2O3、鈣型固體堿及分子篩中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法，其特征在于所述的水解反應(yīng)在加壓條件下進(jìn)行，水的用量是碳酸乙烯酯摩爾量的I. 0 3. 0倍，水解壓力為0. 5 4.OMPa，水解溫度為80 200°C，水解反應(yīng)液空速為0. 5 3. Oh'
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法，其特征在于所述的水解反應(yīng)壓力為0. 8 2. OMPa，水解反應(yīng)溫度為120 180°C，水解反應(yīng)液空速為I. 0 2. Oh'
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法，其特征在于所述的步驟(5)中將步驟(4)中真空精餾得到的碳酸乙烯酯總量的90%與水混合預(yù)熱后送入水解反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，剩余部分則在塔底以濃催化劑溶液的形式回收至酯化反應(yīng)工段進(jìn)行循環(huán)再利用。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法，其特征在于所述的水解后的反應(yīng)液進(jìn)入二氧化碳閃蒸罐將溶解的二氧化碳分離后回收，再循環(huán)至酯化反應(yīng)工段作為原料使用，而液相產(chǎn)物則進(jìn)入脫水塔以脫除水解過程中過量的水，脫除的水循環(huán)至水解反應(yīng)器作為原料再利用，塔底物料進(jìn)入乙二醇精制塔進(jìn)行精制分離后得到高純度乙二醇目標(biāo)廣品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳酸乙烯酯法制備乙二醇的方法，該方法大大提高了EO的轉(zhuǎn)化率和EC的選擇性。主要包括以下步驟乙烯環(huán)氧化得到的混合氣經(jīng)過水洗塔以脫除其內(nèi)所含的絕大部分不凝性雜質(zhì)氣體，再將水洗液通入解吸塔進(jìn)行解吸，得到粗EO原料氣；粗EO原料氣在填料塔中進(jìn)行冷卻精制得到高濃度EO原料；高濃度EO原料液與CO2發(fā)生酯化反應(yīng)生成EC；塔釜得到的濃催化劑溶液回收至酯化反應(yīng)工段循環(huán)使用；酯化反應(yīng)真空精餾得到的EC產(chǎn)品與接近化學(xué)計(jì)量比的水在水解反應(yīng)器中進(jìn)行非均相水解反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)品EG，副產(chǎn)物CO2分離后循環(huán)至酯化反應(yīng)器再利用；水解反應(yīng)生成的EG在精制塔中精制得到高純度EG目標(biāo)產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C07C29/12GK102603477SQ20121005014
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者劉定華, 劉曉勤, 孫林兵, 沈文彬 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)