本站原创摘 要：在乙二醇生产的新技术出现之后,各公司在新技术的选择性、反应转换率与工艺条件等方面作了比较,重点在于分析碳酸二甲酯、乙二醇联合生产的优势.碳酸二甲酯、乙二醇是由甲醇与环氧乙烷装置释放的二氧化碳进行合成的碳酸乙烯酯反应生成的.这种生产技术很好的将生产成本降低了,而且得到的碳酸二甲酯的环保值很高,所以说它的发展前景非常好.
关 键 词 ：乙二醇 环氧乙烷 碳酸二甲酯 碳酸乙烯酯
一、传统的乙二醇生产
乙二醇主要是用来生产防冻剂、非离子表面活性剂、聚酯纤维、乙醇胺、不饱和聚酯树脂、,是一种有机化工原料.现在许多国家生产乙二醇采用的方法就是环氧乙烷直接进行水合.美国的一家公司UCC在1937年建立了氧化剂为空气的氧化法生产环氧乙烷的装置,另一家公司Shell在1958年建立了氧化剂为氧气的装置.现在,乙二醇的发展速度很迅猛.
二、新的生产方式
1.石化路线：用石油化工作为基本原料进行生产
1.1环氧乙烷催化水合制乙二醇
非催化水合缺点就是耗资比较高,处理水蒸汽的时候较麻烦,需要巨型的设备进行.但是其关键之处是在催化剂.催化水合法能够用少的水来得到环氧乙烷高的转化率与乙二醇高的选择性,但是在制备催化剂方面有一定的问题,像催化剂的制备过程复杂、稳定性不足、回收难,这就造成这种办法没有实现工业化生产.
2.碳酸乙烯酯的方法制乙二醇
2.1乙二醇和碳酸二甲酯联合生产
这个办法有两步：一是环氧乙烷和二氧化碳催化合成碳酸乙烯酯,二是碳酸乙烯酯与甲醇进行反应成碳酸二甲酯与乙二醇.这个过程的生产,原料容易得到,选择性较好,只需在原来的装置中增加碳酸乙烯酯的生产步骤即可,很有吸引力.
2.2碳酸乙烯酯经过水解为乙二醇
这种办法用水量很少,并且在反应中由于环氧乙烷中有水分,这就优化了环氧乙烷的操作过程,在水解反应与加成反应中能够应用同种催化剂,是催化剂难回收的问题能够解决.但是因为在这个过程中要用到大型高压反应器,成本较高,没有实现工业化.
三、非石化路线：用合成气作为原料进行生产
1.氧化偶联法
这个过程中,原材料是丁醇与一氧化碳,催化剂是Pd/C,反应的压力在9.80 MPa以下,温度为90 ℃,通过液相反应成草酸丁酯,之后再液化加氢成乙二醇.但是在反应的过程中,草酸二酯的生成速度很慢,且副产物比较多.因此运用氧化偶联法,将一氧化碳与丁酯在压力为0.50 MPa、温度为80.0 ~ 150 ℃的条件下,在催化剂作用下进行反应,生成草酸二酯,进化后,进行气相加氢成乙二醇.这时候的乙二醇选择性超过95 %,而且副产物还可循环利用.这个方法再生产草酸二酯上已经工业化,如果要是加氢技术成功了,能在工业化上生产乙二醇就有可能实现.
2.甲醇二聚法
这个办法的优点就是预料的来源特别丰富,且低廉,并且得到的乙二醇也丰富.它的生产主要是通过甲醇的自由基反应来进行的,所以,生产规模大的话,这个办法很有吸引力.
3.甲醛电化加氢二聚法
这个方法在实验室中进行,甲醛电解成乙二醇的收率与选择性高,成本低,反应条件比较缓和,产生的废物容易处理.但是也有一定的缺点,就是耗电大,生产出乙二醇的浓度低.
四、 碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯联合生产乙二醇的优势分析
1.环氧乙烷装置释放的二氧化碳得到充分利用
全球范围工厂化生产环氧乙烷的方法绝大多数用的是乙烯的直接催化氧化,但是有20 %的乙烯会浪费,其副产物以二氧化碳为主.这项技术能够充分利用到二氧化碳,对于现在有“温室效应”的环境来讲,又积极地意义.
2.碳酸乙烯酯的性能非常优良
碳酸乙烯酯是一种多用途的、低毒的化学品,有着许许多多非常好的性能.碳酸乙烯酯因为其贮运安全、闪点高,能够作为一种良好的中间体来克服环氧乙烷不易贮运、易燃易爆、闪点低的特点.所以碳酸乙烯酯可以有两个渠道进行销售,一是直接当做成品出售,二是作中间产品.
3.高转化率,低能耗
在这种技术运用中,环氧乙烷与碳酸乙烯酯的转换率超过了99 %,而且乙二醇与碳酸二甲酯的选择性也超过了99 %.再加上这种技术过程中不使用水资源,所以在耗能上大大降低,还避免了用水当原材料所剩余的杂质.
4.碳酸二甲酯的高附加值合成的理想路线
碳酸二甲酯是一种用途广、污染小的化工原料.这项技术进行合成碳酸二甲酯,而环氧乙烷只不过是一个“载体”,不在碳酸二甲酯中消耗.由于甲醇的附加值高,所以在计算乙二醇成本的时候可以只进行环氧乙烷的原料计算,所有费用都算在碳酸二甲酯上,能够极大程度的降低成本,使乙二醇的竞争力得以提升.这项技术中的两步反应在原子利用率上达到了100 %,是一种“零排放”的工艺,发展前景很广阔.
五、结语
我国大型乙二醇生产装置都是从国外进口的,其中主要是以世界三大公司UCC、Shell、Halcon-SD的技术为主.目前就乙二醇的发展趋势来看,环氧乙烷与碳酸乙酯联合的技术能够将乙烯氧化产生的副产品二氧化碳充分利用,只要在原先的基础上加上生产环氧乙烷的反应即可,过程简单,产品有价值,应该得到广泛的研究使用,增加我国的国际竞争力.参考文献[1] 张旭之,王松汉,戚以政. 乙烯衍生物工学［M］. 北京：化学工业出版社,1995 .214 .[2] 武戈,闫亚明,邓蜀平,等.［J ］. 煤化工,1998 ,82（1 ）：7.[3] 周春晖.［J ］. 化工生产与技术,1997 ,13（1 ）：36.[4] Buysch HJ ,Kri mm H,Rudolph H. process f or t he preparation of Dialkyl Carbonates［p］. US 4181676 ,1980 -01 -01.