专利名称：一种碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备乙二醇的方法，具体涉及一种碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法。
背景技术：
乙二醇(Ethylene glycol,简称EG)作为一种重要的基础有机化工原料,主要用于生产聚酯纤维、聚酯塑料、不饱和聚酯树脂、聚酯漆和配制汽车及航空工业和仪器仪表工业中冷却补充的重要抗冻剂，以及生产溶剂、润滑剂、增塑剂和炸药等。近年来，随着全球聚酯产品市场消费的急剧增长，世界EG的生产发展很快。2006 年世界EG的总生产能力只有1955. 5万吨，2009年增加到2313. 5万吨，2010年随着中国大陆以及中东地区等多套新建或扩建EG的生产装置的建成投产，生产能力达到约2565. 3万吨，同比增长约10. 88%，预计今后几年，世界EG的生产能力将以年均约6. 0%的速度增长， 到2014年总生产能力将达到约3100. 0万吨。从世界消费趋势来看，EG用于聚酯生产的比例在逐年增长，在北美、西欧地区，60 67%的乙二醇被用来生产聚酯，而在中国地区，这一比例高达95%左右，可以认为近年来聚酯产业的迅速发展是带动全球EG发展的重要因素，而亚洲是EG的主要消费地区。目前，国内外EG生产大多采用乙烯直接氧化生成环氧乙烧(Ethylene oxide,简称E0)后，再以H2O和EO摩尔比为20 28 I、反应温度190 220°C、反应压力I. 0
2.5MPa条件下液相非催化水合生产EG，生产技术主要以英荷Shell公司、美国SD公司以及 UCC公司为主，该工艺以EO计算得到的总收率为88%左右，EO全部转化为混合醇，生成的 EG水溶液含量约为10% (质量分数)，经多效蒸发器脱水提浓和减压精馏分离得到的EG、 二乙二醇(DEG)、三乙二醇(TEG)的摩尔比为100 10 1，生产装置设置多个蒸发器，消耗大量的能量用于脱水，且废水量巨大，造成生产工艺流程长、设备多、能耗高，直接影响了 EG的生产成本，因此，开发低物耗、低能耗的EG新生产方法一直是世界各大公司及研究机构致力研究开发的重要战略。近些年来，国内外各大研究机构以及一些著名的国际化工公司都在致力于新型催化水合工艺的开发研究，其中碳酸乙烯酯法被认为是最具有发展前景的工业化生产工艺之一，该工艺主要由以下两步组成①环氧乙烷和二氧化碳在酯化催化剂存在的条件下加压合成碳酸乙烯酯(Ethylene carbonate,简称EC);②碳酸乙烯酯在水解催化剂存在的条件下进行水解得到乙二醇。反应方程式如下式(I)所示。
权利要求
1.一种碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法，其特征在于包括以下步骤(1)将乙烯环氧化得到的混合气通入水洗塔，脱除其内所含的不凝性杂质气体，得到纯净的EO水洗液，再将水洗液通入解吸塔进行解吸得到EO与水的混合气，即粗EO原料气；将环氧乙烷汽提塔顶出来的粗EO原料气在填料塔中进行冷却精制并脱除水分，塔釜得到环氧乙烷富液，甲烷、二氧化碳及其它难溶性气体则由塔顶进行回收；(2)将冷却脱水得到的环氧乙烷富液与酯化催化剂在反应器内进行混合，并向酯化反应器中通入二氧化碳，使得环氧乙烷与二氧化碳酯化反应生成碳酸乙烯酯并得到碳酸乙烯酯溶液，少量环氧乙烷与水及乙二醇分别反应生成目标产物乙二醇和副产物二乙二醇；(3)酯化反应产物一部分作为循环液通过外部循环移热以保证一级酯化反应器内温度的稳定，微量残余反应物则送入二级酯化反应器中进一步酯化直至反应完全；(4)酯化反应得到的碳酸乙烯酯溶液在真空精馏塔脱除反应液中的二氧化碳后，塔顶得到含乙二醇及二乙二醇的碳酸乙烯酯产品，塔釜得到的浓催化剂溶液回收至酯化反应工段循环再利用；(5)步骤(4)中得到的含乙二醇及二乙二醇的碳酸乙烯酯产品与水在水解反应器中、 在水解催化剂作用下进行水解反应；(6)将水解反应产生的乙二醇产物经闪蒸脱除二氧化碳后，送入脱水塔脱水，再经过乙二醇精制塔精制后，塔侧线出料得到高纯度乙二醇目标产品，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统进行回收。
2.根据权利要求I所述的碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法，其特征在于步骤(I)中所述的冷却精制其冷却温度为0 10°C，冷却压力为0. 08 0. 15MPa，冷却得到的环氧乙烷富液中环氧乙烧的质量分数为90 99%,水的质量分数控制在小于5% ;步骤⑵中所述的酯化反应在加压条件下进行，压力为I. 0 8. OMPa，温度为50 200°C，反应时间为10 90mino
3.根据权利要求2所述的碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法，其特征在于所述的冷却精制其冷却温度为3 7°C，冷却压力为0. 08 0. 13MPa ;环氧乙烷富液中环氧乙烷的质量分数大于96%，水的质量分数控制在小于3. 5% ;所述的酯化反应压力为2. 5 5. OMPa，酯化反应温度为60 160°C，反应时间为30 60min。
4.根据权利要求I所述的碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法，其特征在于所述的酯化催化剂为碱金属卤化物、碱土金属卤化物、季铵盐、季鱗盐、金属配合物中的一种或多种，酯化催化剂占整个原料的质量分数为0. 1-1. 0%。
5.根据权利要求I所述的碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法，其特征在于所述的步骤(3)中的反应完全为反应器出口处环氧乙烷的检测浓度小于lppm。
6.根据权利要求I所述的碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法，其特征在于所述的水解催化剂为非均相K2CO3/ y -Al2O3负载型催化剂、活性Y -Al2O3、钙型固体碱及分子筛中的一种或多种。
7.根据权利要求I所述的碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法，其特征在于所述的水解反应在加压条件下进行，水的用量是碳酸乙烯酯摩尔量的I. 0 3. 0倍，水解压力为0. 5 4.OMPa，水解温度为80 200°C，水解反应液空速为0. 5 3. Oh'
8.根据权利要求8所述的碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法，其特征在于所述的水解反应压力为0. 8 2. OMPa，水解反应温度为120 180°C，水解反应液空速为I. 0 2. Oh'
9.根据权利要求I所述的碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法，其特征在于所述的步骤(5)中将步骤(4)中真空精馏得到的碳酸乙烯酯总量的90%与水混合预热后送入水解反应器中进行反应，剩余部分则在塔底以浓催化剂溶液的形式回收至酯化反应工段进行循环再利用。
10.根据权利要求I所述的碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法，其特征在于所述的水解后的反应液进入二氧化碳闪蒸罐将溶解的二氧化碳分离后回收，再循环至酯化反应工段作为原料使用，而液相产物则进入脱水塔以脱除水解过程中过量的水，脱除的水循环至水解反应器作为原料再利用，塔底物料进入乙二醇精制塔进行精制分离后得到高纯度乙二醇目标广品。
全文摘要
本发明公开了一种碳酸乙烯酯法制备乙二醇的方法，该方法大大提高了EO的转化率和EC的选择性。主要包括以下步骤乙烯环氧化得到的混合气经过水洗塔以脱除其内所含的绝大部分不凝性杂质气体，再将水洗液通入解吸塔进行解吸，得到粗EO原料气；粗EO原料气在填料塔中进行冷却精制得到高浓度EO原料；高浓度EO原料液与CO2发生酯化反应生成EC；塔釜得到的浓催化剂溶液回收至酯化反应工段循环使用；酯化反应真空精馏得到的EC产品与接近化学计量比的水在水解反应器中进行非均相水解反应得到目标产品EG，副产物CO2分离后循环至酯化反应器再利用；水解反应生成的EG在精制塔中精制得到高纯度EG目标产品。
文档编号C07C29/12GK102603477SQ20121005014
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者刘定华, 刘晓勤, 孙林兵, 沈文彬 申请人:南京工业大学