一种乙二醇二甲醚绿色合成新工艺的制作方法

本发明属于化学工业有机合成领域，具体涉及一种乙二醇二甲醚绿色合成新工艺。

背景技术：

乙二醇二甲醚（简称dme）具有稳定的化学性质和溶解性能，是一种无色非质子极性溶剂，亦可作气体吸附剂、添加剂、清洗剂、催化剂等，广泛应用于各化学工业领域。

随着科技的进步与社会的发展，乙二醇二烷基醚的应用不断拓展，在医药、农药、染料中间体和电子化学品、油漆、油墨等方面市场需求数量和质量正在不断的增大。加之近年来，由于美国、西欧和日本产能降低，我国乙二醇二甲醚生产逐步取代欧美而成为全球最大的生产基地，随之而来的对乙二醇二甲醚清洁生产工艺技术提出更高要求，对乙二醇二甲醚绿色生产工艺的需求突显迫切。

乙二醇二甲醚的合成生产可以由多种原料和合成路线来实现，很多研究存在工业化生产的具体问题有待解决。目前应用于工业化生产的主要是williamson合成法，但该法副产大量工业盐，环境污染严重的生产瓶颈需要突破。由于石油资源的不可再生，促进了合成气为原料的新合成工艺研究，该工艺制得二甲醚后偶联制备dme需要研制收率较高的催化剂来实现工业化生产。

工业生产中，以环氧乙烷和无水醇及醚为原料生产乙二醇醚类产品，多采用液体酸催化剂，如bf3、无水sncl2、alcl3、hf和苯磺酸等，该类催化剂的加入可以有效益高反应速率，降低操作条件，提高产物的选择性。目前常用路易斯酸bf3或sncl4作为催化剂，使环氧乙烷开环与二甲醚反应生成乙二醇二甲醚。该合成法虽然原料易得，流程简单易操作，但产物复杂，分离提纯比较困难，催化剂对设备腐蚀严重，尤其不可避免的产生二噁烷或二氧戊烷，造成环境污染。

环氧乙烷开环与二甲醚合成dme生产工艺，研究设计设备腐蚀性小，反应条件温和且耐高温，产物选择性高，催化剂与产物分离容易，重复使用性能好，对环境污染小的高效的环境友好催化剂是突破点。因此，目前研究开发设计了一种高效、低毒的环境友好的固体酸催化剂，并探索其在环氧乙烷开环一步合成乙二醇二甲醚绿色合成新工艺中的应用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种乙二醇二甲醚绿色合成新工艺，将制备的新型固体酸催化剂，在气固相催化反应器中进行环氧乙烷开环选择性醚化生产乙二醇二甲醚的清洁化绿色合成，提高乙二醇二烷基醚清洁生产工艺技术，为今后我国开发具有自主知识产权的相关绿色有机合成提供重要的知识与技术储备。

本发明将环氧乙烷与二甲醚分别用氮气压入系统，经过喷雾器汽化后混合，混合气经高压氮气压入加热器，进一步气化混合，进入列管式固定床反应器进行反应，反应后的高温产物经换热器降温处理后，冷凝液进入产品部捕集器，尾气处理后放空。

本发明的技术方案如下：

一种乙二醇二甲醚绿色合成新工艺。包括环氧乙储罐、二甲醚储罐、喷雾器、转子流量计、氮气钢瓶、加热器、反应器、冷却器、分离捕集器且各设备之间通过管路依次连接。

其中，高温反应器为列管式固定床反应器；环氧乙烷与二甲醚通过高压氮气压入系统，分别由喷雾器汽化处理后，进一步由加热器气化混合；高温产物经过冷凝器降温处理后捕集得到。

有益效果：

1.该工艺产品与催化剂分离容易，不产生环境污染，不腐蚀设备，催化剂可连续使用。

2.该工艺采用无环境污染的固体酸催化剂替代难于分离的液体酸催化。

3.该工艺属于原子经济范畴，绿色环保。

附图说明

图1为本发明的装置流程简图。

具体实施方式

一种乙二醇二甲醚绿色合成新工艺。包括环氧乙储罐、二甲醚储罐、喷雾器、转子流量计、氮气钢瓶、加热器、反应器、冷却器、分离捕集器且各设备之间通过管路依次连接。

其中，高温反应器为列管式固定床反应器；环氧乙烷与二甲醚通过高压氮气压入系统，分别由喷雾器汽化处理后，进一步由加热器气化混合；高温产物经过冷凝器降温处理后捕集得到。

该工艺的具体流程如图1：

氮气置换0.5l不锈钢制高压釜，置换掉釜内空气；用氮气压入计量液体催化剂，氮气压入计量的二甲醚，开启搅拌，开启冷却水，打开电加热，待温度恒定在设定值，氮气压入计量环氧乙烷，环氧乙烷通毕，继续恒温至体系压力没有明显变化后结束实验。停止加热，加大反应釜夹套内循环冷却水流量，使反应釜降至室温，进行取样分析。

将开发的固体酸催化剂zro2/tio2粉末压片、研磨与过筛，截取颗粒度为30~40目样品。分三层装入催化反应器列管：先装入5ml石英砂填料，支撑催化剂床层；再装入催化剂与石英砂混合物10ml；最后再装填5ml石英砂填料稀释和过滤进气杂质；在氮气保护环境下，设定催化剂活化温度、压力完成催化剂的活化。

环氧乙烷与二甲醚开环反应生成乙二醇二甲醚固定床反应器上进行。环氧乙烷与二甲醚在钢瓶自带压力作用下，从底部通过导管分别压入装有高氯酸镁干燥剂的汽化器，关闭汽化器入口阀门，将汽化器恒温90℃汽化环氧乙烷与二甲醚，并通过流量计计量环氧乙烷流量，进入预热器恒温气化，进入反应器，通过氮气钢瓶提供系统压力，稳压阀与背压阀联合调节压力的稳定。在催化剂作用下进行开环异构与聚合反应；冷凝收集产物送检。