碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇
时间:2025-07-10
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碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇
化 工 进 展
·1808·
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2008年第27卷第11期
碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇
贺 涛,刘定华,刘晓勤
(南京工业大学材料化学工程国家重点实验室,江苏 南京 210009)
摘 要:对二步法合成乙二醇(EG)过程的碳酸乙烯酯(EC)催化水解反应进行了研究,考察了水/EC摩尔比、反应温度、催化剂用量(以EC质量计)和反应压力对反应的影响,确定了EC催化水解反应的较佳工艺条件:反应温度160~180 ℃,水/EC摩尔比2.0~4.0,催化剂质量分数约2.0%,反应压力范围3.0~4.0 MPa。在以上工艺条件下,原料含有EG时(EG/EC摩尔比0.5~1.0),反应2 h,EC也可完全水解,EG选择性高于98%。 关键词:催化水解法;碳酸乙烯酯;乙二醇;催化剂
中图分类号:TQ 223.1 文献标识码:A 文章编号:1000–6613(2008)11–1808–05
Catalytic hydrolyzation of ethylene carbonate to ethylene glycol
HE Tao,LIU Dinghua,LIU Xiaoqin
(State Key Laboratory of Material-Oriented Chemical Engineering,Nanjing University of Technology,Nanjing 210009,
Jiangsu,China)
Abstract:Catalytic hydrolyzation of ethylene carbonate (EC) with NY-2 catalyst was studied,which was the second step of the two-step process for ethylene glycol (EG). The optimal conditions were as
NY-2 catalyst mass fraction about follows:temperature 160-180 ℃,mole ratio of H2O to EC 2.0-4.0,
2.0%,reaction pressure 3.0-4.0 MPa. Under the above conditions,when there was EG (EG/EC molar ratio 0.5-1.0) in the raw material,conversion of EC and selectivity to EG can still reach 100% and above 98%,respectively.
Key words:catalytic hydrolyzation;ethylene carbonate;ethylene glycol;catalyst
乙二醇(ethylene glycol,简称EG)2006年全球产量1955.5万吨,目前国内外主要乙二醇生产厂家均采用环氧乙烷(ethylene oxide,简称EO)直接水合工艺路线,水/EO摩尔比高达20~22,导致设备大,流程长,产物分离提纯能耗高[1]。近年来,随着聚酯纤维、聚酯塑料和防冻液等对EG的旺盛需求,生产企业开始致力于EG合成新技术的研究和开发工作。碳酸乙烯酯法被认为是最有发展前景
---
的工业化生产工艺之一[23]。UCC[45]、Dow[67]、
—
三菱化学[810]等国际化工公司均开展了相关研究。该工艺由以下两步组成:①环氧乙烷与二氧化碳加压合成碳酸乙烯酯(ethylene carbonate,简称EC);②碳酸乙烯酯水解得到乙二醇。
第二步主反应
第二步副反应
本课题组在前期的工作中已完成了环氧乙烷水溶液和CO2合成碳酸乙烯酯的研究[11],本工作主要探讨EC催化水解反应的主要影响因素,确定较佳
的工艺条件,为中试放大研究和工业应用奠定基础。
收稿日期:2008–03–28;修改稿日期:2008–06–27。
第一作者简介:贺涛(1981—),男,硕士研究生。联系人:刘晓勤,教授,博士生导师,研究方向为工业催化和吸附分离材料与技术。电话 025–83587178;E–mail liuxq@http://www.77cn.com.cn。
碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇
第11期 贺涛等:碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇 ·1809·
1 实验部分
1.1 原料及主要设备
碳酸乙烯酯,纯度不小于99.5%,泰兴市泰鹏医药化工有限公司;乙二醇,分析纯,上海荣润化工有限公司;去离子水;NY-2催化剂[11],实验室自制,固态,所用原料均为工业品;高压反应釜,1000 mL,包括温度自动控制仪,威海新元化工机械厂;YT-4型压力调节器,江苏阜宁电动仪表阀门厂。
1.2 实验装置和方法
实验前先将反应釜洗净干燥,然后加入预先配制好的一定配比的反应液(催化剂溶解在水或溶剂中),用CO2置换系统中的空气3次。设定反应温度,加热反应釜,同时打开搅拌器,使反应物充分混合。用CO2给反应釜充压,使釜内压力达到所需的反应压力。反应过程中释放的CO2会通过压力调节器及时排除,保证反应压力的恒定。水蒸气冷凝回流,原料水的损失可忽略不计。反应2 h后,利用釜内压力从取样口取出液相反应物,色谱分析。装置流程简图见图1。
2 结果与讨论
2.1 四因素三水平正交实验
对于碳酸乙烯酯催化水解反应体系,需要考虑反应温度、水/EC摩尔比、催化剂用量(以EC质量计)和反应压力4个因素对反应特性的影响。参考
-
相关文献[1213],设计了正交实验表L9(34),并进行了实验,结果如表1所示。
表1 正交实验结果
序号
T/℃
WR
CC/%
P/MPa EC转化率/% EG选择性/%
1 1602 1603 1604 1805 1806 1807 1408 1409 140
1.22.02.82.81.22.02.02.81.2
1.03.02.01.03.02.01.03.02.0
4.0 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0 2.0 4.0 3.0
92.95 96.48 99.19 99.56 99.37 99.36 65.48 95.47 73.69
91.16 96.00 99.74 98.68 96.04 98.04 71.95 94.69 64.49
注:T—反应温度;WR—n(H2O)∶n(EC);CC—催化剂质量分数;P—反应压力。
图1 实验装置流程图
罐;6—冷凝器;7—压力调节器;8—取样口
2.1.1 EC转化率的影响因素
正交实验结果对EC转化率极差分析见表2。对于EC转化率,反应温度的极差最大,可见反应
催化剂用量和水/EC温度对EC转化率的影响显著,
摩尔比影响相当,压 …… 此处隐藏:6696字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……
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