碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇

时间：2025-07-10

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/℃

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