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乙二醇

/ethylene glycol/
最后更新 2023-04-14
浏览 287
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分子式HOCH2CH2OH。最简单的脂肪族二元醇。又称甘醇、1,2-亚乙基二醇、乙撑二醇。

英文名称
ethylene glycol
又称
甘醇、1,2-亚乙基二醇、乙撑二醇
所属学科
化工

常温下为无色透明的黏稠状液体,稍有甜味,沸点197.6℃,溶于水,吸湿性强。乙二醇除直接用作溶剂和防冻剂外,主要用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯纤维和聚酯塑料的原料),也用于生产其他合成树脂、溶剂、表面活性剂、增塑剂、柔软剂和炸药等。

1922年,美国联合碳化物公司建设了由氯乙醇制乙二醇的第一个工业生产装置。1937年,环氧乙烷水合制乙二醇工艺问世,此法因其技术经济性优越获得迅速发展,成为乙二醇的主要生产方法。为了提高乙二醇选择性,荷兰壳牌公司开发了环氧乙烷先与二氧化碳反应生成碳酸乙烯酯,进而水解生产乙二醇的新工艺。乙二醇工业化生产方法包括环氧乙烷水合法、环氧乙烷经碳酸乙烯酯水解法、合成气经草酸二甲酯法。

以环氧乙烷水溶液为原料,经水合反应制得乙二醇。

基本有机化工-19-乙二醇.png

工业生产上为确保安全省去了环氧乙烷的运输,省去环氧乙烷的精制以降低生产成本,将乙二醇的生产与乙烯氧化制环氧乙烷的生产装置联合。工业规模的水合反应无需催化剂,在150~200℃和2~2.5兆帕条件下于管式反应器中进行,进料中水和环氧乙烷摩尔比为(22~25)∶1,乙二醇选择性为89%~92%。该工艺的缺点是产品提纯需蒸发除去大量过量的水,能耗较大。工业上普遍采用多效蒸发工艺(见图),一般为3~6效。浓溶液离开最后一效蒸发塔时含乙二醇85%,再进入精馏塔,塔顶得到纯乙二醇产品,塔釜为副产的二乙二醇、三乙二醇以及高分子量的聚乙二醇,送入后续各塔回收。

多效蒸发工艺图多效蒸发工艺图

水合反应中采用催化剂可大幅降低水和环氧乙烷摩尔比,研究较多的催化剂包括季铵型碳酸氢根阴离子交换树脂、离子液体等。

首先由环氧乙烷与二氧化碳在有机磷𬭩盐催化剂存在下进行酯化反应生成碳酸乙烯酯;碳酸乙烯酯在低温低压条件下水解生成乙二醇,同时产生的二氧化碳可供循环使用,水与碳酸乙烯酯的摩尔比为1.0~1.5。该法乙二醇选择性为99.3%~99.5%,副产物少,降低了产物分离能耗。

主要包括偶联和加氢两个步骤。第一步是一氧化碳(CO)经气相偶联合成草酸二甲酯(DMO)。首先一氧化碳在催化剂(通常为负载钯或锆)作用下,与亚硝酸甲酯反应生成草酸二甲酯和一氧化氮(NO):

2CO+2CH3ONO→H3COOC—COOCH3+2NO

一氧化氮可与甲醇和氧气反应,生成的亚硝酸甲酯返回到偶联系统中进行反应,称为再生过程。反应式为:

2NO+2CH3OH+1/2O2→2CH3ONO+H2O

第二步是草酸二甲酯通过加氢反应生成乙二醇和甲醇的混合物,提纯后得到乙二醇产品,甲醇经分离后循环至再生反应器。反应式为:

H3COOC—COOCH3+4H2→HOCH2CH2OH+2CH3OH

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