碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇.pdf

1、環(huán)氧乙烷(EO)/乙二醇(EG)生產(chǎn)工藝是石油化工中的重要工藝過程之一。我國目前擁有生產(chǎn)能力各不相同的EO/EG生產(chǎn)裝置12套，均采用直接水合法。該工藝為提高產(chǎn)品乙二醇的選擇性，加大了反應(yīng)原料中水的含量，這導(dǎo)致裝置上必須設(shè)置多效蒸發(fā)單元，增加了工藝流程的復(fù)雜性和設(shè)備投資，水耗和能耗都較高，因此研究EO/EG新工藝以降低生產(chǎn)成本，具有非常重要的意義。
　　 乙二醇生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢是二步法合成EG，中間產(chǎn)物為碳酸乙烯酯(EC)。南

2、京工業(yè)大學(xué)提出的NY催化水合EG新工藝是采用EG/EC/H2O新型混合溶劑吸收水洗塔解吸出來的EO：大部分EO在酯化反應(yīng)器中與CO2化合生成EC，小部分EO水合生成EG；反應(yīng)得到的全部EC在水解反應(yīng)器中水解得到EG，從而達到大幅度降低水比和能耗的目的。本文針對該工藝中EC催化水解反應(yīng)體系展開了研究，分別采用自行開發(fā)的NY-1和NY-2型催化劑，對EC催化水解合成EG工藝進行了系統(tǒng)的研究，并作出了比較，為該工藝的中試放大設(shè)計提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

3、。主要研究內(nèi)容如下：
　　 對NY-1催化EC水解反應(yīng)進行了研究，通過正交設(shè)計試驗確定了各因素較佳的水平：反應(yīng)溫度95℃，n(H2O)/n(EC)為1.5，催化劑用量3.0％(wt)；研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和催化劑用量是影響EC轉(zhuǎn)化率的重要因素，而水比相對次要。
　　 對于NY-2催化EC水解反應(yīng)的工藝條件進行了初步探索。初選了反應(yīng)溫度160～180℃，n(H2O)/n(EC)為2～4，催化劑質(zhì)量分數(shù)2.0％左右，反

4、應(yīng)壓力3.0～4.0MPa的反應(yīng)條件。正交試驗結(jié)果確定各因素對水解反應(yīng)影響的主次順序為：溫度、水比、催化劑用量和壓力。從實際工業(yè)化生產(chǎn)的角度出發(fā)，結(jié)合NY催化水合EG新工藝特點，在反應(yīng)原料中添加一定量的EG，并考察了該條件下反應(yīng)溫度、水比、催化劑用量和反應(yīng)壓力對反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)原料中添加EG會導(dǎo)致EG的選擇性略微下降，但是只要在初選的工藝條件范圍內(nèi)選擇較高的反應(yīng)溫度和水比，EG的選擇性仍然高于98％。
　　 在對工藝條件研究的基

5、礎(chǔ)上，進行了初步的動力學(xué)研究，測定了所需的動力學(xué)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出了能分別描述NY-1和NY-2催化反應(yīng)體系的動力學(xué)模型，通過常微分方程組參數(shù)回歸獲得了相關(guān)動力學(xué)參數(shù)。
　　 NY-1催化劑所需水解溫度低，水比接近化學(xué)計量比，EG選擇性100％；NY-2催化劑也將水比降到了2～4，EG選擇性大于98％。從反應(yīng)動力學(xué)角度來看，相對于NY-2催化劑來說，NY-1催化劑更能降低EC水解反應(yīng)的活化能，加快主反應(yīng)速率，且無副反應(yīng)發(fā)生。催化劑的選