醇醚生产工艺技术探讨

醇醚生产工艺技术探讨
发布时间：2021-05-21T12:04:06.663Z 来源：《基层建设》2020年第31期作者：卢双[导读] 摘要：乙氧基化工艺是非离子表面活性剂行业中重要的工艺技术。

广东锦昱材料科技有限公司 525021摘要：乙氧基化工艺是非离子表面活性剂行业中重要的工艺技术。

该工艺是指以环氧乙烷（EO）为原料，与各类起始剂在催化剂作用下发生加成聚合反应，生产各种规格的乙氧基化产品，起始剂一般为分子内含有活泼氢的醇类、胺类、脂肪酸类等。

我国经过数十年的发展，国产大宗品种如醇醚、酯醚、胺醚等产品在品质方面已经和国外产品相当，并实现部分出口。

其中脂肪醇醚作为用量最大的非离子表
面活性剂大宗传统产品，在工艺技术、生产装备、催化剂开发以及产品质量等方面均取得了较大的提升与进展，实现了传统产品的技术升级。

关键词：醇醚生产技术；AEO；工艺提升
一、醇醚生产工艺概述
醇醚即脂肪醇聚乙氧基醚（AEO），是非离子表面活性剂中的一类主要产品。

该类产品品种较多，在实践中又有较为广泛的用途，所以化工领域一直都对其生产工艺有较多研究。

醇醚生产工艺主要是以EO为原料，运用各种起始剂通过催化发生加成聚合反应，从而产生不同品种的AEO产品。

该类产品最早是由Scholler在1930年使用聚乙二醇进行反应得到的，随后其生产工艺经过长时间的不断发展已逐渐成熟。

在传统醇醚产品的生产中，其主要使用的反应起始剂对分子上的活泼氢原子要求较高，因此多为一些天然脂肪醇、合成脂肪醇等。

这些起始剂在氢氧化钾、氢氧化钠等碱性催化剂的作用下会与环氧乙烷反应生产各种乙氧基化产品，而脂肪醇在与环氧乙烷的进一步加成反应后就会得到不同聚合度的AEO。

在整个生产工艺中，其脂肪醇醚的分子量分布宽窄度对其生产加工性能影响较大。

所以醇醚生产工艺中的研究重点就一直集中在如何获得窄分布脂肪醇醚上。

通过研究人们发现在工艺条件固定的情况下，催化剂成为关键所在。

二、乙氧基化物的生产工艺
乙氧基化生产工艺的特点：①乙氧基化反应的过程包括：氮气置换-进料-诱导反应-反应-老化-脱气冷却-排料等步骤；②乙氧基化反应是强放热反应（反应热为2140kJ／kgEO）；③反应阶段使用EO气体（易燃、易爆、有毒，沸点10．4oC，爆炸极限3％～100％），一旦泄露极易发生火灾和爆炸，造成重大事故。

为保证安全生产，装置必须采用DCS自动化控制，确保反应安全有序，进行连续生产。

1.传统釜式工艺
最早的乙氧基化生产工艺是在常规的机械搅拌反应釜中进行（图1）。

此类工艺的优点：生产工艺成熟、容易掌握；工艺设备简单，资金投入不高，适合用于小批量、小品种、大分子量高黏度乙氧基化产品的生产。

其缺点是：反应温度和压力跳动大，不易控制，生产过程中传质效果不佳，气相中含有大量EO，搅拌传动容易发生泄漏从而造成重大生产事故。

传统釜式工艺在20世纪初期比较常见，但由于安全事故频发，大多数厂家目前已经不再使用此类工艺。

2.喷雾式生产工艺
意大利Press公司喷雾式生产工艺优点为：反应速率高，生产周期短，公用消耗低。

通过雾化液相物料，极大的增加液相与EO气相的接触面积，从而强化反应速率，每立方米反应器的E0消耗速率在1200kg／h。

此外，反应器为气液接触，无搅拌设备，从而防止了气相的泄露和静电的产生，从根本上确保安全，EO排放低，对环境不造成污染。

但此工艺仅适用于中低分子量产品的生产，不适合高黏度产品和小批量多品种的生产。

随着乙氧基化工艺的不断发展，喷雾式生产工艺也经历了升级与变化：北京合成化学厂的“2．5t／批非离子表面活|生剂项目”引进Press 第I代工艺，直至现在广为应用的DB公司的第V代工艺。

第V代工艺在循环回路上增加了喷射反应器，将反应顶部空间大量的EO气体由循环物料喷射引起的真空吸入喷射器混合反应后再进入反应系统。

3.环路喷射式生产工艺
瑞士Buss公司成功开发了Buss回路乙氧基化新工艺，并于1988年在法国建成了第一套工业生产装置。

其工艺主要特点为：①反应器采用立式结构，工艺流程简单，占地面积小；②反应速度陕，适合生产黏度较大的品种和采用粉末催化剂；③产品质量好，传质效果出色，产品游离脂肪醇含量相对较低，不需进行脱气处理，产品中游离EO含量即可达到1mg／L以下（注：产品中游离EO在下游产品加工时可生成致癌物二嗯烷，国际上严格控制其含量）；④反应安全性好，生产过程中使用N2作为保护气，既保证产品质量，又可确保反应器内可燃气体在安全范围内；⑤循环死角少，更换品种时一般不用洗釜，用N2吹净即可，减少污水处理量。

BUSS反应器的缺点是操作压力相对较高。

三、提升醇醚生产工艺技术的路径
通过上述分析可以发现，醇醚生产工艺技术优化过程中一直是在围绕如何增大反应速率、如何保障生产安全性等进行的。

所以在提升传统醇醚生产工艺技术方面相关领域仍在持续研究中。

目前针对传统生产工艺的提升路径主要有以下几种： 1.对生产工艺进行组合
在探索醇醚生产工艺提升的过程中，由于以往各项传统生产工艺都有着各自的优点，所以人们尝试对各种生产工艺进行组合，以期通过融合各种工艺的优点使其生产工艺流程不断优化。

目前已经探索出和组合工艺流程主要有以下几种： 1.1搅拌工艺与喷雾工艺进行组合
这是在传统釜式反应器的基础上对其增加循环喷雾混合器，如此就是的液相与气相的接触面积进一步增大，从而使反应效率得到提升。

这种组合工艺由于引入了喷雾的方式，所以其搅拌过程中所存在的危险也相应降低，同时还能够各种小批量、小品种、大分子量的醇醚产品的生产。

1.2搅拌工艺与喷射工艺进行组合
这种组合模式同样是在传统釜式生产工艺技术上进一步衍生优化而形成的。

该组合最早有美国研究出来，同时利用了搅拌设备与喷嘴反应器，使两种反应设备在生产中的优点得到了有机结合。

该生产工艺反应效率同样较高，且能够用以多种品种的小批量醇醚产品生产以及满足黏度较大反应过程的醇醚产品生产需求，从而生产出高品质的高黏度醇醚产品。

1.3喷雾工艺与喷射工艺的组合
这种组合方式是在传统喷雾混合反应生产工艺的基础上进一步吸取喷射生产工艺的优点，加入喷射混合器，从而使反应设备内头部空间中不容易得到反应的EO气体也可以被喷嘴吸入物料中进行反应，从而使物料利用率更高，反应速率进一步加快，生产时间进一步缩短。

同时也极大减少了最终产品与为其中的EO含量，且整个生产工艺流程安全性更高。

2.优化游离脂肪醇与EO分布指标
通过对醇醚生产过程的分析不难看出，其游离脂肪醇与EO指标是对醇醚产品品质影响最大的两个因素，所以在生产工艺技术提升过程中就需要对这两项因素在生产过程中的指标加以优化。

在这个研究方向上，研究人员需要不断对游离脂肪醇和EO分布两项指标间的相互关系进行分析，从而找到对两项指标加以有效控制的方法并运用到实际生产中，如此就可以使其生产工艺技术得到进一步提升。

结语
随着社会的不断发展，社会对醇醚的需求仍将不断加大。

因此，对于醇醚的生产工艺技术提升的研究必须进行下去。

一方面药对现有生产工艺进行优化，另一方面要结合其生产特点探索全新的生产工艺模式，以使醇醚生产的效率、质量、安全性等都能够得到进一步提升。

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