乙二醇工艺流程总结

煤化工知识点之：乙二醇工艺方案的选择

1石油路线工艺

1.1环氧乙烷直接水合法

1859年Wurtz首次将乙二醇二乙酸酯与氢氧化钾作用制得乙二醇。1860年，又由环氧乙烷直接水合制得，其后经过不断技术改进，环氧乙烷直接水合法不断衍生出氯乙醇法、直接氧化法(空气氧化法、氧气氧化法)等工艺，最新技术为氧气氧化法，其工艺原理为环氧乙烷氧化反应原料乙烯和纯氧与循环气混合后，进入固定床环氧乙烷反应器，在入口温度约200℃，压力约2．OMPa的条件下，在高选择性银催化剂的作用下发生乙烯氧化反应，主反应生成环氧乙烷，氧化反应包括选择氧化和深度氧化，其反应过程：

主反应(选择氧化)：

C2H4+1／202→ C2H40+105.5kJ/mol

并列副反应(深度氧化)：

C2H4+302→2C02+2H20+1422．6kJ／mol

并列副反应(深度氧化)：

C2H4O+5/2O2→2CO2+2H2O+1316.4kJ/mol

目前此工艺技术全部掌握在外资手中，Shell、DOW(陶式化学公司)和SD二家技术的生产能力合计占总生产能力的91％，其中Shell占38％，SD占31％，DOW占22％，余下的9％主要为德国的BASF、日本的触媒公司、意大利的SNAM等公司占有。

由于反应中环氧乙烷与水以l：20-22(摩尔比)混合，需要大量的水，并且水大量过剩，产物中乙二醇的浓度较低，因此为了提纯出产品需蒸发除去大量的水分，生产工艺流程长、设备多、能耗高、成本较高。

1.2环氧乙烷催化水合法

针对环氧乙烷直接水合法生产乙二醇工艺中存在的不足，为了提高选择性，降低用水量，降低反应温度和能耗，世界上许多公司进行了环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术的研究和开发工作。其技

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术的关键是催化剂的生产，生产方法可分为均相催化水合法和非均相催化水合法两种，其中最有代表性的生产方法是Shell公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法。

尽管许多公司在环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术方面做了大量的工作，大大降低了水比，提高了环氧乙烷的转化率和乙二醇的选择性，但在催化剂制备、再生和寿命方面还存在一定的问题．因而采用该方法进行大规模工业化生产还待时日。

1.3通过中间体合成乙二醇

通过中间体合成乙二醇主要有日本三菱化学开发的经碳酸乙烯酯路线和由Texac。开发的联产乙二．醇和碳酸二甲酯路线，以及Shell开发的经二氧戊环的路线。此外，以乙烯与醋酸为原料，经二醋酸乙烯酯的直接法工艺研究也十分活跃。

●乙二醇和碳酸二甲酯联产技术

该技术的主要过程为两步：首先C02和环氧乙烷在催化剂作用下合成碳酸乙烯酯，然后碳酸乙烯酯和甲醇反应生成碳酸二甲酯和乙二醇。这两步反应属于原子利用率100％的反应。

乙二醇和碳酸二甲酯联产技术进行工业化生产时原料易得，不存在环氧乙烷水合法选择性差的问题，在现有环氧乙烷生产装置内，只需增加生产碳酸乙烯酯的反应步骤就可以生产两个非常有价值的产品，故非常具有吸引力。但目前此工艺尚处于实验室阶段。

●碳酸乙烯酯水解合成乙二醇技术

此工艺国外有多个公司在研发，其中以日本三菱化学开发的工艺比较完善。

三菱化学开发的工艺以环氧乙烷装置制的含水40％的环氧乙烷与二氧化碳为原料，催化剂为基于四价磷的均相催化剂，结构式为(Ri)4P+X-，其中Ri为烷基和芳基基团，X为卤素。采用这种催化剂时，环氧乙烷转化成EG的速率比不采用催化剂时快百倍，因此反应体系中的乙二醇浓度高，乙二醇的选择性可达到99．3％～99．4％。三菱化学打算与掌握先进乙二醇生产技术的Shell公司合作。2002年4月，三菱与Shell签订了独家转让权，以共同推进“Shell／MCC”联合工艺，并计划在中东、亚洲新增的装置中推广该工艺。

2非石油路线工艺

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在全球石油资源日益匮乏及石油价格日益上涨的今天，再使用石油路线生产工艺不仅成本非常高，而且原料的来源问题日益严重，因此非石油路线制乙二醇成为未来的发展方向。

2.1合成气直接合成法

合成气直接合成法是一种最为简单和有效的乙二醇合成方法合原子经济性，是理论价值最高的一条工艺路线。其方程式如下：

2C0+3H2=HOCH2CH20H

此反应属于Gibbs自由能增加的反应，在热力学上很难进行，需要催化剂和高温高压条件。此方法最早是由美国杜邦公司于1947年提出来的。该工艺技术的关键是催化剂的选择。早期采用的钴催化剂，要求的反应条件苛刻，高温高压下乙二醇的产率也很低。1971年，美国UCC首先公布用铑催化剂从合成气制乙二醇，其催化活性明显优于钴，但所需压力仍太高(340MPa)。上世纪80年代以来，确定为合成气直接合成乙二醇的优良催化剂主要分为铑和钌两大类。UCC采用铑催化活性组分，以烷基膦、胺为配体，配置在四甘醇二甲醚溶剂中，反应压力可降至50MPa，反应温度为230℃，不过合成气的转化率和选择性仍偏低。日本研究的铑和韦了均相系催化剂，乙二醇选择性达57％，产率达259g／(1．h)。

目前，由合成气直接合成乙二醇仍处于研究阶段，所得结果与实现工业化仍有相当距离，主要问题是合成压力太高，所用催化剂在高温下才显示出活性，但在高温下稳定性变差。

2.2草酸酯加氢两步合成法

C0催化偶联合成草酸酯再加氢生成乙二醇是当前Cl化工研究的重要课题，也是C1化工中最有前途的研究方向之一。该工艺具有原料来源丰富、成本低、无污染、反应条件温和、产品纯度高、生产连续化等优点，是洁净生产、环境良好的先进绿色化学工艺。此方法是利用醇类与N0及氧气反应生成亚硝酸酯，然后在Pd系催化剂上氧化偶联制得草酸二酯，再经在铜系催化剂上加氢制得乙二醇。

此工艺最早是由美国联合石油公司D．M．Fenton于1966年提出，1978年日本宇部兴产公司进行了改进，选用2％Pd／C催化剂，并通过反应条件下引亚硝酸酯，解决了原方法的腐蚀等问题，并提高了草酸酯的收率。该公司建成了一套6kt／a的草酸二丁酯的工业装置，初步实现了工业化，之后，宇部和美国UCC公司联合开发了常压气相合成草酸酯研究，并完成了模试。

国内从20世纪80年代也开始研究C0催化合成草酸酯及其衍生物产品如草酸、乙二醇的研究，其中中国科学院福建物质结构所走在技术的前沿。

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