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乙二醇工艺进展概况
2000年23期 发行日期:2006-04-17
乙二醇工艺进展概况  乙二醇(MEG)是一种重要的有机化工原料,其用途很广泛,除直接作溶剂和汽车防冻剂外,主要用于生产聚酯纤维、聚酯树脂等产品。1999年全球MEG生产能力为1295.9万t,预计2002年生产能力可达1506.4万t,2005年达1536.4万t。随着世界市场(尤其是亚洲地区)MEG需求迅速增长,1999年世界MEG产量中53%用于聚酯纤维、16%用于PET包装材料、17%用于抗冻剂、5%用于聚酯薄膜、9%为其他用途。  1999年我国MEG生产能力达到82.78万t,今后几年新建、扩建等将使MEG生产能力于2005年达到108万t。随着我国聚酯纤维工业的发展,MEG需求量也在增大,2005年将达182.1万t,与生产能力之间的缺口为74.1万t。另外,为改变我国MEG消费较单一的局面,今后将会注重MEG下游产品应用领域的开发,从而进一步促进MEG的消费。  世界上拥有MEG专利技术的生产商主要是壳牌、SD、联碳,均采用环氧乙烷非催化水合工艺,各专利工艺仅在细节上略有不同。SD与壳牌工艺竞争实力相近,其装置经济性亦非常相似。目前,MEG通常与环氧乙烷装置进行联产。环氧乙烷转化率约89%,MEG收率约90%~90.5%。  尽管乙烯直接氧化生产环氧乙烷,再由环氧乙烷液相非催化水合生产MEG是目前唯一工业化的方法,不存在设备腐蚀等问题,工艺已基本发展成熟。但由于乙烯生成环氧乙烷选择性较低,而且水与环氧乙烷摩尔比过高,增加了产品分离难度和装置的能耗,促使人们纷纷进行MEG新技术的开发,有些已处于进一步开发阶段,并有可能与传统的乙烯直接氧化再水合工艺相竞争,新开发的工艺路线主要有以下几种。  1.合成气制MEG  从理论上讲,由合成气一步合成MEG是最简单、最有效的方法,但反应温度与压力过高,催化剂活性低,且稳定性差,MEG选择性不理想(46.0%~58.1%),离工业化距离较远。合成气间接制MEG工艺包括草酸酯还原法、甲醛电化加氢法、甲醛羰基化法、甲醛氢甲酰化法、甲醇和甲醛缩合法、甲醛二聚法、甲醛与甲酸甲酯偶联法等。杜邦曾建过合成气经甲醛生产MEG工业装置,虽然每步反应收率可达90%以上,但当时由于经济效益低于乙烯路线,于1968年关闭。今后如原油价格上涨到一定程度,该工艺将有可能重新为人们所关注。  2.环氧乙烷高选择性催化水合制MEG  催化水合的特点是用催化剂来降低反应所需的高水比及高压,并提高MEG收率。目前研究得最多的是无腐蚀、固载化的催化剂(如杂多酸类催化剂)。  联碳于1993年开发了以空间结构大的有机阴离子为间隔基(spacer)的高选择性多相氢型水滑石催化剂。其中含钒酸盐、钼酸盐或钨酸盐等金属酸根阴离子,并以碳原子数1~20的有机酸的阴离子为间隔基,如对苯二甲酸盐等。该间隔基的结构越大,氢型水滑石催化剂对MEG的选择性越高。例如以对苯二甲酸为间隔基,焙烧后与钒酸盐相结合,以水与环氧乙烷(摩尔比22∶1)为原料,在160℃、1.36MPa下MEG选择性可高达97%。  壳牌于1997年提出采用聚有机硅烷铵盐作催化剂,制成直径为0.01~3.0mm的球形颗粒,在90~150℃、0.2~2MPa下水与环氧乙烷摩尔比为4~5∶1时,可以获得足够高的MEG收率。专利给出的最好实例为550ml反应器中装13g催化剂,水与环氧乙烷摩尔比为5∶1,1.1MPa、60℃下搅拌反应,环氧乙烷转化率和MEG选择性可分别达到72.2%和9..3%。  国内抚顺石化公司研究院和大连理工大学也曾研究环氧乙烷催化水合制MEG的催化剂。今后如果能开发出高效催化剂,并解决其用量大、回收困难等问题,这将是一项颇有前途的制MEG工艺。  3.环氧乙烷间接合成MEG  由碳酸亚乙酯合成MEG、联产碳酸二甲酯工艺及经二氧戊环合成MEG。  MEG其他合成工艺还包括生物路线、聚酯降解法等。首次生物路线的开发是Cetus公司和美国加州标准油公司以D-葡萄糖连续流动酶催化剂制环氧乙烷和MEG。此外,对由MEG制得的聚酯产品的化学回收利用也是MEG合成研究一个很重要的方面,这有利于环境保护及资源再利用。(杨学萍编译)



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