一种乙烯一步法制备乙二醇的方法技术

本发明专利技术提供了一种乙烯一步法制备乙二醇的方法，该方法包括：在氧化反应条件下，将乙烯、过氧化氢水溶液与含有钛硅分子筛的催化剂在有机溶剂中接触，其中，所述接触在表面活性剂存在下进行。本发明专利技术的方法可以直接以乙烯、过氧化氢水溶液为原料，在含有钛硅分子筛的催化剂的催化作用下直接制备得到乙二醇，本发明专利技术的方法，乙烯的转化率高并且目标产物乙二醇的选择性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
乙二醇 (Ethylene Glycol，简称EG)，又称甘醇，或乙撑二醇，是一种重要的有机化工原料，自被发现与对苯二甲酸(PTA)反应生成聚对苯二甲酸乙二酯，可作为聚酯纤维和聚酯塑料的原料后，乙二醇的用量迅速增加。目前，乙二醇主要用于生产聚酯、防冻剂及润滑剂、增塑剂、表面活性剂和炸药等。目前国内外大型乙二醇生产都采用直接水合法亦称加压水合法的工艺路线，该工艺是将环氧乙烷(EO)和水按I : 20-22(摩尔比)配成混合水溶液，在管式反应器中于130-180°C，I. 0-2. 5MPa下反应18_30min，E0全部转化为混合醇，生成的乙二醇水溶液含量大约在10% (质量分数)左右，然后经多效蒸发器脱水提浓和减压精馏分离得到乙二醇及副产物二甘醇(DEG)、三甘醇(TEG)。混合醇中EG、DEG和TEG的摩尔比约为100 : 10 : 1，产品总收率为88%。增大水的用量可以减少副产物，同时提高EO的转化率，但生产装置需设置多个蒸发器、设备多、能耗高，直接影响乙二醇的生产成本，这也是直接水合法的突出缺陷性所在。针对EO直接水合法水存在水EO摩尔比(水比)高的缺点，国内外研究者开发了催化水合法，以降低直接水合法过程中的水比，同时保证较高EG的选择性。虽然，催化水合法解决了直接水合法的水比高的缺点，但这也带来了其它问题，如水合过程中催化剂的使用(使用较多的催化剂有阴离子催化剂如钥酸盐、钨酸盐、钒酸盐)不仅加大了生产成本，同时还对环境造成了一定的危害。也有研究者提出碳酸乙烯酯法合成乙二醇其具体是由环氧乙烷(EO)和二氧化碳合成碳酸乙烯酯(EC)，再以碳酸乙烯酯水解得到乙二醇，其反应过程如下在酯化反应催化剂的存在下，EO和二氧化碳发生反应生成EC，然后在催化剂的存在下，EC水解生成EG。由此可见，碳酸乙烯酯法合成乙二醇的工序较为复杂。由前述可知，目前乙二醇的合成均是以环氧乙烷作为原料，而环氧乙烷又需要通过其它技术进行合成(如研究较多的乙烯氯醇法和银催化环氧化法制备环氧乙烷)，因此这无疑使得整套工艺过程较为复杂，并且成本较高，因此，能够在现有技术的基础上开发一种能够由乙烯直接合成乙二醇的方法将具有非常重要的研究意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是在现有技术的基础上提供一种环境友好、制备过程简单的乙烯一步法制备乙二醇的方法。本专利技术的专利技术人在研究以乙烯作为原料，以钛硅分子筛为催化剂制备乙二醇的过程中发现，无论如何通过优化该过程中的各种工艺参数(如选择合适的溶剂，优化氧化反应的条件等)，均无法获得乙二醇。经过长期努力，通过将多种设想进行实践，本专利技术的专利技术人终于发现，可以通过添加表面活性剂，使乙烯在溶剂和表面活性剂共同作用下能与双氧水很好溶解并受到钛硅分子筛催化作用，从而发生乙烯环氧化反应，生成高度分散于溶剂中的环氧乙烷，且因溶剂和表面活性剂的存在，新生成的环氧乙烷高度分散地溶解在氧化剂双氧水所含的水中，并在钛硅分子筛酸中心催化下发生原位水合，从而几乎在生成环氧乙烷的同时，就发生环氧乙烷与水的连串反应，生成乙二醇。这种乙烯到环氧乙烷再到乙二醇的连串反应，避免了因环氧乙烷的累积，而导致产生其他副反应。由于反应产生的环氧乙烷，马上反应生成了乙二醇，既保证了乙烯的高转化率，又获得高选择性的环氧乙烷，又因生成的环氧乙烷是高度分散在带有溶剂和表面活性剂的体系中与水发生催化反应，不易产生其他副反应，所以能高选择性地获得乙二醇，从而可以实现乙烯一步法制备乙二醇，基于这个发现完成了本专利技术。本专利技术提供了，该方法包括在氧化反应条件下，将乙烯、过氧化氢水溶液与含有钛硅分子筛的催化剂在有机溶剂中接触，其中，所述接触在表面活性剂存在下进行。 本专利技术的方法可以直接以乙烯、过氧化氢水溶液为原料，在含有钛硅分子筛的催化剂的催化作用下直接制备得到乙二醇，本专利技术的方法，乙烯的转化率高并且目标产物乙二醇的选择性高。具体实施例方式本专利技术提供了，该方法包括在氧化反应条件下，将乙烯、过氧化氢水溶液与含有钛硅分子筛的催化剂在有机溶剂中接触，其中，所述接触在表面活性剂存在下进行。按照本专利技术前述的方法均可实现本专利技术的目的，为了进一步提高反应物乙烯的转化率，针对本专利技术，优选情况下，以重量计，所述表面活性剂的量为有机溶剂的5-50000ppm,优选为 150-1000ppm，更优选为 150_500ppm。本专利技术中，只要使得乙烯、过氧化氢水溶液与含有钛硅分子筛的催化剂在有机溶剂中接触的体系中含有表面活性剂即可实现本专利技术的专利技术目的，具体对表面活性剂的加入方式无特殊要求，例如可以预先将表面活性剂加入到溶剂中然后与溶剂一起引入，也可以将表面活性剂最后引入(即将所有反应物原料混合后再加入)，也可以在加入了部分反应物原料之后再引入。无论上述哪种引入表面活性剂的方式，均可实现本专利技术的专利技术目的，并且效果相当，而为了实际操作过程的简便化，一边通过预先将表面活性剂加入到液体(如有机溶剂)中，然后与液体一起引入到接触的体系中。根据本专利技术，只要使得乙烯、过氧化氢与含有钛硅分子筛的催化剂在有机溶剂中接触的体系中含有表面活性剂即可实现本专利技术的专利技术目的，所述表面活性剂的种类的可选范围较宽，可以为油溶性的表面活性剂也可以为水溶性的表面活性剂，为了进一步提高目标产物乙二醇的选择性，优选情况下，所述表面活性剂选自吐温(Tween)表面活性剂、尼纳乐(Ninol)表面活性剂、司盘(Span)表面活性剂、TX-10 (烷基酚聚氧乙烯醚)表面活性齐U、0P-10 (聚乙二醇辛基苯基醚)表面活性剂和AE0-9 (脂肪醇聚氧乙烯醚)表面活性剂中的一种或多种；更优选为吐温-60 (Tween-60)、吐温-80 (Tween-80)、司盘-60 (Span-60)、司盘-80 (Span-80)中的一种或多种。本专利技术中，所述含有钛硅分子筛的催化剂可以为钛硅分子筛和/或含有钛硅分子筛的成型催化剂。一般而言，间歇反应采用钛硅分子筛作为催化剂，连续反应采用含有钛硅分子筛的成型催化剂作为催化剂。本专利技术中，所述含有钛娃分子筛的成型催化剂一般含有载体和钛娃分子筛，以催化剂总重量为基准，所述载体的含量为10-90%，钛硅分子筛的含量为10-90%。所述载体可以为本领域常用的各种耐热的多孔材料，具体地，所述耐热的多孔材料可以为耐热的无机氧化物和/或硅酸盐，本专利技术对此无特殊要求，在此不再详述。根据本专利技术的方法，本专利技术中所述钛硅分子筛可以为MFI结构的钛硅分子筛(如TS-1)、MEL结构的钛硅分子筛(如TS-2)、BEA结构的钛硅分子筛(如Ti-Beta)、MWff结构的钛硅分子筛(如Ti-MCM-22)、二维六方结构的钛硅分子筛(如Ti-MCM-41、Ti-SBA-15)、MOR结构的钛硅分子筛(如Ti-MOR) ,TUN结构的钛硅分子筛(如Ti-TUN)和其他结构的钛硅分子筛(如Ti-ZSM-48)中的至少一种。 优选情况下，所述钛硅分子筛为MFI结构的钛硅分子筛、MEL结构的钛硅分子筛和BEA结构的钛硅分子筛中的一种或多种，进一步优选为MFI结构的钛硅分子筛，更优选所述钛硅分子筛为MFI结构，钛硅分子筛晶粒为空心结构，该空心结构的空腔部分的径向长度为5-300纳米，且所述钛硅分子筛在25°C I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙烯一步法制备乙二醇的方法，该方法包括：在氧化反应条件下，将乙烯、过氧化氢水溶液与含有钛硅分子筛的催化剂在有机溶剂中接触，其特征在于，所述接触在表面活性剂存在下进行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，
申请(专利权)人：岳阳蓬诚科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：