一种乙烯一步法制备乙二醇单甲醚的方法技术

本发明专利技术提供了一种乙烯一步法制备乙二醇单甲醚的方法，该方法包括：在氧化反应条件下，将乙烯、甲醇、过氧化氢与含有钛硅分子筛的催化剂接触。本发明专利技术的方法可以直接以乙烯、甲醇及过氧化氢为原料，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单甲醚，并且乙烯的转化率高、目标产物乙二醇单甲醚的选择性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
乙二醇单甲醚主要用作油脂、硝化纤维素、合成树脂、醇溶性染料和乙基纤维素的溶剂，涂料工业用作清漆快干剂和涂层稀释剂，印染工业用作渗透剂和匀染剂，燃料工业用作添加剂，纺织工业用于染色助剂，以及可作为有机合成中间体。目前，乙二醇单甲醚主要由甲醇与环氧乙烷反应制得。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)，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与甲醇反应直接合成乙二醇单甲醚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单甲醚的方法。本专利技术的专利技术人在长期研究钛硅分子筛/H2O2体系内的乙烯氧化反应的过程中发现乙烯氧化一般可以制备得到环氧乙烷，而要将环氧乙烷从反应体系中分离出来，并进一步与甲醇进行醚化反应，制备乙二醇单甲醚，整个工艺较为复杂。而本专利技术的专利技术人在研究乙烯环氧化过程中通过添加甲醇，不仅可以加速乙烯环氧化反应的进行，而且可以在该体系中发生醚化反应，该醚化反应不但不会阻止乙烯基础的环氧化反应发生，反而因为该醚化反应的进行，有效的促进了乙烯环氧化反应持续进行。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、甲醇、过氧化氢与含有钛硅分子筛的催化剂接触。本专利技术的方法可以直接以乙烯、甲醇与过氧化氢为原料，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单甲醚，并且乙烯的转化率高、目标产物乙二醇单甲醚的选择性高。在本专利技术的优选实施方式中，因为有机溶剂和表面活性剂的同时存在，使得乙二醇单甲醚的选择性大大提高，推测这是因为乙烯、甲醇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同时存在，新生成的环氧乙烷高度分散在整个反应体系中，从而直接与甲醇发生反应生成乙二醇单甲醚，即几乎在生成环氧乙烷的同时，就发生环氧乙烷与甲醇的连串反应，生成乙二醇单甲醚。这种乙烯到环氧乙烷再到乙二醇单甲醚的连串反应，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，马上与甲醇反应生成了乙二醇单甲醚，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甲醇发生催化反应，不易产生其他副反应，所以能高选择性地获得乙二醇单甲醚。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、甲醇、过氧化氢与含有钛硅分子筛的催化剂接触。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及目标产物乙二醇单甲醚的选择性，针对本专利技术，优选情况下，所述接触在有机溶剂和/或表面活性剂存在下进行。根据本专利技术的一种实施方式，所述接触在有机溶剂存在下进行，优选所述有机溶剂与乙烯的质量比为O. 1-100 1，优选为O . 1-10 1，更优选为1-5 I。根据本专利技术的另一种实施方式，所述接触在表面活性剂存在下进行，优选以重量计，所述表面活性剂的量为甲醇的5-50000ppm，优选为150-1000ppm，更优选为150-600ppm，特别优选为 150_500ppm。根据本专利技术的一种特别优选的实施方式，所述接触在在表面活性剂和有机溶剂同时存在下进行。进一步优选以重量计，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150-600ppm，特别优选为150-500ppm ;所述有机溶剂与乙烯的质量比为O. 1-100 I，优选为O. 1-10 I，更优选为1-5 I。根据本专利技术，只要在乙烯、甲醇、过氧化氢与含有钛硅分子筛的催化剂接触的体系中含有有机溶剂和表面活性剂即可，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单甲醚的选择性，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)表面活性剂、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，只要使得乙烯、甲醇、过氧化氢与含有钛硅分子筛的催化剂接触的体系中含有表面活性剂和/或有机溶剂即可实现本专利技术的专利技术目的，具体对表面活性剂和有机溶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有机溶剂中然后与有机溶剂一起引入，也可以将有机溶剂加入到接触的体系中之后再引入表面活性剂，或者可以将表面活性剂加入到接触的体系中之后再引入有机溶剂，或者可以将表面活性剂加入到甲醇中与甲醇一起引入到体系中，等等，在此不再一一赘述。并且，本专利技术的专利技术人在实验过程中发现，无论采用哪种方式引入表面活性剂和有机溶剂，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，一般通过预先将表面活性剂加入到液体(如有机溶剂或甲醇)中，然后与液体一起引入到接触的体系中。众所周知，在以钛硅分子筛/H2O2催化氧化体系，溶剂的作用主要是为了使反应液呈均相。在这个基本前提下，溶剂自身的空间位阻不能太大，这样才能够保证反应高效的进行。而在溶剂的选择过程中，本领域技术人员一般可以根据上述原则进行选择，但选择的范围也不能局限于上述要求，具体还得依据具体的氧化反应体系进行选择。本专利技术的专利技术人发现，在本专利技术的乙烯氧化体系内，在满足前述要求的基础之上的溶剂体系，乙烯均能够转化为目标产物乙二醇单甲醚，但其转化率和目标产物的收率仍然受限。而本专利技术的专利技术人进一步发现，以酮类和有机卤代烷中的一种或多种作为溶剂时反应效果较好，更优选为C3-C10的酮和Cl-ClO的有机卤代烷中的一种或多种；进一步优选为C3-C6的酮和C1-C6的有机卤代烷中的一种或多种，特别优选为丙酮、丁酮和三氯甲烷中的一种或多种。本专利技术对所述氧化反应的条件无特殊要求，可以为常规的以钛硅分子筛作为催化剂的氧化体系的反应条件，因为过氧化氢以气态形式存在时容易爆炸，因此本专利技术优选过氧化氢以过氧化氢水溶液提供。本专利技术对所述过氧化氢水溶液中过氧化氢的浓度无特殊要求，针对本专利技术，优选所述过氧化氢水溶液中的过氧化氢的浓度为20-80重量％，优选为30-70重量％。例如可以为市售的30重量％、50重量％或70重量％的双氧水。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。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单甲醚的方法，该方法包括：在氧化反应条件下，将乙烯、甲醇、过氧化氢与含有钛硅分子筛的催化剂接触。

【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：