[发明专利]用于制备烷撑二醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从环氧烷(氧化烯，alkylene oxide)来制 备烷撑二醇(alkylene glycol)的方法。更具体地，本发明提供了一 种利用基于离子交换树脂的催化剂用于从环氧乙烷制备单乙二醇 的方法。

背景技术

烷撑二醇，如单烷撑二醇，具有持续的商业利益并且对其的需 求已增加。例如，单烷撑二醇用于防冻组合物，作为溶剂和作为聚 对苯二甲酸亚烷基酯生产中的基材，例如，用于纤维和瓶。

烷撑二醇通常利用液相水解过程由它们相应的环氧烷制备。在 商业生产中，在没有催化剂的情况下，通过添加大量过量的水，例 如，15至30摩尔水/摩尔环氧烷，来进行水解反应。现有技术的水 解反应是亲核取代反应，其中发生环氧烷的开环并且水用作亲核 体。

由于最初形成的单烷撑二醇还作为亲核体，所以通常形成单烷 撑二醇、二烷撑二醇以及更高级烷撑二醇的混合物。为了增加对单 烷撑二醇的选择性，则有必要抑制初次产物和环氧烷之间的次级反 应，其与环氧烷的水解竞争。

用于抑制次级反应的一种有效技术是增加在反应混合物中存 在的水的量。虽然这种现有技术方法改善了对单烷撑二醇生产的选 择性，但它产生的问题在于必须除去大量的水。除去上述另外的水 增加了生产成本，因为这样的除去过程是能源消耗量大的并且需要 大型蒸发/蒸馏设施。

许多现有技术的出版物表明，如果利用多相催化方法进行反 应，则可以实现对单烷撑二醇更高的选择性，如，例如，借助于基 于如在EP-A-156,449(含金属酸根(metalate)的阴离子交换树脂)、 JP-A-57-139026(以卤素形式的阴离子交换树脂)、俄罗斯专利第 2002726号和第2001901号(以碳酸氢盐形式的阴离子交换树脂)、 WO/20559A(阴离子交换树脂)、以及WO 97/33850(阴离子交换 树脂)中所披露的离子交换树脂的催化剂。

文献还描述了可用于上述催化方法的各种反应器配置。例如， 美国专利第6,160,187号描述了绝热反应器连同换热器的若干种配 置。根据上述专利，下流操作相对于上流操作是优选的，因为据说 下流操作相对于上流过程具有特定优势。

尽管在环氧烷的催化水解中取得的所有进步，但还持续需要提 供新的和改善的方法来从相应的环氧烷生产单烷撑二醇。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种用于从相应的环氧烷制备烷撑二 醇的改善的催化方法，其中利用基于离子交换树脂的催化剂和其中 使用上流过程的反应器。在本发明的一些实施方式中，上流过程可 以用来帮助更换所有或部分催化剂床。

存在的优点在于能够除去部分定期使用的催化剂以及在操作 过程中用新鲜或再生催化剂更换它。这避免了关闭反应器以改变催 化剂的需要，所以它特别有利于相对短命的催化剂。关闭反应器将 引起生产损失，除非进行某些配置，例如，通过以另外的成本添加 备用反应器。尤其是，已知基于离子交换树脂的催化剂在环氧乙烷 水解条件下会溶胀，并且更换溶胀树脂粒的能力通过限制程度进一 步有助于在生产中床体积随时间而增加。

在本发明中，当上升速度足以使催化剂床膨胀或流化时，通过 上流操作可以有助于催化剂去除和更换。在膨胀床中通过尺寸部分 或全部分离的催化剂颗粒也可以有利于使大多数溶胀颗粒选择性 去除。

一般来说，本发明提供了一种将环氧烷(优选环氧乙烷)转化 成其相应的烷撑二醇(优选单乙二醇)的催化水解方法。本发明的 方法包括：

在至少一个反应器中在形成烷撑二醇的条件下使水和环氧烷 反应，其中所述至少一个反应器包括基于离子交换树脂的催化剂并 且所述反应器以上流方向进行操作。

“上流”方向是指反应物，即水和环氧烷、以及在使用催化剂 期间产生的催化剂颗粒在从反应器底部向上的方向移动。已观察 到，通过使用上流操作，采用的催化剂具有延长的寿命，例如，比 下流操作所呈现的大高达2倍的提高的寿命。在下流操作中，起因 于液体流的压力降倾向于压紧催化剂床并防止催化剂颗粒的移动。 在上流操作中，压力降反作用于催化剂颗粒的重量，并且如果压力 降足够高，则它可以使催化颗粒移动并增加颗粒之间的空隙。