[发明专利]相转移催化剂催化乙烯氧化水合制备乙二醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙二醇的合成方法，具体涉及一种相转移催化剂催化乙烯合成乙二醇的方法。

背景技术

乙二醇(EG)是一种重要的有机化工原料，主要用来生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、增塑剂、表面活性剂等，此外，乙二醇在烟草、纺织、化妆品等工业也有广泛的用途。近年来，随着聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和不饱和树脂行业的迅猛发展，乙二醇需求量与日俱增。

目前工业上生产乙二醇主要采取由英荷壳牌(Shell)、美国Halcon-SD以及美国联碳(UCC)3家公司所垄断的环氧乙烷直接水合法，也是应用最广的工业化生产路线。该方法首先是从乙烯生产环氧乙烷开始，环氧乙烷生产工艺是在列管式固定床反应器中，采用银作为催化剂，纯氧与乙烯在200～300℃之间直接氧化生产环氧乙烷，再将乙烯氧化得到的环氧乙烷和水加压力2.23MPa，在190～200℃条件下，在管式反应器中直接液相水合制得乙二醇，同时产出副产一缩二乙二醇、三缩三乙二醇和多缩聚乙二醇，反应得到乙二醇稀溶液经薄膜蒸发器浓缩，再经脱水、精制得到合格的乙二醇产品及副产品。

目前工业环氧乙烷直接水合生产乙二醇方法存在工艺后续设备流程长，用水量大，能耗高，而且会产生9％左右的二乙二醇和l％左右的三乙二醇副产品等问题。

反应控制相转移催化剂兼备了均相和多相催化剂的优点(US6960693B2、CN1204970C、CN1355067A、CN1401425A)，反应过程中以均相形式进行高选择性的催化反应，反应结束后以多相形式可回收利用，而以反应控制相转移催化剂催化乙烯氧化制备乙二醇尚未见报道。

采用反应控制相转移催化剂催化乙烯氧化直接合成乙二醇工艺流程短，低能耗，无其它联产品生成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全新的乙二醇生产工艺，该方法首先氧化乙烯反应生成环氧乙烷，在催化剂和添加剂的共同影响下再发生水合反应生成乙二醇。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

于溶剂中加入相转移催化剂、氧化剂、添加剂和原料乙烯，在水存在下，在10～100℃和0.15～10.00Mpa条件下反应0.15～35小时，制备得到乙二醇。

本发明所述的相转移催化剂为磷钨杂多酸季铵盐，化学式为Q_mPW_pO_4+3p，其中，Q是阳离子部分,用R₁R₂R₃N或用[R₁R₂R₃R₄N⁺]表示，其中R₁R₂R₃N是吡啶季铵盐，R₁R₂R₃N或[R₁R₂R₃R₄N⁺]中R₁、R₂、R₃、R₄分别是C₅～C₂₀的直链或支链的烷基、C₄～C₁₈的环烷基、苄基中的一种，R₁、R₂、R₃、R₄可以相同或不相同；2≤m≤7,p＝2、3或4。

反应所使用的溶剂选自醇类溶剂、芳烃溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂、腈类溶剂或卤代烃类溶剂中的一种或二种以上。

反应所使用的醇类溶剂为甲醇或乙醇；

反应所使用的芳烃溶剂为甲苯、乙基苯、二甲苯、三甲苯或其它单取代或多取代烷烃；

反应所使用的醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲基醚或甲基叔丁基醚；

反应所使用的酯类溶剂为乙酸乙酯、磷酸三辛酯或磷酸三丁酯；

反应所使用的腈类溶剂为乙腈或苄腈；

反应所使用的卤代烃类溶剂为卤代烷烃和卤代芳烃，优选为二氯乙烷或二氯苯。

反应使用的氧化剂为0.5～70％的过氧化氢水溶液、过氧乙酸、叔丁基过氧化氢、乙苯过氧化氢、异丙苯过氧化氢或环己烷过氧化氢中的一种或两种以上。