[发明专利]一种乙二醇单叔丁基醚的合成反应工艺

说明书

本发明公开了一种乙二醇单叔丁基醚的合成反应工艺，包括催化精馏塔(T1)，一级冷凝器(E1)，二级冷凝器(E2)，再沸器(E3)，通过助溶剂循环式催化精馏合成乙二醇单叔丁基醚(ETB)，能够提高乙二醇与异丁烯反应的选择性和ETB产品收率，且通过催化精馏工艺及独到的助溶剂及其添加方式，简化了工艺流程，节能降耗效果显著。

技术领域

本发明属于化工过程强化领域，尤其涉及一种乙二醇单叔丁基醚的合成反应工艺。

背景技术

乙二醇单叔丁基醚(ETB)，常温下是无色、透明液体，可与多种有机溶剂互溶，常温下可与水互溶。ETB的HLB值(亲水亲油平衡值)近9.0，其在涂料分散体系中能够起到分散剂、乳化剂、流变剂、助溶剂的作用，能够提高水分散性涂料的干燥速度、平整度、光亮度、附着度；且其具有叔丁基结构，拥有优良的光化学稳定性及安全性。

近年来，随着国家在环保方面要求日益严格，乙二醇单丁醚(BCS)对生殖系统的毒性成为制约行业发展的关键因素。国外已经大规模禁用，国内各大涂料厂商也在谋求BCS的替代品。随着国内乙醇汽油推广，MTBE将大幅下降，异丁烯资源得到大量释放，ETB因为性能与BCS非常接近重新受到关注。

当前，ETB技术路线主要有以下三条：一是环氧乙烷法，环氧乙烷与醇进行醚化反应，得到相应的乙二醇醚和少量的多醇醚；二是合成气法，合成气与缩醛或醛和醇反应来实现，其中原料可以是各种低烷基醛或醇；三是碳四乙二醇法，以丁二烯抽余后的C4和异丁烯为原料，经计量混合后，送入预热器加热到一定的反应温度，然后进入装有强酸性离子交换树脂催化剂的反应器中进行反应。

这些方法各有利弊，利用环氧乙烷法生产乙二醇单叔丁醚时，在有酸或碱等各种催化剂存在下，反应温度和压力较低，应用衬玻璃的压力釜或不锈钢压力釜；合成气法反应温度和压力较高；碳四乙二醇法反应压力稍低于合成气法，反应温度也稍低。以环氧乙烷法生产乙二醇醚，原料环氧乙烷转化率一般可达90％以上，甚至可达100％，乙二醇醚选择性高；以合成气法生产乙二醇醚，乙二醇醚的选择性为16-60％，原料的转化率可达70-80％，产率可达50-65％。以环氧乙烷法生产乙二醇醚，可以利用同套装置，从而按市场需求变换原料醇品种，生产不同的二元醇醚产品。使用碳四乙二醇法可使乙二醇单叔丁基醚选择性达到90％左右，异丁烯醚化转化率为85％左右。碳四法合成乙二醇单叔丁基醚是一条新型的工艺路线，与通常的环氧乙烷法相比，具有工艺流程简单、产品便于分离和成本较低等优点。

由于我国煤制乙二醇的大量生产，乙二醇的售价大大降低。同时MTBE的限制应用，使得异丁烯的出路受限，所以碳四乙二醇法合成ETB的路线在我国极具经济性。

传统的固定床反应器中，异丁烯与乙二醇存在以下四个复杂反应，其工艺流程如图所示，主要包括预热、混合、反应、脱C4、共沸精馏、单醚提浓、回流、成品回收等工段，副产物多，流程长，能耗高。特别式乙二醇二叔丁基醚(DBE)的生成，其与主产品ETB共沸，需要采用共沸精馏进行分离，增加了能耗。同时，由于DBE不能作为产品出售，还需要将DBE返回至反应器，以抑制其继续生成，大量的物料循环进一步增加了能耗。

主反应：

(CH 3)2 C＝CH 2+HOCH 2 CH 2 OH→(CH 3)3 COCH 2 CH 2 OH(ETB)

副反应：

(CH 3)3 COCH 2 CH 2 OH+(CH 3)2 CCH 2→(CH 3)3 COCH 2 OC(CH 3)(DBE)

n(CH 3)2 C＝CH 2→[(CH 3)2 C-CH 2]n n一般为2或3

(CH 3)2 C＝CH 2+H2O→(CH3)3 COH(TBA)