碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇.pdf_第1頁(yè)
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1、環(huán)氧乙烷(EO)/乙二醇(EG)生產(chǎn)工藝是石油化工中的重要工藝過(guò)程之一。我國(guó)目前擁有生產(chǎn)能力各不相同的EO/EG生產(chǎn)裝置12套,均采用直接水合法。該工藝為提高產(chǎn)品乙二醇的選擇性,加大了反應(yīng)原料中水的含量,這導(dǎo)致裝置上必須設(shè)置多效蒸發(fā)單元,增加了工藝流程的復(fù)雜性和設(shè)備投資,水耗和能耗都較高,因此研究EO/EG新工藝以降低生產(chǎn)成本,具有非常重要的意義。
   乙二醇生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是二步法合成EG,中間產(chǎn)物為碳酸乙烯酯(EC)。南

2、京工業(yè)大學(xué)提出的NY催化水合EG新工藝是采用EG/EC/H2O新型混合溶劑吸收水洗塔解吸出來(lái)的EO:大部分EO在酯化反應(yīng)器中與CO2化合生成EC,小部分EO水合生成EG;反應(yīng)得到的全部EC在水解反應(yīng)器中水解得到EG,從而達(dá)到大幅度降低水比和能耗的目的。本文針對(duì)該工藝中EC催化水解反應(yīng)體系展開(kāi)了研究,分別采用自行開(kāi)發(fā)的NY-1和NY-2型催化劑,對(duì)EC催化水解合成EG工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,并作出了比較,為該工藝的中試放大設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

3、。主要研究?jī)?nèi)容如下:
   對(duì)NY-1催化EC水解反應(yīng)進(jìn)行了研究,通過(guò)正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)確定了各因素較佳的水平:反應(yīng)溫度95℃,n(H2O)/n(EC)為1.5,催化劑用量3.0%(wt);研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和催化劑用量是影響EC轉(zhuǎn)化率的重要因素,而水比相對(duì)次要。
   對(duì)于NY-2催化EC水解反應(yīng)的工藝條件進(jìn)行了初步探索。初選了反應(yīng)溫度160~180℃,n(H2O)/n(EC)為2~4,催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%左右,反

4、應(yīng)壓力3.0~4.0MPa的反應(yīng)條件。正交試驗(yàn)結(jié)果確定各因素對(duì)水解反應(yīng)影響的主次順序?yàn)椋簻囟取⑺?、催化劑用量和壓力。從?shí)際工業(yè)化生產(chǎn)的角度出發(fā),結(jié)合NY催化水合EG新工藝特點(diǎn),在反應(yīng)原料中添加一定量的EG,并考察了該條件下反應(yīng)溫度、水比、催化劑用量和反應(yīng)壓力對(duì)反應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)原料中添加EG會(huì)導(dǎo)致EG的選擇性略微下降,但是只要在初選的工藝條件范圍內(nèi)選擇較高的反應(yīng)溫度和水比,EG的選擇性仍然高于98%。
   在對(duì)工藝條件研究的基

5、礎(chǔ)上,進(jìn)行了初步的動(dòng)力學(xué)研究,測(cè)定了所需的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù),推導(dǎo)出了能分別描述NY-1和NY-2催化反應(yīng)體系的動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)常微分方程組參數(shù)回歸獲得了相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
   NY-1催化劑所需水解溫度低,水比接近化學(xué)計(jì)量比,EG選擇性100%;NY-2催化劑也將水比降到了2~4,EG選擇性大于98%。從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看,相對(duì)于NY-2催化劑來(lái)說(shuō),NY-1催化劑更能降低EC水解反應(yīng)的活化能,加快主反應(yīng)速率,且無(wú)副反應(yīng)發(fā)生。催化劑的選

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