試析碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇

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1、南京工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇姓名：賀濤申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：化學(xué)工藝指導(dǎo)教師：劉曉勤；劉定華200806————型堂●＼黜嬲摘要環(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

2、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)。南京工業(yè)大學(xué)提出的NY催化水合EG新工藝是采用EG／EC／H20新型混合溶劑吸收水洗塔解吸出來的EO：大部分EO在酯化反應(yīng)器中與c02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)體系展開了研究，分別采用自行開發(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(H20)／n(Ec)為1．5，催化劑用量3．0％(叭)；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(H20)／n(EC)為2~4，催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)2．O％左右，反應(yīng)壓力3．O~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?/p>

4、用量和壓力。從實(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)工藝條件研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了初步的動(dòng)力學(xué)研究，測(cè)定了所需摘要的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出了能分別描述N耳1和NV2催化反應(yīng)體系的動(dòng)力學(xué)模型，通過常微分方程組參數(shù)回歸獲得了相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。N弘l催化劑所需水解溫度低，水

5、比接近化學(xué)計(jì)量比，EG選擇性loo％；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)角度來看，相對(duì)于NY．2催化劑來說，肝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，且無副反應(yīng)發(fā)生。催化劑的選擇必須考慮與NY催化水合EG新工藝的匹配，其選擇在一定程度上影響了整個(gè)工藝過程的可行性。在今后需進(jìn)一步研究催化劑的回收利用以及催化劑對(duì)連續(xù)生產(chǎn)的影響。關(guān)鍵詞：碳酸乙烯酯乙二醇催化劑水解n碩士學(xué)位論文ABSTRACTDirecthydrationf而mEthyleIleOxide(EO

6、)t0EtllylelleGlycol(EG)isoneoft11emostimport觚ttecllIl010百esillpetrochemicalindlls仃y．Therearel2setsofEo／EGprocessumts，Ⅵ，hichhavedif銜entthroughp此atpresentiIlCllina．Inordertogetme11igllselectiVi銳large鋤ountofwaterisaddeddu—ngt11ereaction．Soatriple—e仃ectevapor

7、atorisneededintlleproc懿swKchgreatlyiI財(cái)easesmeinVes臼nentofequipments．Theulitizationofwater趾der屺rgyis1ligh．Mmlyresearche娼attempttofindoutanewmethodtoreducetllecost，whichisve巧si盟i6c孤t．111e仃∞dindcVelopm饑tofEo／EGprocessistheTwo-stepS蛐eSisM甜10dofEGhl“，meinteⅡne

8、diateproductisEtllyleIleC“bonate(EC)．Onmebasisofit，鋤newidea，menewprocessofNYcatal”ichydrationf的mEotoEGw嬲broughtfon)Irard，、Ⅳhichincludedthenextsteps：EO五沁mw嬲Kngcolunmw嬲absorbedbymixedsolventEC／EG／H20；meIlamajorit)rrea