[發明專利]用于制備乙二醇的方法

有效

• 申請號: 201980029070.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN112055703B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 陳春洲;尤妮斯·雅瑪達;巴里·杰伊·比利格;肖恩·麥格文
• 申請（專利權）人: 科學設計有限公司
• 主分類號: C07C29/10
• 分類號: C07C29/10;C07C31/20;B01J31/08
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;張華

一種改進的催化水合方法，其包括催化水合反應部分，該催化水合反應部分含有具有離子交換樹脂催化劑的絕熱反應器，并且保持低樹脂溶脹和優異的選擇性，同時還降低了工藝復雜性并增加了多功能性。

相關申請的交叉引用

本發明要求于2018年4月30日提交的美國臨時專利申請No.62/664,603的權益，其全部內容和公開內容通過引用合并于此。

背景技術

乙二醇在社會中的作用從其第一次合成后不久的時間已經大大提高，該分子的性質成為兩個早期有機化學巨頭Adolphe?Wurtz和Hermann?Kolbe之間激烈爭議的主題。特別是，Wurtz和Kolbe爭議在有關酒精同系物的新認識中乙二醇的功能和化學式，這對于Kolbe關于化學結構的更多理論至關重要。該實驗室很快就成為了德國和法國之間競爭日益激烈的工業和技術力量的代理戰爭，兩國都投入了大量資源進行科學調查，而Wurtz在化學合成方面的魔力賦予法國相當大的優勢。該爭議最終僅僅憑借武力在俾斯麥的德國聯邦因法國-普魯士戰爭而吞并了Wurtz的阿爾薩斯家園時終結，并且因此使國際爭議本質上變成了國內爭議。

今天，對乙二醇的興趣更加平和，但更具競爭力，因為乙二醇是最廣泛生產的有機化學品之一。由于乙二醇的大規模工業生產始于第一次世界大戰前夕，因此為汽車和其他車輛提供動力的內燃機的使用的急劇增加刺激了對乙二醇作為冷卻劑和防凍劑的需求。從那時起，乙二醇產量的增加只會加速，以至于到2017年，全球乙二醇產量估計超過250億噸。

通常將乙二醇制備為環氧乙烷的許多衍生物中的一種，并且盡管可使用其他生產途徑，但大多數是在液相非催化熱水合方法中由環氧乙烷制備的。因為環氧乙烷與乙二醇反應比與水反應更容易，所以不可避免地會形成單乙二醇(MEG)和高級乙二醇副產物的混合物，高級乙二醇副產物如二甘醇(DEG)、三甘醇(TEG)、以及甚至更高級的乙二醇。雖然這些較高級的甘醇具有相當大的經濟價值，但許多生產商和工廠經營者希望避免生產它們，因為這些產品的最終用戶市場不是很發達，并且可能難以找到并將這些高級甘醇分配給對其有需求的工業用戶。

為了抑制產物甘醇和環氧乙烷之間的反應并且因此減少這些高級甘醇的形成，常規的非催化水合用一定量的水進行，其中水的量遠遠超過用于將環氧乙烷水合為乙二醇的化學計算量的水，例如每摩爾環氧乙烷15至40摩爾水。這種過量水的添加有效地平衡了產物甘醇和環氧乙烷之間的動力學上有利的競爭反應，如上所述，其與將環氧乙烷轉變為單乙二醇的水合作用相競爭。然而，盡管有效地抑制了較高乙二醇的產生，但是相對于環氧乙烷使用大量過量的水對于工廠操作者來說存在去除這些大量過量的未反應水的問題，因為這種去除是能量密集的并且需要大規模的蒸發/蒸餾設施。因此，已經對用于生產乙二醇的環氧乙烷的標準熱水合作用的替代物進行了深入研究。

常規熱水合的替代方案的一個早期示例是環氧乙烷均勻催化水合成單乙二醇。該方式的最早示例包括硫酸及其相關鹽的均相催化(參見Othmer,D.F.and?Thakar,M.S.,Glycol?Production-Hydration?of?Ethylene?Oxide.Ind.Eng.Chem.1958,50,1235)。歐洲專利No.0?123?700描述了這些前幾代酸催化劑的改進，其中用例如乙胺處理它們以部分中和它們，以期改善水合反應對單乙二醇的選擇性。從那時起，已經提出了其他鹽用于均相體系，例如美國專利No.4,160,116中所述的季鏻鹽和美國專利No.7,683,221中所述的金屬鹽和碳酸氫鹽。還提出了越來越有創意的有機物質(如EDTA和Salen化合物)的組合作為均相催化劑(參見Hal,J.W.,Ledford,J.S.,and?Zhang,X.,Catalysis?Today?123(2007),310-315)。