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大连理工大学环氧乙烷催化水合制备乙二醇技术进展

大连理工大学进行了环氧乙烷催化水合制备乙二醇的均相酸碱协同催化反应体系和非均相催化反应体系的试验，并对这类高端特性组合使Torlon reg;PAI成为在众多精密、重复使用、高温和负荷磨擦及磨损场合中成功取代金属的理想材料催化剂的催化活性、乙二醇选择性及反应条件进行了考查。环氧乙烷均相直接催化水合制乙二醇所用催化剂为无机盐和杂多酸的复合物。杂多酸为K3PMo12O40·7H2O，无机盐为KI。水合反应可以在间歇的釜式反应器或连续的管式反应器中进行。当水比(摩尔)为∶1，催化剂用量为2%-15%，反应温度℃，反应压力0..1MPa，反应时间min，pH值时，环氧乙烷的转化率为95.0%-99.9%，乙二醇的选择性达96%;非均相水合所用的催化剂为负载型杂多酸(盐)催化剂，载体为γ-Al2O3和SiO2，杂多酸及其盐为磷钼酸、磷钼酸钾、磷钨酸以及硅钨酸等。采用磷钼酸钾/γ-Al2O3为催化剂，在反应温度140℃、压力1.0MPa，水与环氧乙烷的摩尔比为5的条件下，当环氧乙烷转化率保持在20%左右时，乙二醇选择性在90%以上，而当环氧乙烷转化率升高到80%左右时，乙二醇的选择性下降到70%左右。

上海石油化工研究院对环氧乙烷催化水合制乙二醇进行了较为系统的研究开发，发明了一系列专利。当采用α-氧化铝或HZSM-5分子筛作载体，2%-10%的铌氧化物作催化剂，0.01%-5%的锌或镉氧化物作助催化剂，还含有%的粘接剂。在建筑涂料水比为8：1，压力为1.5MPa、温度为150℃、液体空速为3h-1的条件下，催化剂组成为15%Nb2O5、0.2%CdO时，环氧乙烷转化率为100%，乙二醇选择性达到90%。

江苏工业学院将卤烷基取代的苯乙烯和二乙烯基苯可用于产生优良表面按常规方法进行悬浮聚合，得到凝胶或大孔结构的共聚物，再将得到的共聚物与三烷基膦在有机溶剂中进行季鏻化反应，得到的季鏻型阴离子交换树脂，并将该催化剂用于环氧乙烷的催化水合反应。在温度为100℃纸巾盒、压力为1MPa、空速为3h-1的条件下，环氧乙烷和水的比为1：4.4时，环氧乙烷的转化率达到99%以上，乙二醇选择性达到90%以上。江苏工业学院研究人员以HC03-型强碱性阴离子交换树脂为催化剂，采用多级固定床反应器串联的催化水合工艺(简称多级工艺)对环氧乙烷制乙二醇的反应进行了研究，并与采用单个固定床反应器的单段工艺进行了对比，考察了水与环氧乙烷的摩尔比(简称水比)和重时空速对多级工艺中环氧乙烷转化率和乙二醇选择性的影响。实验结果表明，与单段工艺相比，多级工艺采用多段进料的方式，有效移除反应中放出的热量，降低了催化剂的膨胀率，提高了催化剂的使用寿命;在3个反应器温度分别为77℃、75℃、70℃、水比为8、重时空速为2.0h-1、压力为1.0MPa的条件下，连续运行2880h，环氧乙烷的转化率达到99%，乙二醇选择性为97%。

国内一些环氧乙烷/乙二醇生产装置也进行了环氧乙烷直接催化水合的试验工作。天津石化完成了工业侧线，采用天津石化公司研究院研制的催化剂，水与环氧乙烷的摩尔比由28：1下降到20：1，而乙二醇的选择性维持在90%以上。水合配比的降低解决了该装置在高负荷生产时蒸发塔的瓶颈问题，使乙二醇生产能力提高了25%左右;扬子石化公司完镜头盖成了加压催化水合法合成乙二醇的中试试验，该工艺与非催化水合法工艺相比，环氧乙烷的转化率和选择性均提高10%以上。针对工业化连续运行过程中存在的杂质这1能源环境发展战略的制定累积以及随着催化剂返回，降低水合选择性的问题，南京工业大学化工学院与扬子石油化工公司合作开发出均相催化水合法合成乙二醇的工艺路线。水的总量与环氧乙烷以及冷凝碳酸乙烯酯(EC)总量的摩尔比为，反应温度为℃，反应压力0..0MPa，反应时间min，实验结果与Shell公司报道的数据接近。

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