[发明专利]用于将环氧烷转化成烷撑二醇的固体催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及利用基于离子交换树脂的固体催化剂将环氧烷(氧 化烯，alkylene oxide)催化水合成烷撑二醇(alkylene glycol)。更 具体地，本发明涉及利用基于离子交换树脂的催化剂将环氧乙烷催 化水合成乙二醇，其中所述离子交换树脂具有与特定量的二乙烯基 苯交联的聚苯乙烯。

背景技术

烷撑二醇，如单烷撑二醇，具有持续的商业利益(兴趣)并且 对其的需求已增加。例如，单烷撑二醇用于防冻组合物中，作为溶 剂和作为聚对苯二甲酸亚烷基酯生产中的基材(或基层材料)，例 如，用于纤维和瓶子。

烷撑二醇通常利用液相水解过程由它们相应的环氧烷制备。在 商业生产中，在没有催化剂的情况下，通过添加大量过量的水，例 如，15至30摩尔水/摩尔环氧烷，来进行水解反应。现有技术的水 解反应是亲核取代反应，其中发生环氧烷的开环并且水用作亲核体 (或亲核试剂)。

由于最初形成的单烷撑二醇还作为亲核体，所以通常形成单烷 撑二醇、二烷撑二醇以及更高级烷撑二醇的混合物。为了增加对单 烷撑二醇的选择性，有必要抑制初次产物和环氧烷之间的次级反应 (或副反应)，其与环氧烷的水解竞争。

用于抑制次级反应的一种有效技术是增加在反应混合物中存 在的水的量。虽然这种现有技术方法改善了对单烷撑二醇生产的选 择性，但它产生的问题在于必须除去大量的水。除去这样的另外的 水增加了生产成本，因为这样的去除过程(去除工艺)是能源消耗 量大的并且需要大型蒸发/蒸馏设施。

许多现有技术的出版物表明，如果使用多相催化方法进行反 应，则可以实现对单烷撑二醇更高的选择性，如，例如，借助于基 于如在EP-A-156,449(含金属酸根的阴离子交换树脂)； JP-A-57-139026(以卤素形式的阴离子交换树脂)；俄罗斯专利第 2002726号和第2001901号(以碳酸氢根形式的阴离子交换树脂)； WO/20559A(阴离子交换树脂)；以及WO 97/33850(阴离子交换 树脂)中所披露的离子交换树脂的催化剂。

尽管在环氧烷的催化水解中取得所有进步，但还持续需要提供 新的和改善的用于从相应的环氧烷生产单烷撑二醇的催化水合(例 如，水解)方法。尤其是，需要提供一种用于这样的催化水合反应 的固体(即，多相)催化剂，使得所采用的多相催化剂提供改善的 转化率和/或选择性。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种可用于由相应的环氧烷来制备烷 撑二醇的改善的固体(即，多相)催化剂，以及利用这样的催化剂 将环氧烷催化水合成烷撑二醇的方法。

具体地，本发明的催化剂包括离子交换树脂，其包括与约2至 约10重量(wt.)％的二乙烯基苯交联的聚苯乙烯。

在本发明的一种实施方式中，离子交换树脂包括聚苯乙烯，其 与约4至约8wt.％的二乙烯基苯交联。

离子交换树脂通常包括结合(或连接)至交联的聚苯乙烯树脂 的碱性基团。结合至交联的聚苯乙烯树脂的碱性基团包括季铵或季 磷鎓，其中季铵基团是优选的。

本发明的离子交换树脂通常是强碱性(即，阴离子)离子交换 区，其包括至少一种阴离子。优选地，阴离子选自碳酸氢根(碳酸 氢盐，bicarbonate)、亚硫酸氢根(亚硫酸氢盐，bisulfite)、金属酸 根(metalate)、卤素根(卤根，halide)、氢氧根(hydroxide)以及 羧酸根(羧酸盐，carboxylate)阴离子的组，其中碳酸氢根阴离子 是高度优选的。

申请人已确定了，与其中二乙烯基苯的含量高于和/或低于上述 范围的相同类型的催化剂相比，基于包括与约2至约10、优选约4 至约8wt.％的二乙烯基苯交联的聚苯乙烯的离子交换树脂的催化 剂呈现出改善的催化水合性能，如，例如，环氧烷，尤其是环氧乙 烷的改善的转化率，和/或对烷撑二醇的改善的选择性，尤其是所述 水合反应的单乙二醇。