[发明专利]一种乙二醇醚的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学化工或能源领域，具体涉及乙二醇醚的制备方法，适合于乙二醇与低碳脂肪醇直接醚化制备乙二醇单醚或乙二醇二醚的催化反应过程。

背景技术

乙二醇单醚系列产品是一种通用性的绿色溶剂。由于其结构中含有醚键、羟基和不同的烷基，既可以溶解有机物分子、合成聚合物和天然高分子，又具备一定水溶性，因此被广泛用于工业溶剂、防冻液、表面活性剂、印刷线路板粘结剂、护肤品添加剂等。其中，乙二醇单甲醚被用作溶解醋酸纤维、防潮玻璃纸、气体纯化等，能够改进染料的渗透性及匀染性；乙二醇单乙醚主要用做油脂、硝化纤维、涂料的溶剂、纺织品染色助剂、金属和玻璃清洗剂等；乙二醇单丁醚在水基涂料和油漆稀释剂中广泛应用。

乙二醇二醚系列产品是一种潜在的含氧醚类液体燃料。此类化合物通常具有较高的十六烷值和能量密度，与柴油互溶，性能稳定，发火性能好，可以降低柴油机的排放。其中，乙二醇二甲醚的沸点与乙醇相近，能量密度比乙醇高出近一倍（35MJ/L），与汽油相当；乙二醇二乙醚的十六烷值高达108，远高于脂肪酸甲酯类生物柴油的十六烷值，且能量密度与0号柴油相当。因此，乙二醇二醚类化合物作为柴油添加剂和新型液体燃料，具有广阔的前景。

目前，乙二醇醚类化合物典型的合成路线包括Williamson合成法、环氧乙烷开环醚化法、乙烯加成法、甲醚偶联法等（化学工业与工程技术31(2010)51）。其中，工业上规模生产的方法主要是Williamson合成法，但该法产生大量的氯化钠或硫酸钠，污染严重，后处理困难，成为目前工业生产的瓶颈。甲醚偶联法制备乙二醇二甲醚是个崭新的课题，高效催化剂是研究者正努力解决的问题。以环氧乙烷和低碳脂肪醇合成乙二醇醚是较清洁、经济的生产方法。CN101190876B公布了一种由环氧乙烷与低碳脂肪醇反应制备乙二醇醚的方法，以氧化铌为主催化剂，在醇烷比为5:1时，乙二醇转化率大于99%，乙二醇单醚选择性大于82%。德国科莱恩公司用HBF₄/BF₃和H₂SO₄、HNO₃或H₃PO₄复合催化剂催化二甲醚与环氧乙烷直接反应合成乙二醇二甲醚，但产品组分复杂、分离难度大（CN101263101A）。乙烯加成法实际上是乙烯经环氧化、开环醚化一步反应制备乙二醇醚的过程。CN102452908A采用钛硅分子筛复合催化剂催化乙烯、双氧水、低碳醇一步反应制得乙二醇单醚，选择性大于75%，解决了以往制备乙二醇醚采用乙烯环氧化，环氧乙烷开环醚化两步反应的步骤繁琐、能耗高等问题。

上述开发的工艺路线本质上都是基于乙烯为原始底物、环氧乙烷为中间体的石化路线，在石油储量日益紧张的今天，迫切需要开发非石油基原料制备乙二醇醚对石化过程进行补充。目前，“煤制乙二醇”和“纤维素制乙二醇”技术方案的相继开发，实现了乙二醇的非石油来源。因此，以乙二醇为原料制备乙二醇醚将是一种非石化过程的新合成方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用乙二醇和低碳脂肪醇制取乙二醇醚的方法，对现有的石化工艺路线进行补充，实现以非石油基乙二醇为原料获得高附加值乙二醇单醚或乙二醇二醚的工艺路线。

为了达到上述目的，本发明采用的乙二醇和低碳脂肪醇制取乙二醇醚的技术方案如下：

将乙二醇、低碳脂肪醇、酸催化剂加入反应器，保持一定反应温度和反应压力，在酸催化作用下乙二醇和低碳脂肪醇进行醚化反应，得到相应乙二醇醚和少量二乙二醇醚（二甘醇醚）及三乙二醇醚（三甘醇醚）。

具体工艺方法为：将乙二醇及低碳脂肪醇按照摩尔比2/1～10/1、质子酸催化剂（[H]质子量摩尔量/乙二醇摩尔量，0.1%～30%）或固体酸催化剂（固体酸质量/乙二醇质量，0.1%～50%）加入带有聚四氟内衬的高压反应釜，控制温度为20～250°C，反应0.1～10小时，产物经过常规分离得到乙二醇单醚或乙二醇二醚产品。通过优化工艺条件，乙二醇转化率可以达到90%以上，单醚选择性达到86%，二醚选择性达到60%。

乙二醇与低碳脂肪醇醚化反应合成乙二醇醚可以在高压釜、固定床、连续管道反应器中进行。本发明的实施例在高压釜中进行性能评价和工艺条件测试，但并不局限于高压釜。