[发明专利]制备高纯度单乙二醇的方法

说明书

本发明涉及制备高纯度单乙二醇的方法。

单乙二醇在工业上是通过环氧乙烷的水解、脱水及纯化蒸馏而制造的。为改进环氧乙烷(下面简称EO)水解的选择性，操作有超量水(水∶EO的重量比=4∶1-15∶1)的水解反应器。由此，可抑制高乙二醇，特别是二乙二醇、三乙二醇等的馏份。水解反应器通常在120-250℃和30-40bar的压力下运行。水解产物先经脱水至残余水含量为100-200ppm，然后分离成各种纯度的乙二醇。

脱水通常是在压力逐级下降的串联式压力呈梯度的塔中进行。由于热集成的原因，通常仅第一压力塔的塔底再沸器由外来蒸汽加热，其它所有的压力塔由每一前级塔的蒸汽加热。因为不需汽提段来分离水和乙二醇，进料总在第一塔板之下进入塔底。依水解反应器流出物的水含量及第一塔的塔底再沸器中的外来蒸汽的压力/温度水平，压力脱水级联由2-7个塔组成。压力脱水后是真空脱水，它通常在有汽提段的塔中进行。经脱水的乙二醇混合物在多个塔中分离成纯物质。产物单乙二醇、二乙二醇和三乙二醇均作为塔顶产物排出，所有其它的更高的乙二醇以聚乙二醇的混合物在最后塔的塔底得到。

常用的乙二醇设备除产品流外通常只有单一的出口，即在第二压力除水塔塔底再沸器处的所谓乙醛清除。用于加热用的第一塔的蒸汽的未冷凝部分从那里排出。因此，次级成分仅通过乙醛清除或通过产品流由设备排出，该次级成分或是随水/EO物流夹带进入乙二醇设备，或是在乙二醇设备中的副反应产生的。通过产品流排出会影响产品质量，因此是不希望的。

至今，乙二醇设备的最佳化仅从其主要功能考虑，特别是从在脱水和纯化蒸馏时的能耗下降和投资减少来考虑。近来，对单乙二醇的产品质量的要求不断提高，特别关于其中的次级成分的含量。有两种单乙二醇产品质量：对纯度有较低要求的工业级(抗冻级)，化为冷却剂应用；对纯度有严格要求的纤维级，例如用于合成纤维制造。纤维级的规格依客户要求有变化，对游离醛类而言，按乙醛计，根据分光光度法测定，蓝色MBTH-复合物为7-20ppm，最小UV-透射在220nm为76％-80％，在275nm为90％-95％。游离醛类的测定值主要来自特别是甲醛、乙醛、和乙醇醛。UV-活性物质，所谓的UV-破坏剂还大部分未知，甚至其浓度小于1ppm对规格也是有害的。例如丙烯醛和巴豆醛。

JA-A-60089439中描述了一种在加入惰性气体下用真空蒸馏以纯化乙二醇的方法。用氮气流汽提出部分次级成分，而得到适用于纤维制造的高纯乙二醇。但此方法的缺点是，为有效地去除次级成分需要大量的氮气。这会导致在排气中的产品损失，并导致蒸馏塔的过度流体的动力学负担。

DE-A-1942094描述了一种在汽提塔中通过水蒸气蒸馏纯化单乙二醇的方法，其中通过水蒸气提高杂质相对于单乙二醇的挥发性。

CA-C-1330350中描述了一种通过加入亚硫酸氢根离子并接着用阴离子交换树脂处理以纯化单乙二醇的方法。

另外，还已知一些单乙二醇的纯化方法，其中，在设备结构和其所用的材料方面采取特殊措施以减少次级成分的形成。DE-A-19602116中描述了在其表面用还原性磷化合物处理过的设备中来纯化单乙二醇的方法。

但上述的方法均有缺点，即需要使用添加物或采取附加的设备措施来获得高纯度的单乙二醇。

本发明的目的是提供一种用于获得高纯单乙二醇的简单的蒸馏方法，而不需使用添加物或特殊材料。对质量规格有害的次级成分应主要在乙二醇含量最大为1％(重量)的水性废流中排出，这时，在废流中的次级成分应浓缩10-100倍，否则废水产生量太大。

以下述方法达到了此目的，即通过压力脱水，优选以串级真空脱水并接着纯化蒸馏而从环氧乙烷的水解产生中蒸馏获得高纯度单乙二醇。该发明的特征在于，在真空脱水时，引出水物流，其含有浓度＜1％(重量)，优选小于0.1％(重量)的单乙二醇、中沸点物和低沸点物，如果需要送往下一步处理。

一种特别有利的方法是，除上述解决办法外，压力脱水要在至少有一个分离级，优选2-10分离级，特别优选3-6分离级的汽提段的脱水塔中进行，并排出具有汽提段的脱水的部分塔顶物流。

曾发现，对质量规格有害的次级成分可在过程中的特定位置有效地排出。过程中这些位置的确定是很重要的，因为由于复杂的相平衡，该次级成分的行为至今未能很好的判断。因此，在通常的工业方法中，仅有很粗略的出口排出极低沸点的次级成分，即在第二压力脱水塔的塔底再沸器中的所谓的乙醛清除。此出口不是最佳的，因为次级成分的行为远未了解或在过程设计中未加考虑。