乙二醇合成技術(shù)研究進(jìn)展

摘 要：乙二醇是一種非常重要的有機(jī)化工原料，它在我國的化工產(chǎn)業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用，但是乙二醇是一種化學(xué)合成物，并不是天然的，所以要想利用乙二醇，必須要首先要對其進(jìn)行合成。經(jīng)過多年的研究，我國在乙二醇合成技術(shù)方面已經(jīng)取得了一定的成就，當(dāng)前已經(jīng)可以通過多種技術(shù)來對乙二醇進(jìn)行合成，比如說氯乙醇法、環(huán)氧乙烷水合法和甲醛法等。本文就乙二醇的合成技術(shù)及其發(fā)展趨勢進(jìn)行了一定的研究。

關(guān)鍵詞：乙二醇；合成技術(shù)；研究進(jìn)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.020

0 前言

乙二醇又被稱為甘醇，它的分子式為HOCH2CH2OH，它屬于脂肪族二元醇，在工業(yè)中有著非常廣泛的用途，乙二醇可以用來作為汽車防凍劑、潤滑劑和涂料等，正是由于它的使用范圍非常廣泛，所以其合成技術(shù)也引起了人們的重視，如果能夠高效地合成乙二醇，將大大地提高乙二醇的生產(chǎn)效率，所以對其合成技術(shù)進(jìn)行研究是非常有必要的。

1 催化水合法合成乙二醇

催化水合法主要可以分為兩類：第一類是均相催化水合法；第二類是非均相催化水合法。催化水合法的技術(shù)關(guān)鍵就在于對新的水合催化劑的開發(fā)，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的直接水合法中，水和環(huán)氧乙烷的摩爾比往往較高，這對于乙二醇的合成是極為不利的，而改善了水合催化劑之后，可以使得水和環(huán)氧乙烷的摩爾比得到有效的降低，從而提高乙二醇的選擇性。當(dāng)前應(yīng)用得較為廣泛的兩種水合催化劑是鉬酸鹽復(fù)合催化劑和負(fù)載于離子交換樹脂上的陰離子催化劑，通過對這兩種催化劑的使用可以有效地提高乙二醇選擇性，在一定的摩爾比條件下可以使得乙二醇選擇性達(dá)到96%以上。隨著科研人員對于乙二醇合成技術(shù)研究的不斷深入，越來越多的新型的催化劑不斷地被開發(fā)了出來，而且許多新型的催化劑能夠在摩爾比較低的條件下使得乙二醇選擇性得到明顯的提高，甚至使其接近與100%。催化水合法是當(dāng)前應(yīng)用得較為普遍的一種乙二醇合成方法，利用催化水合法的關(guān)鍵就在于水合催化劑，水合催化劑的質(zhì)量直接影響著乙二醇的合成效率和質(zhì)量。

2 以合成氣為原料生產(chǎn)乙二醇

近些年來，由于全球的石油資源日益枯竭，傳統(tǒng)的依賴于石油資源生產(chǎn)乙二醇的方式已經(jīng)受到了一定的限制，因此研究人員開始對煤和天然氣進(jìn)行研究，以期能夠以煤和天然氣作為初級原料來進(jìn)行乙二醇的生產(chǎn)，當(dāng)前已經(jīng)取得了一定的成就，目前利用煤和天然氣來進(jìn)行乙二醇合成的方法主要有氧化偶聯(lián)法、甲醇二聚法和甲醛電化加氫二聚法等。

（1）氧化偶聯(lián)法。氧化偶聯(lián)法是由日本的宇部興產(chǎn)所開發(fā)出來的，利用該方法來進(jìn)行乙二醇的生產(chǎn)，首先需要將一氧化碳和亞硝酸甲酯或者丁酯置于80～150攝氏度的環(huán)境之中，同時環(huán)境的氣壓應(yīng)該保持在0.5MPa以下，然后再利用氧化鋁為載體的鈀催化劑，使其進(jìn)行氣相反應(yīng)，然后生成草酸二脂，在生成了草酸二脂之后，再使用銅鉻系催化劑在3.0MPa和225℃的氣相條件下加入氫，然后生成乙二醇，利用這種方式生成的乙二醇，其選擇性可以達(dá)到95%，而且利用這種方式所產(chǎn)生的副產(chǎn)物還可以循環(huán)加以使用。目前這種方式已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，得到了廣泛的應(yīng)用。

（2）甲醇二聚法。甲醇二聚法也是一種常用的合成氣法，甲醇二聚合成乙二醇一般都是通過自由基的反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，甲醇二聚法在存在引發(fā)劑的條件下可以使得甲醇生成·CH2OH自由基，在生成了自由基之后，兩個自由基往往就會終止然后產(chǎn)生乙二醇。由于甲醇的價格較為便宜而且也較為容易獲得，所以這種方法的應(yīng)用也較為廣泛，而且其成本也相對較低，因此甲醇二聚法也是一種較為可行的乙二醇合成方法。

（3）甲醛電化加氫二聚法。甲醛電化加氫二聚法往往是采用NaCl作為其電解質(zhì)的載體，然后利用石墨電極非分隔式電解槽對甲醛進(jìn)行電化，在電化的過程中加入氫，但是電解槽的溫度應(yīng)該保持在60～70℃之間，電流的密度應(yīng)該保持在2～3kA·m-2之間，在這種條件之下，一般乙二醇的收率可以達(dá)到80%以上。利用甲醛電解的方法來進(jìn)行乙二醇的合成，乙二醇選擇性和收率都較高，而且其工藝也較為簡單，反應(yīng)也較為緩和，所產(chǎn)生的廢氣等也較為容易處理，但是其缺陷就在于耗電量較大。

3 碳酸乙烯脂法合成乙二醇

（1）碳酸乙烯酯水解法。碳酸乙烯酯水解法的本質(zhì)就是利用二氧化碳和環(huán)氧乙烷來生成碳酸乙烯酯，其反應(yīng)的方程式如下：

（CH2）2O+CO2→（CH2O）2CO

在生成了碳酸乙烯酯之后，然后再將碳酸乙烯酯進(jìn)行水解，水解之后就可以得到乙二醇，其反應(yīng)的方程式如下：

（CH2）2CO+H2O→HOCH2CH2OH

由于在合成的過程中還需要利用到環(huán)氧乙烷，一般情況下，制備環(huán)氧乙烷的方法都是通過乙烯，將乙烯氧化之后就可以得到環(huán)氧乙烷，在制得環(huán)氧乙烷之后，再采用含有乙二醇和乙基纖維素的水溶液對其進(jìn)行吸收，通過碳酸乙烯酯水解法所得到的乙二醇的收率可以達(dá)到99%以上。

（2）乙二醇和碳酸二甲酯聯(lián)產(chǎn)法。除了碳酸乙烯酯水解法之外，還可以利用乙二醇和碳酸二甲酯聯(lián)產(chǎn)法來進(jìn)行乙二醇的合成，乙二醇和碳酸二甲酯聯(lián)產(chǎn)法一般需要分成兩步來進(jìn)行：第一步是在催化劑的作用下使得環(huán)氧乙烷和二氧化碳來合成碳酸乙烯酯，其方程式與碳酸乙烯酯水解法一樣；第二步是利用甲醇和碳酸乙烯酯來進(jìn)行反應(yīng)生成乙二醇和碳酸二甲酯，其反應(yīng)方程式如下：

（CH2）2CO+CH3OH→HOCH2CH2OH+（CH3O）2CO

利用乙二醇和碳酸二甲酯聯(lián)產(chǎn)法可以使得原子的利用率達(dá)到100%，因此不會造成浪費(fèi)，而且還可以生成碳酸二甲酯。

4 結(jié)語

乙二醇有著許多的工業(yè)用途，所以對其合成技術(shù)進(jìn)行研究是非常有必要的，上文中提到的幾種方式是當(dāng)前應(yīng)用得較為廣泛的乙二醇合成技術(shù)，相信隨著研究的不斷深入，更多高效的合成方式也將被開發(fā)出來，從而使得乙二醇的合成效率更高，同時還能夠盡可能地減少對環(huán)境的污染。

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作者簡介：劉超（1994-），男，湖南岳陽人，學(xué)生。