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溶剂对于环氧乙烷催化水合乙二醇的影响研究

作　者: 赵宇培
导　师: 姚虎卿；刘定华
学　校: 南京工业大学
专　业: 工业催化
关键词: 乙二醇丙三醇溶剂催化水合低水比
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

环氧乙烷直接水合工艺是当今合成乙二醇的主要方法,由于该工艺为了保证乙二醇的产率,采用了较高的水和环氧乙烷摩尔比(水比),导致需要用大量的能量蒸发产品中85%(wt)以上的水分,造成实际生产中流程长、设备大、能耗高等缺点,直接影响了乙二醇的生产成本,而催化水合法能够保证乙二醇的高转化率和选择性,因而成为当前研究的热点。本文是在前人研究的基础上,对添加溶剂条件下催化水合乙二醇工艺进行了研究。首先选择新的溶剂丙三醇,同原有乙二醇溶剂的催化剂溶解能力进行比较,然后利用正交实验,对水比、催化剂含量、溶剂含量三者的关系进行了分析,寻找出影响乙二醇选择性的重要因素;在此基础上,对低水比为1～4:1下的催化水合乙二醇过程进行了深入的研究,分别探讨了水比、催化剂含量、溶剂含量在低水比条件下的影响,得到了低水比催化水合乙二醇工艺的优化条件;最后通过与目前工业化直接水合工艺、美国壳牌工业目前工业推广的催化水合工艺(shell-ω工艺)、不含丙三醇溶剂催化水合工艺的比较,着重考察了添加丙三醇溶剂的能耗和催化效果。本文的研究表明,采用丙三醇替代乙二醇作为催化水合工艺中循环催化剂的载体,可以在保证乙二醇高产率的同时,减少溶剂循环量,降低能耗,而且进一步完善了原乙二醇作为溶剂的催化水合乙二醇工艺,主要内容包括:(1)根据催化水合工艺的特点和所使用NY催化剂的性质,建立了实验装置和分析方法,并选择丙三醇作为主要考察的溶剂。(2)在考察丙三醇和乙二醇溶解性能的同时,建立正交体系,分析了常规条件下水比、催化剂含量、溶剂含量三者的关系。结果表明:水比和催化剂含量是催化水合体系的主要影响因素,但是丙三醇作为溶剂的增加也对体系的具有一定影响,而乙二醇的增加对反应不利。(3)为了进一步降低水比,提高乙二醇催化水合工艺的经济效益,考察了低水比条件下的水比、催化剂含量、溶剂含量三者的关系,优选低水比1.5～4.0条件,反应条件为EG/总质量<30%,催化剂含量

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摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章文献综述  10-23
  1.1 引言  10-11
  1.2 乙二醇的主要合成工艺  11-19
    1.2.1 乙烯直接水合法  11-12
    1.2.2 环氧乙烷水合法  12-15
    1.2.3 碳酸乙烯酯(EC)法  15-16
    1.2.4 合成气直接合成法  16-17
    1.2.5 甲醇甲醛合成法  17-18
    1.2.6 草酸酯合成法  18-19
  1.3 乙二醇市场现状与技术进展趋势  19-22
    1.3.1 乙二醇市场供需分析  19-20
    1.3.2 市场预期  20
    1.3.3 乙二醇技术进展  20-22
  1.4 论文研究的内容和目标  22-23
第二章实验装置与分析方法  23-29
  2.1 实验仪器和试剂  23-24
  2.2 实验装置和实验方法  24-26
    2.2.1 溶解度实验装置与实验步骤  24-25
    2.2.2 均相催化水合实验装置与实验步骤  25-26
  2.3 实验分析方法  26-29
    2.3.1 色谱标定和效果评价  26-27
    2.3.2 质量校正因子的测定  27-28
    2.3.3 实验评价  28-29
第三章添加溶剂对于环氧乙烷催化水合乙二醇的影响  29-45
  3.1 溶剂效果的初步评价  29-35
    3.1.1 溶解度的比较  29-30
    3.1.2 正交实验设计  30-31
    3.1.3 EG 作为溶剂时正交实验分析  31-33
    3.1.4 NS 作为溶剂时正交实验分析  33-35
  3.2 低水比条件下添加溶剂的影响  35-37
    3.2.1 改变EG 添加量条件下催化水合的研究  35-36
    3.2.2 改变EG 添加量条件下催化水合的研究  36
    3.2.3 添加NS 和EG 催化水合效果的比较  36-37
  3.3 NS 作为溶剂时催化剂含量对选择性的影响  37-38
  3.4 NS 作为溶剂时水比对选择性的影响  38-39
  3.5 低水比优选条件下的选择性  39-40
  3.6 低水比条件下NS 混有EG 和DEG 时的实验结果  40-43
  3.7 本章小节  43-45
第四章工艺流程的模拟计算与比较  45-53
  4.1 工业生产乙二醇流程的说明和模拟  45-46
  4.2 催化水合乙二醇工艺中试流程的说明  46-47
  4.3 中试催化水合工艺与现有工业流程的参数比较  47-48
  4.4 采用EG 和采用NS 循环的催化水合工艺比较  48-50
  4.5 含NS 催化水合工艺与shell-ω工艺的比较  50-51
  4.6 本章小结  51-53
第五章结论与展望  53-56
参考文献  56-60
附录  60-70
成果  70-71
致谢  71

溶剂对于环氧乙烷催化水合乙二醇的影响研究

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