CN105367387A - 一种利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法 - Google Patents

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傅骏
姜乃萌
任德章
宋志远
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Abstract

本发明公开了一种利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，所述方法包括如下步骤：在水热反应器中加入碳酸亚乙基酯水溶液；排除所述水热反应器中的空气并密封；碳酸亚乙基酯水溶液发生水热反应，即得乙二醇。本方法能够高效、高选择性地合成乙二醇。本方法使用碳酸亚乙基酯作为生产原料，无需制备复杂的催化剂、无需外加氢气、以水为反应溶剂，在高温水作用下直接转化产乙二醇，转化率高、对环境无污染，操作简单、有利于工业化生产。产物乙二醇是一种重要的化工中间体和溶剂，被广泛用于防冻剂，液体洗涤剂，可生物降解的聚酯纤维，化妆品，药品，炸药，和增塑剂等等。

Description

一种利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法
技术领域
本发明属于能源化工技术领域，具体涉及一种利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法。
背景技术
自20世纪30年代以来，人类使用化石燃料排放了大量的CO2等温室气体，大气中CO2浓度持续增高的问题引起了各国政府的高度重视，如何限制CO2的过量排放已成为各国可持续发展的首要问题。因此高效转化CO2产有用化学品的技术受到世界各国的关注。目前在不同发展阶段已经产生了一些很好的技术成果，如在其它化学物质直接或间接参与下利用CO2制备多功能复合金属氢氧化物、长效碳酸氢铵、乙二醇和甲烷的技术已经进入工业化生产阶段。
目前国内外广泛应用的乙二醇工业上合成方法主要是通过环氧乙烷经催化水合法制得，该工艺主要有后续设备(蒸发、精馏)流程长或反应条件苛刻、能耗高、乙二醇收率低等缺点。因此，开发新型绿色高效的合成方法势在必行。本发明使用的原料碳酸亚乙基酯可由环氧乙烷和CO2合成得到，然后水热条件下直接转化生成乙二醇，间接利用了CO2，并在一定程度上缓解温室效应。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，是一种新型的高效简便的利用碳酸亚乙基酯制备高附加值的乙二醇的方法。该方法转化效率高，产物选择性好，无需使用复杂难制备的贵金属催化剂，操作简单，使用水作溶剂，对环境污染小，能耗低，有利于工业化生产。产物乙二醇是一种重要的化工中间体和溶剂，被广泛用于防冻剂，液体洗涤剂，可生物降解的聚酯纤维，化妆品，药品，炸药，和增塑剂等等。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明涉及一种利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，所述方法为碳酸亚乙基酯水溶液在水热反应器中发生水热反应即得乙二醇。
优选地，所述方法包括如下步骤：
A、在水热反应器中加入碳酸亚乙基酯水溶液；
B、排除所述水热反应器中的空气并密封；
C、碳酸亚乙基酯水溶液发生水热反应，即得乙二醇；
优选地，步骤A中，碳酸亚乙基酯水溶液的浓度为5～30g/L；
所述碳酸亚乙基酯水溶液在水热反应器中的填充率为10～40％。
优选地，步骤B中，所述排除所述水热反应器中的空气的方式具体为通入惰性气体；
进一步地所述惰性气体为氮气。
优选地，步骤C中，所述水热反应的条件为150～300℃温度条件下反应30～210min；
进一步地，所述水热反应的条件为250℃温度条件下反应120min；
优选地，所述水热反应条件的控制手段具体为将所述水热反应器置于烘箱中。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明使用高温高压水作反应溶剂。与普通水相比，高温高压水的介电常数降低，分子间的氢键减弱，等温可压缩性提高，离子常数(Kw)比常温水几乎增加了1000倍。利用高温高压水的这些特性，在水热条件下直接将碳酸亚乙基酯转化成为乙二醇这种高附加值有机物，实现高效低耗转化有机资源。
(2)本发明无需额外通入高纯氢气，极大地降低了反应能耗，且更加绿色环保，对环境污染小；
(3)本发明无需催化剂及金属还原剂，降低了反应成本，且更加绿色环保；
(4)无需添加酸、碱；
(5)本发明乙二醇产率可达99％，选择性好，反应副产物少。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为实施例1的产物的GC/MS谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明方法的反应方程式如下：
实施例1
本实施例涉及一种水热直接转化乳酸制备乙二醇的方法，所述方法包括如下步骤：
预先根据填充率与所需碳酸亚乙基酯0.75mg计算好所需的碳酸亚乙基酯水溶液浓度，碳酸亚乙基酯(10g/L)装入Teflon内衬的水热反应器中，反应器填充率为25％；
向反应器中充入氮气排除空气的干扰后密封；
将反应器放入烘箱中使其反应温度为250℃，反应时间120min；
反应后取出混合物即可得乙二醇。
将反应后对产物用GC/MS进行分析，GC/MS分析表明乙二醇为主要产物，产率最高可达99％，具体见图1。
工业应用上按需求采用合适的水热反应器，可以控制反应温度为150～300℃，填充率在10～40％，碳酸亚乙基酯水溶液的浓度为5～30g/L，反应30～210min。通过此反应，可将碳酸亚乙基酯大量转化为乙二醇，操作简便易行且选择性好。
实施例2
本实施例涉及一种水热直接转化碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，所述方法包括如下步骤：
预先根据填充率与所需碳酸亚乙基酯0.75mg计算好所需的碳酸亚乙基酯水溶液浓度，碳酸亚乙基酯(10g/L)装入Teflon内衬的水热反应器中，反应器填充率为25％；
向反应器中充入氮气排除空气的干扰后密封；
将反应器放入烘箱中使其反应温度为250℃，反应时间150min；
反应后取出混合物即可得乙二醇。
将反应后对产物用GC/MS进行分析，GC/MS分析表明乙二醇为主要产物，产率最高可达95.6％。
工业应用上按需求采用合适的水热反应器，可以控制反应温度为150～300℃，填充率在10～40％，碳酸亚乙基酯水溶液的浓度为5～30g/L，反应30～210min。通过此反应，可将碳酸亚乙基酯大量转化为乙二醇，操作简便易行且选择性好。
实施例3
本实施例涉及一种水热直接转化碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，所述方法包括如下步骤：
预先根据填充率与所需碳酸亚乙基酯0.75mg计算好所需的碳酸亚乙基酯水溶液浓度，碳酸亚乙基酯(10g/L)装入Teflon内衬的水热反应器中，反应器填充率为15％；
向反应器中充入氮气排除空气的干扰后密封；
将反应器放入烘箱中使其反应温度为250℃，反应时间150min；
反应后取出混合物即可得乙二醇。
将反应后对产物用GC/MS进行分析，GC/MS分析表明乙二醇为主要产物，产率最高可达93％。
工业应用上按需求采用合适的水热反应器，可以控制反应温度为150～300℃，填充率在10～40％，碳酸亚乙基酯水溶液的浓度为5～30g/L，反应30～210min。通过此反应，可将碳酸亚乙基酯大量转化为乙二醇，操作简便易行且选择性好。
实施例4
本实施例涉及一种水热直接转化碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，所述方法包括如下步骤：
预先根据填充率与所需碳酸亚乙基酯0.75mg计算好所需的碳酸亚乙基酯水溶液浓度，碳酸亚乙基酯(10g/L)装入Teflon内衬的水热反应器中，反应器填充率为25％；
向反应器中充入氮气排除空气的干扰后密封；
将反应器放入烘箱中使其反应温度为200℃，反应时间150min；
反应后取出混合物即可得乙二醇。
将反应后对产物用GC/MS进行分析，GC/MS分析表明乙二醇为主要产物，产率最高可达94.8％。
工业应用上按需求采用合适的水热反应器，可以控制反应温度为150～300℃，填充率在10～40％，碳酸亚乙基酯水溶液的浓度为5～30g/L，反应30～210min。通过此反应，可将碳酸亚乙基酯大量转化为乙二醇，操作简便易行且选择性好。
对比例1
本对比例是实施例1的对比例，对比之处仅在于，反应温度为100℃；具体步骤如下：
预先根据填充率与所需碳酸亚乙基酯0.75mg计算好所需的碳酸亚乙基酯水溶液浓度，碳酸亚乙基酯(10g/L)装入Teflon内衬的水热反应器中，反应器填充率为25％；
向反应器中充入氮气排除空气的干扰后密封；
将反应器放入烘箱中使其反应温度为100℃，反应时间120min；
反应后取出混合物即可得乙二醇。
将反应后对产物用GC/MS进行分析，GC/MS分析表明乙二醇产率仅为8.9％。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，其特征在于，碳酸亚乙基酯水溶液在水热反应器中发生水热反应即得乙二醇。
2.根据权利要求1所述的利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
A、在水热反应器中加入碳酸亚乙基酯水溶液；
B、排除所述水热反应器中的空气并密封；
C、碳酸亚乙基酯水溶液发生水热反应，即得乙二醇。
3.根据权利要求1或2所述的利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述碳酸亚乙基酯水溶液的浓度为5～30g/L。
4.根据权利要求3所述的利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述碳酸亚乙基酯水溶液的浓度为10g/L。
5.根据权利要求1或2所述的利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述碳酸亚乙基酯水溶液在水热反应器中的填充率为10～40％。
6.根据权利要求2所述的利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述排除所述水热反应器中的空气的方式具体为通入惰性气体。
7.根据权利要求6所述的利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气。
8.根据权利要求1或2所述的利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述水热反应的条件为150～300℃温度条件下反应30～210min。
9.根据权利要求8所述的利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，其特征在于，所述水热反应的条件为250℃温度条件下反应120min。
10.根据权利要求8或9所述的利用碳酸亚乙基酯制备乙二醇的方法，其特征在于，，所述水热反应条件的控制手段具体为将所述水热反应器置于烘箱中。
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李应成等: "碳酸亚乙酯法合成乙二醇研究进展", 《工业催化》 *

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