RU2137748C1

RU2137748C1 - Method of producing concentrated aqueous solution of monoethylene glycol

Info

Publication number: RU2137748C1
Application number: RU98120621/04A
Authority: RU
Inventors: Д.Х. Сафин; Х.В. Мустафин; В.А. Шепелин; Г.П. Ашихмин; Г.Ш. Гайфутдинов; А.И. Чебарева
Original assignee: Открытое акционерное общество "Нижнекамскнефтехим"
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 1999-09-20

Abstract

FIELD: industrial organic synthesis. SUBSTANCE: ethylene oxide is hydrated at its molar ratio to water from 1:2 to 1:8 by portionwise adding ethylene oxide to reaction mixture and controlling concentration of ethylene oxide within a range of 5.0-20.0 wt % at 90-140 C. Under these conditions, selectivity of process with respect to monoethylene glycol ranges from 70 to 84 mol % and resulting product is suitable for production of synthetic fibers. EFFECT: enabled production of concentrated aqueous solution of monoethylene glycol in the form of reaction mass suited to isolation of "optically transparent" product with high yield. 2 cl, 1 dwg, 1 tbl, 8 ex

Description

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения моноэтиленгликоля реакцией гидратации окиси этилена, широко используемого для производства синтетических волокон, пленок и различных охлаждающих жидкостей. The invention relates to an improved method for producing monoethylene glycol by hydration of ethylene oxide, which is widely used for the production of synthetic fibers, films, and various coolants.

В настоящее время на предприятиях химической промышленности моноэтиленгликоль в основном производится по технологии, основанной на реакции гидратации окиси этилена, и процесс гидратации окиси этилена может осуществляться некаталитически или с применением различных катализаторов. В процессе гидратации окиси этилена независимо от способа его осуществления получают водный раствор моноэтиленгликоля и тяжелых этиленгликолей и выделение целевого продукта из полученной реакционной массы проводят путем упаривания реакционной массы с последующей ректификацией моноэтиленгликоля. С учетом этих особенностей данной технологии получения моноэтиленгликоля для обеспечения конкурентоспособности получаемого продукта и снижения затрат на стадиях его выделения необходима реализация на практике технологий, обеспечивающих высокую селективность процесса гидратации окиси этилена по моноэтиленгликолю и позволяющих получать концентрированные водные растворы моноэтиленгликоля в виде реакционной массы процесса гидратации окиси этилена. Currently, in the chemical industry, monoethylene glycol is mainly produced using technology based on the hydration of ethylene oxide, and the hydration of ethylene oxide can be carried out non-catalytically or using various catalysts. In the process of hydration of ethylene oxide, regardless of the method of its implementation, an aqueous solution of monoethylene glycol and heavy ethylene glycols is obtained and the target product is isolated from the resulting reaction mass by evaporation of the reaction mass followed by rectification of monoethylene glycol. Given these features of this technology for the production of monoethylene glycol, to ensure the competitiveness of the obtained product and reduce costs at the stages of its separation, it is necessary to put into practice technologies that ensure high selectivity of the process of hydration of ethylene oxide with monoethylene glycol and allow obtaining concentrated aqueous solutions of monoethylene glycol as a reaction mass of the process of hydration of ethylene oxide .

На решение этих проблем направлены известные способы получения моноэтиленгликоля гидратацией окиси этилена в присутствии двуокиси углерода и гомогенных или гетерогенных катализаторов (SU 287916, C 07 C 31/20, оп. 03.12.70 и 2001901, C 07 C 29/10, оп. 30.10.93). По указанным способам процесс гидратации окиси этилена может проводиться при мольном соотношении окиси этилена и воды в пределах 1:1-8, давлении 6,0-100 ат, температуре 60-220^oC в присутствии диоксида углерода и гомогенного катализатора в виде галоидных солей аминов, щелочных металлов или гетерогенных катализаторов в виде анионитных смол в бикарбонатной форме, при указанных условиях селективность процесса гидратации окиси этилена по моноэтиленгликолю достигает 91-96 мол.%, и таким образом получают концентрированные до 60-70% водные растворы моноэтиленгликоля в виде реакционной массы гидратации.Known methods for producing monoethylene glycol by hydration of ethylene oxide in the presence of carbon dioxide and homogeneous or heterogeneous catalysts are directed toward solving these problems (SU 287916, C 07 C 31/20, op. 03.12.70 and 2001901, C 07 C 29/10, op. 30.10 .93). According to these methods, the process of hydration of ethylene oxide can be carried out at a molar ratio of ethylene oxide and water in the range of 1: 1-8, pressure 6.0-100 at, temperature 60-220 ^o C in the presence of carbon dioxide and a homogeneous catalyst in the form of halide salts of amines , alkali metals or heterogeneous catalysts in the form of anion exchange resins in bicarbonate form, under the indicated conditions, the selectivity of the process of hydration of ethylene oxide with monoethylene glycol reaches 91-96 mol.%, and thus monoete aqueous solutions concentrated to 60-70% are obtained glycol in the form of a reaction mass of hydration.

Несмотря на приведенные преимущества, указанные способы получения моноэтиленгликоля имеют и существенные недостатки: проведение процесса в присутствии диоксида углерода и анионитных смол приводит к накоплению в реакционной массе примесей продуктов разложения смол за счет местных перегревов в слое гетерогенного катализатора и этиленкарбоната - продукта взаимодействия окиси этилена и диоксида углерода, которые усложняют проблему выделения из реакционной массы "оптически прозрачного" моноэтиленгликоля; применение же гомогенных катализаторов в виде галоидных солей аминов и щелочных металлов усложняет процесс выделения целевого продукта из реакционной массы и приводит к накоплению на стадиях выделения различных примесей - продуктов превращения моноэтиленгликоля, также ухудшающих микропримесный состав целевого продукта. Практическую важность этих недостатков можно объяснить тем, что с началом широкого использования моноэтиленгликоля для производства синтетических волокон к качеству последнего предъявляются высокие требования и во все спецификации на данный продукт дополнительно включены такие показатели, как "содержание примесей" и "коэффициент светопропускания в УФ-области спектра в диапазоне 220-350 нм", причем последний показатель является наиболее труднодостигаемым на практике и сильно зависит от "примесной" чистоты, получаемой в результате процесса гидратации реакционной массы. Этими факторами можно объяснить тот факт, что промышленное производство моноэтиленгликоля обычно основано на некаталитическом процессе гидратации окиси этилена и обычно известные каталитические процессы, несмотря на наличие некоторых существенных преимуществ, не находят реализации на практике. Despite the above advantages, these methods for producing monoethylene glycol have significant disadvantages: carrying out the process in the presence of carbon dioxide and anionic resins leads to the accumulation of impurities of the decomposition products of the resins in the reaction mass due to local overheating in the layer of a heterogeneous catalyst and ethylene carbonate, a product of the interaction of ethylene oxide and dioxide carbon, which complicate the problem of separation from the reaction mass of "optically transparent" monoethylene glycol; the use of homogeneous catalysts in the form of halide salts of amines and alkali metals complicates the process of separation of the target product from the reaction mass and leads to the accumulation of various impurities at the stages of separation, the products of monoethylene glycol conversion, which also worsen the microimpurity composition of the target product. The practical importance of these shortcomings can be explained by the fact that with the beginning of the widespread use of monoethylene glycol for the production of synthetic fibers, high demands are placed on the quality of the latter and all specifications for this product additionally include indicators such as "impurity content" and "light transmission coefficient in the UV spectral region in the range 220-350 nm ", and the last indicator is the most difficult to achieve in practice and strongly depends on the" impurity "purity obtained as a result of the process CA hydration of the reaction mass. These factors can explain the fact that the industrial production of monoethylene glycol is usually based on a non-catalytic process of hydration of ethylene oxide and the generally known catalytic processes, despite the presence of some significant advantages, do not find practical implementation.

С точки зрения получения моноэтиленгликоля "волоконной чистоты" наиболее близким к предлагаемому является способ получения моноэтиленгликоля некаталитической реакцией гидратации окиси этилена при мольном соотношении окиси этилена и воды в пределах 1:10-15, температуре 140-180^oC, давлении 10-25 ат с последующим упариванием полученного разбавленного водного раствора этиленгликолей (обычно получают 15-20 %-ные растворы), обезвоживанием раствора гликолей в вакуумной колонне, выделением товарного моноэтиленгликоля ректификацией, отгонкой остаточного моноэтиленгликоля и возвратом этого потока в рецикл на стадию обезвоживания (Дымент О.Н. и др. Гликоли и др. производные окиси этилена и пропилена. - М.: Химия, 1976). По указанному способу селективность процесса гидратации окиси этилена по моноэтиленгликолю составляет 70-84 мол.% и получают разбавленную реакционную массу в виде 15-20%-ного водного раствора этиленгликолей. Особенностями данной технологии являются также необходимость предварительного приготовления реакционной шихты (смеси окиси этилена и воды в требуемом соотношении) до подачи в реактор, использование очищенных окиси этилена и воды, при соблюдении указанных условий уже на стадии гидратации окиси этилена получают "оптически прозрачную" реакционную массу и выделенный из нее целевой продукт - моноэтиленгликоль всегда соответствует требованиям ГОСТ 19710-83, в том числе по показателю "коэффициент светопропускания в ультрафиолетовой области спектра" при 220 нм имеет пропускание не менее 75%, при 275 нм - не менее 95%, при 350 нм - не менее 100%.From the point of view of obtaining "fiber purity" monoethylene glycol, the closest to the proposed one is a method for producing monoethylene glycol by a non-catalytic reaction of hydration of ethylene oxide at a molar ratio of ethylene oxide and water in the range 1: 10-15, temperature 140-180 ^o C, pressure 10-25 at s subsequent evaporation of the resulting diluted aqueous solution of ethylene glycols (usually 15-20% solutions are obtained), dehydration of the glycol solution in a vacuum column, isolation of commodity monoethylene glycol by distillation, distillation monoethylene glycol and returning this stream to recycling to the dehydration stage (Dyment ON, et al. Glycols and other derivatives of ethylene oxide and propylene. - M .: Chemistry, 1976). According to the specified method, the selectivity of the process of hydration of ethylene oxide on monoethylene glycol is 70-84 mol.% And get the diluted reaction mass in the form of a 15-20% aqueous solution of ethylene glycols. The features of this technology are also the need for preliminary preparation of the reaction mixture (a mixture of ethylene oxide and water in the required ratio) before being fed to the reactor, the use of purified ethylene oxide and water, subject to the above conditions, already at the stage of hydration of ethylene oxide receive an “optically transparent” reaction mass and the target product isolated from it - monoethylene glycol always meets the requirements of GOST 19710-83, including the indicator "light transmission coefficient in the ultraviolet region of ktra "at 220 nm has a transmittance of at least 75%, at 275 nm - not less than 95% at 350 nm - not less than 100%.

Недостатком данного способа получения моноэтиленгликоля является возможность обеспечения высокой селективности процесса лишь в условиях большого избытка воды по отношению к окиси этилена, получение при этом реакционной массы в виде разбавленных водных растворов моноэтиленгликоля, что, в свою очередь, приводит к усложнению технологии выделения целевого продукта из-за необходимости создания узла выпаривания разбавленных растворов этиленгликолей и соответственно увеличивает затраты на стадиях выделения целевого продукта. The disadvantage of this method of producing monoethylene glycol is the ability to ensure high selectivity of the process only in conditions of a large excess of water with respect to ethylene oxide, while obtaining the reaction mass in the form of dilute aqueous solutions of monoethylene glycol, which, in turn, complicates the technology for the isolation of the target product from for the need to create a site for the evaporation of dilute solutions of ethylene glycols and, accordingly, increases costs at the stages of isolation of the target product.

Задачей данного изобретения является получение концентрированного водного раствора моноэтиленгликоля в виде реакционной массы процесса некаталитической гидратации окиси этилена, пригодной для выделения из нее обезвоживанием и ректификацией "оптически прозрачного" моноэтиленгликоля при одновременном обеспечении высокого выхода целевого продукта в процессе гидратации окиси этилена. The objective of this invention is to obtain a concentrated aqueous solution of monoethylene glycol in the form of a reaction mass of the process of non-catalytic hydration of ethylene oxide, suitable for separation from it by dehydration and rectification of an “optically transparent” monoethylene glycol while ensuring a high yield of the target product in the process of hydration of ethylene oxide.

Поставленная задача решается тем, что процесс получения концентрированного водного раствора моноэтиленгликоля реакцией гидратации окиси этилена при мольном соотношении окиси этилена и воды в пределах 1:2-8 проводят в режиме дробной подачи окиси этилена в реакционную массу при постепенном изменении содержания окиси этилена в реакционной массе в пределах 5,0-20,0 мас. % и процесс ведут при температуре 90-140^oC.The problem is solved in that the process of obtaining a concentrated aqueous solution of monoethylene glycol by hydration of ethylene oxide with a molar ratio of ethylene oxide and water in the range of 1: 2-8 is carried out in the mode of fractional feeding of ethylene oxide into the reaction mass with a gradual change in the content of ethylene oxide in the reaction mass in the range of 5.0 to 20.0 wt. % and the process is carried out at a temperature of 90-140 ^o C.

Проведение процесса гидратации окиси этилена в режиме дробной подачи окиси этилена и в условиях постепенного изменения концентрации окиси этилена в реакционной массе позволяет обеспечивать высокую селективность процесса по моноэтиленгликолю при одновременном получении концентрированного водного раствора моноэтиленгликоля за счет проведения процесса при мольном соотношении воды и окиси этилена в пределах 1:2-8. Необходимость ведения процесса в указанных условиях в интервале температур 90-140^oC ограничена тем, что в указанном "мягком" температурном режиме обеспечиваются мягкие условия проведения процесса гидратации окиси этилена и при одновременном обеспечении высокого выхода моноэтиленгликоля, достигается высокая чистота реакционной массы по показателю "оптическая плотность в УФ-области спектра". При повышении же температуры выше 140^oC в условиях необходимости проведения процесса при мольном соотношении воды и окиси этилена в пределах 1:2-8 (условие малого избытка воды по отношению к окиси этилена) за счет протекания побочных реакций с участием окиси этилена по мере повышения температуры наблюдается постепенное ухудшение показателя "оптическая плотность в УФ-области спектра" реакционной массы, что, в свою очередь, приведет к невозможности выделения из указанной реакционной массы моноэтиленгликоля "волоконной" чистоты. Предлагаемый способ получения концентрированного водного раствори моноэтиленгликоля может осуществляться с использованием непрерывно и периодически работающих реакторов. Особенностью периодического способа его осуществления является возможность регулирования дробной подачи окиси этилена в реактор в режиме изменения концентрации окиси этилена в реакционной массе путем поддержания давления паров окиси этилена в реакторе в пределах 3,0-8,0 ат.The process of hydration of ethylene oxide in a fractional supply of ethylene oxide and under conditions of a gradual change in the concentration of ethylene oxide in the reaction mass allows for high selectivity of the process for monoethylene glycol while simultaneously obtaining a concentrated aqueous solution of monoethylene glycol due to the process with a molar ratio of water and ethylene oxide in the range of 1 : 2-8. The need to conduct the process under these conditions in the temperature range 90-140 ^o C is limited by the fact that in the specified "mild" temperature conditions are provided mild conditions for the hydration of ethylene oxide and while ensuring a high yield of monoethylene glycol, high purity of the reaction mass in terms of "optical UV density. " When the temperature rises above 140 ^o C under the conditions of the need to carry out the process with a molar ratio of water to ethylene oxide in the range of 1: 2-8 (the condition of a small excess of water with respect to ethylene oxide) due to the occurrence of side reactions involving ethylene oxide with increasing temperature, a gradual deterioration in the "optical density in the UV spectral region" of the reaction mass is observed, which, in turn, will lead to the inability to isolate "fiber" purity monoethylene glycol from the indicated reaction mass. The proposed method for producing a concentrated aqueous solution of monoethylene glycol can be carried out using continuously and periodically operating reactors. A feature of the periodic method of its implementation is the ability to control the fractional supply of ethylene oxide to the reactor in the mode of changing the concentration of ethylene oxide in the reaction mass by maintaining the vapor pressure of ethylene oxide in the reactor in the range of 3.0-8.0 at.

Оценку эффективности предложенного способа получения концентрированного водного раствора моноэтиленгликоля реакцией гидратации окиси этилена проводили в непрерывно работающей лабораторной установке (см. чертеж) и в реакторе периодического действия. Непрерывная лабораторная установка включает в себя последовательно работающий каскад трех реакторов гидратации 5, 7, 9, мерники для подачи в реактор окиси этилена 3, 6, 8, насос 2 для подачи воды в систему, сборник 1 для воды и сборник 11 для накопления получаемой реакционной массы, нагреватель реакционной шихты 4, холодильник 10. Также установка оборудована специальными охлаждаемыми пробоотборниками П1, П2, П3, П4 для постоянного контроля состава реакционной шихты на входе в реакторы-гидрататоры и определения состава реакционной массы. В ходе испытаний определение составов реакционной шихты в разных точках реакторного узла и получаемой реакционной массы гидратации, а также оценка качества выделяемого из реакционной массы чистого моноэтиленгликоля проводилась хроматографически с использованием детектора по теплопроводности, температура колонок 120^oC, испарителя 180^oC, использовалась металлическая колонка длиной 2 м, заполненная сорбентом - 5 мас.% полиэтиленгликоля ПЭГ-20000 на хроматоне фракции 0.16-0.25 мм.Evaluation of the effectiveness of the proposed method for producing a concentrated aqueous solution of monoethylene glycol by hydration of ethylene oxide was carried out in a continuously working laboratory unit (see drawing) and in a batch reactor. A continuous laboratory setup includes a cascade of three hydration reactors 5, 7, 9, a measuring device for feeding ethylene oxide 3, 6, 8, a pump 2 for supplying water to the system, a water collector 1 and a collection 11 for accumulating the resulting reaction masses, a reaction mixture charge heater 4, a refrigerator 10. The installation is also equipped with special cooled samplers П1, П2, П3, П4 to constantly monitor the composition of the reaction mixture at the inlet of the hydration reactors and determine the composition of the reaction mixture. During the tests, the composition of the reaction mixture at different points of the reactor assembly and the resulting hydration reaction mass were determined, as well as the quality of pure monoethylene glycol emitted from the reaction mass was evaluated chromatographically using a thermal conductivity detector, column temperature 120 ^° C, evaporator 180 ^° C, a metal column was used 2 m long, filled with sorbent - 5 wt.% PEG-20000 polyethylene glycol on a chromaton of 0.16-0.25 mm fraction.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1 (сравнительный). Процесс получения водного раствора моноэтиленгликоля проводят в непрерывной лабораторной установке и испытание ведут в режиме подачи окиси этилена на стадию приготовления шихты за один прием. Для этого предварительно в мерник 3 окиси этилена из баллона загружают 2,0 л окиси этилена, после чего в мернике создают давление 15,5 - 16,0 ат путем подачи азота из заводской сети. Всю систему установки заполняют водой и в системе создают давление 13,5 - 14,0 ат путем подачи азота в верхнюю часть реактора 9. После этого включают насос 2 и из сборника 1 в систему начинают подавать воду с расходом 270 г/час, в нагреватель 4 из термостата подают теплоноситель с температурой 160^oC. После выполнения этих операций на узел смешения из мерника 3 начинают подавать окись этилена с расходом 44 г/час. Регулирование расхода окиси этилена осуществляется игольчатым вентилем.Example 1 (comparative). The process of obtaining an aqueous solution of monoethylene glycol is carried out in a continuous laboratory setup and the test is conducted in the mode of feeding ethylene oxide to the stage of preparation of the mixture in one go. For this, 2.0 L of ethylene oxide is preloaded into the ethylene oxide measuring device 3 from a cylinder, after which a pressure of 15.5 - 16.0 atm is created in the measuring device by supplying nitrogen from the factory network. The entire installation system is filled with water and a pressure of 13.5 - 14.0 atm is created in the system by feeding nitrogen to the upper part of reactor 9. After this, the pump 2 is turned on and water is supplied from the collector 1 to the system at a flow rate of 270 g / h to the heater 4 from the thermostat serves a coolant with a temperature of 160 ^o C. After performing these operations on the mixing unit from the measuring unit 3 begin to supply ethylene oxide with a flow rate of 44 g / hour. The flow rate of ethylene oxide is controlled by a needle valve.

Приготовленная реакционная шихта поступает в нагреватель 4, где предварительно подогревается до 130^oC и далее последовательно поступает в реакторы-гидрататоры 5, 7, 9. Для поддержания постоянной температуры реакционной массы в ходе процесса в терморубашку всех трех реакторов подается теплоноситель с температурой 160^oC. Давление в реакторном узле регулируют в пределах 13,5 - 14,0 ат. Время пребывания реакционной массы в реакторах 5, 7, 9 составляет 2 часа. В ходе испытаний определяют состав следующих потоков: пробоотборник П1 (приготовленная реакционная шихта) - содержание окиси этилена составляет 14,0 -14,2 мас.%, т.е. мольное соотношение воды и окиси этилена поддерживается в интервале 1:15; пробоотборник П4 - в течение 3 часов после подачи окиси этилена на узел смешения наблюдается постепенное повышение содержания этиленгликолей в реакционной массе, по истечении которых наступает стабилизация состава и реакционная масса содержит следующие продукты: содержание моноэтиленгликоля - 16,6 мас.%, содержание диэтиленгликоля - 2,65 мас. %, триэтиленгликоля - 0,17 мас.%, содержание окиси этилена - 0,002 мас. %, остальное - вода. Данный режим испытывают в течение 10 часов, в результате чего в сборнике 11 собирают 3135 г реакционной массы следующего состава: содержание моноэтиленгликоля - 16,5 мас.%, содержание диэтиленгликоля - 2,71 мас. %, триэтиленгликоля - 0,16 мас.%, содержание окиси этилена - 0,001 мас. %, остальное - вода. Селективность процесса по моноэтиленгликолю составляет 83,6 мол.%. Далее 2000 г полученной реакционной массы подвергают фракционной разгонке на лабораторной ректификационной колонне эффективностью 30 т.т. Сначала проводят упаривание реакционной массы гидратации при давлении в кубе колонны 70 мм.рт.ст. до остаточного содержания воды в кубе колонны 0,08 мас.%, затем при давлении 40 мм.рт.ст. выделяют целевой продукт - моноэтиленгликоль, в результате этого выделено 305 г моноэтиленгликоля с содержанием основного вещества 99,9 мас.% и поглощением в УФ - области спектра при длинах волн 220 нм - 84%, 275 нм - 96%, 350 нм - 100%. II - режим испытаний: опыт продолжают в режиме изменения соотношения окиси этилена и воды (расход воды составляет 216 г/час, окиси этилена- 88 г/час). Содержание окиси этилена в реакционной шихте 28,9 мас.%. Мольное соотношение окиси этилена и воды 1: 6. Температура в реакторах 160^oC, давление 14,0 ат. В результате данного опыта в течение 10 часов в сборнике 11 накапливают 3040 г реакционной массы следующего состава: содержание моноэтиленгликоля - 27,0 мас.%, диэтиленгликоля - 9,06 мас.%, триэтиленгликоля - 2,63 мас.%, остаточное содержание окиси этилена - 0,002 мас.%, остальное - вода. Селективность процесса по моноэтиленгликолю составляет 66,3 мол.%. Ректификации подвергают 2000 г данной реакционной массы, в результате этого выделяют 510 г моноэтиленгликоля (содержание основного вещества 99,9 мас.%). Данный продукт имеет поглощение при длинах волн 220 нм - 67%, 275 нм - 86%, 350 нм - 98%.The prepared reaction mixture enters the heater 4, where it is preheated to 130 ^o C and then sequentially enters the hydration reactors 5, 7, 9. To maintain a constant temperature of the reaction mixture during the process, a heat carrier with a temperature of 160 ^o C is fed into the thermo jacket of all three reactors The pressure in the reactor unit is regulated within 13.5 to 14.0 at. The residence time of the reaction mass in reactors 5, 7, 9 is 2 hours. During the tests, the composition of the following flows is determined: sampler P1 (prepared reaction mixture) —the ethylene oxide content is 14.0 -14.2 wt.%, I.e. the molar ratio of water to ethylene oxide is maintained in the range of 1:15; Sampler P4 - a gradual increase in the content of ethylene glycols in the reaction mass is observed within 3 hours after feeding ethylene oxide to the mixing unit, after which stabilization of the composition occurs and the reaction mass contains the following products: monoethylene glycol content - 16.6 wt.%, diethylene glycol content - 2 , 65 wt. %, triethylene glycol - 0.17 wt.%, the content of ethylene oxide - 0.002 wt. %, the rest is water. This mode is tested for 10 hours, as a result of which 3135 g of the reaction mixture of the following composition is collected in collector 11: monoethylene glycol content - 16.5 wt.%, Diethylene glycol content - 2.71 wt. %, triethylene glycol - 0.16 wt.%, the content of ethylene oxide - 0.001 wt. %, the rest is water. The process selectivity for monoethylene glycol is 83.6 mol%. Then 2000 g of the obtained reaction mass is subjected to fractional distillation on a laboratory distillation column with an efficiency of 30 tons First, the reaction mass of hydration is evaporated at a pressure in the cube of the column of 70 mm Hg. to a residual water content in the cube of the column of 0.08 wt.%, then at a pressure of 40 mm Hg the target product is isolated - monoethylene glycol; as a result, 305 g of monoethylene glycol is isolated with a basic substance content of 99.9 wt.% and absorption in the UV region of the spectrum at wavelengths of 220 nm - 84%, 275 nm - 96%, 350 nm - 100% . II - test mode: the experiment is continued in the mode of changing the ratio of ethylene oxide and water (water consumption is 216 g / hour, ethylene oxide is 88 g / hour). The ethylene oxide content in the reaction mixture is 28.9 wt.%. The molar ratio of ethylene oxide and water is 1: 6. The temperature in the reactors is 160 ^o C, the pressure is 14.0 at. As a result of this experiment, 3040 g of reaction mass of the following composition was accumulated in collector 11 for 10 hours: monoethylene glycol content - 27.0 wt.%, Diethylene glycol - 9.06 wt.%, Triethylene glycol - 2.63 wt.%, Residual oxide content ethylene - 0.002 wt.%, the rest is water. The process selectivity for monoethylene glycol is 66.3 mol.%. 2000 g of this reaction mixture are subjected to rectification; as a result, 510 g of monoethylene glycol is isolated (99.9% by weight of the basic substance). This product has an absorption at wavelengths of 220 nm - 67%, 275 nm - 86%, 350 nm - 98%.

Пример 2. Процесс гидратации окиси этилена проводят в непрерывной лабораторной установке аналогично примеру 1. Особенностью данного опыта является дробная подача окиси этилена на стадию приготовления реакционной шихты. Для этого из сборника 1 насосом 2 вода подается на установку с расходом 200 г/час, из мерника 3 на узел смешения до реактора 5 окись этилена подается с расходом 48,0 г/час. В нагреватель 4 и в терморубашку реактора 5 подается теплоноситель с температурой 120^oC. Содержание окиси этилена в реакционной шихте (пробоотборник П1) составляет 19,3 мас.%. На выходе из реактора 5 в реакционную массу из мерника 6 подается вторая порция окиси этилена с расходом 32,8 г/час (в пробоотборнике П2 содержание окиси этилена в потоке составляет 11,8 мас.%). На входе в реактор 9 в реакционную массу из мерника 8 подается еще одна порция окиси этилена с расходом 17,0 г/час. Содержание окиси этилена в потоке (пробоотборник П3) составляет 5,8 мас.%. Процесс гидратации во всех реакторах проводят при температуре 120^oC и давлении 14,0 ат, при указанных расходах воды и окиси этилена мольное соотношение окиси этилена и воды составляет 1:5. В течение 10 часов непрерывной работы в сборнике 11 накапливают 2950 г реакционной массы следующего состава: содержание моноэтиленгликоля составляет 37,2 мас.%, диэтиленгликоля - 6,33 мас.%, триэтиленгликоля - 1,34 мас.%, остаточное содержание окиси этилена -0,002 мас.%, остальное - вода. Селективность процесса по моноэтиленгликолю составляет 80,4 мол. %. Ректификации в условиях примера 1 подвергают 2000 г полученной реакционной массы, в результате чего выделяют 725 г моноэтиленгликоля с содержанием основного вещества 99,9%. Данный продукт имеет поглощение при длинах волн 220 нм - 86%, 275 нм - 98%, 350 нм -100%.Example 2. The process of hydration of ethylene oxide is carried out in a continuous laboratory setup similarly to example 1. A feature of this experiment is the fractional supply of ethylene oxide to the stage of preparation of the reaction mixture. For this purpose, water is supplied from the collector 1 by pump 2 to the installation with a flow rate of 200 g / h, from measuring tank 3 to the mixing unit to reactor 5, ethylene oxide is supplied with a flow rate of 48.0 g / h. The heat carrier with a temperature of 120 ^o C. is supplied to the heater 4 and the thermal jacket of the reactor 5. The ethylene oxide content in the reaction mixture (sampler P1) is 19.3 wt.%. At the outlet of the reactor 5, a second portion of ethylene oxide with a flow rate of 32.8 g / h is fed into the reaction mass from the measuring unit 6 (in the sampler P2, the ethylene oxide content in the stream is 11.8 wt.%). At the inlet to the reactor 9, another portion of ethylene oxide with a flow rate of 17.0 g / h is fed into the reaction mass from the measuring unit 8. The ethylene oxide content in the stream (sampler P3) is 5.8 wt.%. The hydration process in all reactors is carried out at a temperature of 120 ^o C and a pressure of 14.0 at, at the indicated flow rates of water and ethylene oxide, the molar ratio of ethylene oxide and water is 1: 5. For 10 hours of continuous operation in the collection 11, 2950 g of the reaction mass of the following composition is accumulated: the content of monoethylene glycol is 37.2 wt.%, Diethylene glycol is 6.33 wt.%, Triethylene glycol is 1.34 wt.%, The residual content of ethylene oxide is 0.002 wt.%, The rest is water. The process selectivity for monoethylene glycol is 80.4 mol. % Rectification in the conditions of example 1 is subjected to 2000 g of the obtained reaction mass, resulting in the release of 725 g of monoethylene glycol with a basic substance content of 99.9%. This product has an absorption at wavelengths of 220 nm - 86%, 275 nm - 98%, 350 nm -100%.

Примеры 3-6. Процесс гидратации окиси этилена проводят в непрерывной установке аналогично примера 2. Полученные результаты представлены в таблице. Examples 3-6. The process of hydration of ethylene oxide is carried out in a continuous installation as in example 2. The results obtained are presented in the table.

Пример 7. Процесс гидратации окиси этилена проводят в металлическом реакторе периодического действия объемом 3,0 л, оборудованном герметичной мешалкой, терморубашкой и устройством для загрузки реагентов и выгрузки продуктов, специальным устройством для подачи в реактор окиси этилена из мерника и измерителем давления в реакторе. Для проведения опыта в реактор загружают 1530 г воды, после чего содержимое реактора тщательно продувают азотом и при работе перемешивающего устройства в терморубашку реактора подают теплоноситель, содержимое реактора нагревают до 120^oC и после этого в реактор из мерника подают 250 г окиси этилена (содержание окиси этилена в шихте при этом составляет 14,0 мас. %), после этого в реакторе давление поднимается до 7,5 ат. Реакцию гидратации окиси этилена проводят при перемешивании и температуре 120^oC, по мере израсходования окиси этилена давление понижается до 5,0 ат и далее в течение 1,0 часа при поддержании давления в пределах 4,5 - 5,0 ат в реактор постепенно из мерника еще подают 498 г окиси этилена. В указанном режиме ведения процесса гидратации содержание окиси этилена в жидкой фазе реакционной массы составляет в пределах 6,5 - 7,0 мас.%. После подачи вышеуказанного количества окиси этилена реакционную массу при перемешивании и температуре 120^oC выдерживают в течение 1,0 часа, в течение этого времени давление в реакторе снижается до 1,0 ат. Мольное соотношение окиси этилена и воды в данном опыте составляет 1:5. После охлаждения из реактора выгружают 2250 г реакционной массы следующего состава: остаточное содержание окиси этилена - 0,02 мас.%, содержание моноэтиленгликоля - 37,4 мас. %, диэтиленгликоля - 6,33 мас.%, триэтиленгликоля - 1,12 мас.%, остальное - вода. Селективность процесса по моноэтиленгликолю составляет 80,8 мол.%.Example 7. The process of hydration of ethylene oxide is carried out in a 3.0 liter batch metal reactor equipped with a sealed mixer, a thermo shirt and a device for loading reagents and unloading products, a special device for feeding ethylene oxide to the reactor from the measuring device and a pressure gauge in the reactor. To carry out the experiment, 1530 g of water are loaded into the reactor, after which the contents of the reactor are thoroughly purged with nitrogen and, when the mixing device is in operation, the coolant is fed into the reactor thermo-jacket, the contents of the reactor are heated to 120 ^° C and then 250 g of ethylene oxide are fed into the reactor (oxide content while ethylene in the charge is 14.0 wt.%), after which the pressure in the reactor rises to 7.5 at. The hydration reaction of ethylene oxide is carried out with stirring and a temperature of 120 ^o C, as the consumption of ethylene oxide, the pressure decreases to 5.0 bar and then for 1.0 hour while maintaining the pressure within 4.5 - 5.0 bar to the reactor gradually from 498 g of ethylene oxide are still measured. In the specified mode of conducting the hydration process, the content of ethylene oxide in the liquid phase of the reaction mass is in the range of 6.5 - 7.0 wt.%. After feeding the above amount of ethylene oxide, the reaction mass is kept for 1.0 hour with stirring and a temperature of 120 ^o C, during which time the pressure in the reactor decreases to 1.0 at. The molar ratio of ethylene oxide and water in this experiment is 1: 5. After cooling, 2250 g of the reaction mixture of the following composition is discharged from the reactor: the residual content of ethylene oxide is 0.02 wt.%, The content of monoethylene glycol is 37.4 wt. %, diethylene glycol - 6.33 wt.%, triethylene glycol - 1.12 wt.%, the rest is water. The process selectivity for monoethylene glycol is 80.8 mol.%.

Аналогично примеру 1 2000 г полученной реакционной массы подвергают ректификации, в результате чего выделено 720 г моноэтиленгликоля с содержанием основного вещества 99,9 мас.% и поглощением при длинах волн 220 нм - 87%, 275 нм - 97%, 350 нм - 100%. Analogously to example 1, 2000 g of the obtained reaction mass are subjected to rectification, resulting in the isolation of 720 g of monoethylene glycol with a basic substance content of 99.9 wt.% And absorption at wavelengths of 220 nm - 87%, 275 nm - 97%, 350 nm - 100% .

Пример 8. Процесс гидратации окиси этилена проводят аналогично примеру 7 в периодическом реакторе. В реактор загружают 1800 г воды, после продувки реактора азотом и прогрева содержимого реактора до 140^oC из мерника в реактор подают 250 г окиси этилена, при этом давление в реакторе составляет 8,0 ат. Процесс гидратации окиси этилена проводят при температуре 140^oC и при перемешивании реакционной массы, через 15 мин после подачи окиси этилена в реактор давление в реакторе снижается до 4,5 ат, далее, при поддержании давления в реакторе в пределах 4,0 - 5,0 ат, в реактор в течение 1,0 часа постепенно подают еще 300 г окиси этилена. Реакционную массу выдерживают в течение 1,0 часа при температуре 140^oC и при этом давление в реакторе снижается до 1,5 ат. В данном опыте мольное соотношение окиси этилена и воды составляет 1: 8. После охлаждения из реактора выгружают 2330 г реакционной массы следующего состава: остаточное содержание окиси этилена - 0,003 мас.%, моноэтиленгликоля - 27,7 мас.%, диэтиленгликоля - 3,94 мас.%, триэтиленгликоля - 0,53 мас.%, остальное - вода. Селективность процесса гидратации по моноэтиленгликолю составляет 84,0 мол.%. В результате ректификации 2000 г полученной реакционной массы выделено 540 г моноэтиленгликоля с содержанием основного вещества 99,9 и поглощением при длинах волн 220 нм - 89%, 275 нм - 98%, 350 нм - 100%.Example 8. The process of hydration of ethylene oxide is carried out analogously to example 7 in a batch reactor. 1800 g of water are charged into the reactor, after purging the reactor with nitrogen and heating the contents of the reactor to 140 ^° C., 250 g of ethylene oxide are fed from the measuring device to the reactor, while the pressure in the reactor is 8.0 at. The process of hydration of ethylene oxide is carried out at a temperature of 140 ^o C and with stirring of the reaction mass, 15 minutes after the supply of ethylene oxide to the reactor, the pressure in the reactor decreases to 4.5 atm, then, while maintaining the pressure in the reactor in the range of 4.0 - 5, 0 at, another 300 g of ethylene oxide are gradually fed into the reactor over 1.0 hour. The reaction mass is kept for 1.0 hour at a temperature of 140 ^o C and the pressure in the reactor is reduced to 1.5 at. In this experiment, the molar ratio of ethylene oxide to water is 1: 8. After cooling, 2330 g of reaction mixture of the following composition is discharged from the reactor: the residual content of ethylene oxide is 0.003 wt.%, Monoethylene glycol is 27.7 wt.%, Diethylene glycol is 3.94 wt.%, triethylene glycol - 0.53 wt.%, the rest is water. The selectivity of the hydration process for monoethylene glycol is 84.0 mol.%. As a result of rectification of 2000 g of the resulting reaction mass, 540 g of monoethylene glycol was isolated with a basic substance content of 99.9 and absorption at wavelengths of 220 nm — 89%, 275 nm — 98%, 350 nm — 100%.

Анализ полученных результатов показывает, что проведение процесса гидратации окиси этилена в режиме прочной дозировки окиси этилена в реакционную массу при постепенном изменении концентрации окиси этилена в шихте в пределах 5,0-20,0 мас.% и в температурном диапазоне 90-140^oC позволяет получать концентрированные до 30-40 мас.% водные растворы моноэтиленгликоля в виде реакционной массы гидратации окиси этилена. При проведении процесса гидратации по указанному способу при общем мольном соотношении окиси этилена и воды в пределах 1:2-8 селективность процесса по моноэтиленгликолю составляет на уровне 70-84 мол.%, и получаемая при этом реакционная масса и выделяемый из нее целевой продукт имеют высокую чистоту в УФ-области спектра. Верхний предел температуры ведения процесса ограничен тем, что повышение ее выше 140^oC приводит к образованию в реакционной массе побочных продуктов, появление которых ухудшает качество целевого продукта по показателю "поглощение в УФ-области спектра", о чем свидетельствует сравнение результатов испытаний по примерам 2 и 4.An analysis of the results shows that the process of hydration of ethylene oxide in the mode of a solid dosage of ethylene oxide in the reaction mass with a gradual change in the concentration of ethylene oxide in the mixture in the range of 5.0-20.0 wt.% And in the temperature range of 90-140 ^o C allows to obtain concentrated to 30-40 wt.% aqueous solutions of monoethylene glycol in the form of a reaction mass of hydration of ethylene oxide. When carrying out the hydration process according to the specified method with a total molar ratio of ethylene oxide and water in the range of 1: 2-8, the selectivity of the process for monoethylene glycol is 70-84 mol%, and the resulting reaction mass and the target product isolated from it have a high UV purity. The upper limit of the temperature of the process is limited by the fact that its increase above 140 ^o C leads to the formation in the reaction mass of by-products, the appearance of which affects the quality of the target product in terms of "absorption in the UV region of the spectrum", as evidenced by a comparison of the test results in examples 2 and 4.

Claims

1. The method of obtaining a concentrated aqueous solution of monoethylene glycol by hydration of ethylene oxide at elevated temperature and pressure, characterized in that the hydration reaction is carried out at a molar ratio of ethylene oxide to water of 1: 2-8 in a fractional supply of ethylene oxide to the reaction mass when the oxide content is changed ethylene in the range of 5.0 - 20.0 wt.% and the process is carried out at a temperature of 90 - 140 ^o C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the process is carried out in a batch reactor and the supply of ethylene oxide to the reactor is controlled by maintaining the pressure in the reactor within the range of 3.08 - 8.0 at.