一種乙烯一步法制備乙二醇單甲醚的方法技術

本發明專利技術提供了一種乙烯一步法制備乙二醇單甲醚的方法，該方法包括：在氧化反應條件下，將乙烯、甲醇、過氧化氫與含有鈦硅分子篩的催化劑接觸。本發明專利技術的方法可以直接以乙烯、甲醇及過氧化氫為原料，在含有鈦硅分子篩的催化劑的催化作用下直接制備得到乙二醇單甲醚，并且乙烯的轉化率高、目標產物乙二醇單甲醚的選擇性高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
乙二醇單甲醚主要用作油脂、硝化纖維素、合成樹脂、醇溶性染料和乙基纖維素的溶劑，涂料工業用作清漆快干劑和涂層稀釋劑，印染工業用作滲透劑和勻染劑，燃料工業用作添加劑，紡織工業用于染色助劑，以及可作為有機合成中間體。目前，乙二醇單甲醚主要由甲醇與環氧乙烷反應制得。而環氧乙烷又需要通過其它技術進行合成(如研究較多的乙烯氯醇法和銀催化環氧化法)，因此這無疑使得整套工藝過程較為復雜，并且成本較高，因此，能夠在現有技術的基礎上開發一種能夠由乙烯與甲醇反應直接合成乙二醇單甲醚的方法將具有非常重要的研究意義。
技術實現思路
本專利技術的目的是在現有技術的基礎上提供一種環境友好、制備過程簡單的乙烯一步法制備乙二醇單甲醚的方法。本專利技術的專利技術人在長期研究鈦硅分子篩/H2O2體系內的乙烯氧化反應的過程中發現乙烯氧化一般可以制備得到環氧乙烷，而要將環氧乙烷從反應體系中分離出來，并進一步與甲醇進行醚化反應，制備乙二醇單甲醚，整個工藝較為復雜。而本專利技術的專利技術人在研究乙烯環氧化過程中通過添加甲醇，不僅可以加速乙烯環氧化反應的進行，而且可以在該體系中發生醚化反應，該醚化反應不但不會阻止乙烯基礎的環氧化反應發生，反而因為該醚化反應的進行，有效的促進了乙烯環氧化反應持續進行。基于這個發現，完成了本專利技術。本專利技術提供了，該方法包括在氧化反應條件下，將乙烯、甲醇、過氧化氫與含有鈦硅分子篩的催化劑接觸。本專利技術的方法可以直接以乙烯、甲醇與過氧化氫為原料，在含有鈦硅分子篩的催化劑的催化作用下直接制備得到乙二醇單甲醚，并且乙烯的轉化率高、目標產物乙二醇單甲醚的選擇性高。在本專利技術的優選實施方式中，因為有機溶劑和表面活性劑的同時存在，使得乙二醇單甲醚的選擇性大大提高，推測這是因為乙烯、甲醇在溶劑和表面活性劑共同作用下能與雙氧水很好溶解并受到鈦硅分子篩催化作用，從而發生乙烯環氧化反應，生成高度分散于溶劑中的環氧乙烷，且因溶劑和表面活性劑的同時存在，新生成的環氧乙烷高度分散在整個反應體系中，從而直接與甲醇發生反應生成乙二醇單甲醚，即幾乎在生成環氧乙烷的同時，就發生環氧乙烷與甲醇的連串反應，生成乙二醇單甲醚。這種乙烯到環氧乙烷再到乙二醇單甲醚的連串反應，避免了因環氧乙烷的累積，而導致產生其他副反應。由于反應產生的環氧乙烷，馬上與甲醇反應生成了乙二醇單甲醚，既保證了乙烯的高轉化率，又獲得高選擇性的環氧乙烷，又因生成的環氧乙烷是高度分散在帶有溶劑和表面活性劑的體系中與甲醇發生催化反應，不易產生其他副反應，所以能高選擇性地獲得乙二醇單甲醚。具體實施例方式本專利技術提供了，該方法包括在氧化反應條件下，將乙烯、甲醇、過氧化氫與含有鈦硅分子篩的催化劑接觸。按照本專利技術前述的方法均可實現本專利技術的目的，為了進一步提高反應物乙烯的轉化率及目標產物乙二醇單甲醚的選擇性，針對本專利技術，優選情況下，所述接觸在有機溶劑和/或表面活性劑存在下進行。根據本專利技術的一種實施方式，所述接觸在有機溶劑存在下進行，優選所述有機溶劑與乙烯的質量比為O. 1-100 1，優選為O . 1-10 1，更優選為1-5 I。根據本專利技術的另一種實施方式，所述接觸在表面活性劑存在下進行，優選以重量計，所述表面活性劑的量為甲醇的5-50000ppm，優選為150-1000ppm，更優選為150-600ppm，特別優選為 150_500ppm。根據本專利技術的一種特別優選的實施方式，所述接觸在在表面活性劑和有機溶劑同時存在下進行。進一步優選以重量計，所述表面活性劑的量為有機溶劑的5-50000ppm，優選為150-1000ppm，更優選為150-600ppm，特別優選為150-500ppm ;所述有機溶劑與乙烯的質量比為O. 1-100 I，優選為O. 1-10 I，更優選為1-5 I。根據本專利技術，只要在乙烯、甲醇、過氧化氫與含有鈦硅分子篩的催化劑接觸的體系中含有有機溶劑和表面活性劑即可，所述表面活性劑的種類的可選范圍較寬，可以為油溶性的表面活性劑也可以為水溶性的表面活性劑，為了進一步提高目標產物乙二醇單甲醚的選擇性，優選情況下，所述表面活性劑選自吐溫(Tween)表面活性劑、尼納樂(Ninol)表面活性劑、司盤(Span)表面活性劑、TX-10 (烷基酚聚氧乙烯醚)表面活性劑、0P-10 (聚乙二醇辛基苯基醚)表面活性劑和AE0-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)表面活性劑中的一種或多種；更優選為吐溫-60 (Tween-60)、吐溫-80 (Tween-80)、司盤-60 (Span-60)、司盤-80 (Span-80)中的一種或多種。本專利技術中，只要使得乙烯、甲醇、過氧化氫與含有鈦硅分子篩的催化劑接觸的體系中含有表面活性劑和/或有機溶劑即可實現本專利技術的專利技術目的，具體對表面活性劑和有機溶劑的加入方式無特殊要求，例如可以預先將表面活性劑加入到有機溶劑中然后與有機溶劑一起引入，也可以將有機溶劑加入到接觸的體系中之后再引入表面活性劑，或者可以將表面活性劑加入到接觸的體系中之后再引入有機溶劑，或者可以將表面活性劑加入到甲醇中與甲醇一起引入到體系中，等等，在此不再一一贅述。并且，本專利技術的專利技術人在實驗過程中發現，無論采用哪種方式引入表面活性劑和有機溶劑，均可實現本專利技術的專利技術目的，并且效果相當，而為了實際操作過程的簡便化，一般通過預先將表面活性劑加入到液體(如有機溶劑或甲醇)中，然后與液體一起引入到接觸的體系中。眾所周知，在以鈦硅分子篩/H2O2催化氧化體系，溶劑的作用主要是為了使反應液呈均相。在這個基本前提下，溶劑自身的空間位阻不能太大，這樣才能夠保證反應高效的進行。而在溶劑的選擇過程中，本領域技術人員一般可以根據上述原則進行選擇，但選擇的范圍也不能局限于上述要求，具體還得依據具體的氧化反應體系進行選擇。本專利技術的專利技術人發現，在本專利技術的乙烯氧化體系內，在滿足前述要求的基礎之上的溶劑體系，乙烯均能夠轉化為目標產物乙二醇單甲醚，但其轉化率和目標產物的收率仍然受限。而本專利技術的專利技術人進一步發現，以酮類和有機鹵代烷中的一種或多種作為溶劑時反應效果較好，更優選為C3-C10的酮和Cl-ClO的有機鹵代烷中的一種或多種；進一步優選為C3-C6的酮和C1-C6的有機鹵代烷中的一種或多種，特別優選為丙酮、丁酮和三氯甲烷中的一種或多種。本專利技術對所述氧化反應的條件無特殊要求，可以為常規的以鈦硅分子篩作為催化劑的氧化體系的反應條件，因為過氧化氫以氣態形式存在時容易爆炸，因此本專利技術優選過氧化氫以過氧化氫水溶液提供。本專利技術對所述過氧化氫水溶液中過氧化氫的濃度無特殊要求，針對本專利技術，優選所述過氧化氫水溶液中的過氧化氫的濃度為20-80重量％，優選為30-70重量％。例如可以為市售的30重量％、50重量％或70重量％的雙氧水。本專利技術中，所述含有鈦硅分子篩的催化劑可以為鈦硅分子篩和/或含有鈦硅分子 篩的成型催化劑。一般而言，間歇反應采用鈦硅分子篩作為催化劑，連續反應采用含有鈦硅分子篩的成型催化劑作為催化劑。根據本專利技術的方法，本專利技術中所述鈦硅分子篩可以為MFI結構的鈦硅分子篩(如TS-1)、MEL結構的鈦硅分子篩(如TS-2)、BEA結構的鈦硅分子篩(如Ti-Beta)、MWff結構的鈦硅分子篩(如Ti-MCM-22)、二維六方結構的鈦硅分子篩本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種乙烯一步法制備乙二醇單甲醚的方法，該方法包括：在氧化反應條件下，將乙烯、甲醇、過氧化氫與含有鈦硅分子篩的催化劑接觸。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李鵬，
申請(專利權)人：岳陽蓬誠科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：