制備乙二醇烷基醚的方法是,在催化劑存在及增加溫度和壓力條件下,用環(huán)氧乙烷進行乙醇乙氧基化反應。該方法也可以在沒有催化劑的條件下進行,只要所使用的溫度和壓力分別是有催化劑條件下的約2倍和10倍。反應的高熱效應使得制備方法和設備選擇需要特殊的條件。一般來說,該方法是在一個罐狀反應器中以半連續(xù)方式進行的,先加入帶有催化劑的給定量的乙醇,然后以適于保持反應介質溫度在所要求范圍內的速率加入環(huán)氧乙烷。環(huán)氧乙烷全部加入后,所述溫度必須保持一段時間,以降低在反應產物中環(huán)氧乙烷的濃度。
在波蘭專利129218和143710中描述了上述方法。其缺點是:反應步驟多,消耗勞動力,并且生成的產品具有中度的成分重復性。按照德國專利2940252,該方法在管狀反應器中,在90℃和0.1MPa的條件下,以連續(xù)方式進行,乙醇/環(huán)氧乙烷的摩爾比為10∶1。在實施例所述的解決方案中,反應器管子的直徑是10mm,原料的流量是200cm3/hr,固體催化劑的用量是10cm3。按照德國專利2406293,該方法在裝有蒙脫石的管狀反應器(L=1.5m,D=12mm)中進行。向反應器中以1.6dm3/hr的流量加入乙醇/環(huán)氧乙烷摩爾比為11∶1的混合物。反應混合物以9.6dm3/hr的速率通過催化床循環(huán),并使得到的產物流過另一個具有相同參數(shù)的反應器。
在比利時專利824445中地描述了使用管狀反應器制備乙二醇烷基醚的連續(xù)方法。乙氧基化過程只在一個管狀反應器中進行的缺點是,需要使用大大過量的乙醇,如上例所述,過量為10倍和11倍,這就需要消耗大量能量來從后面的反應混合物中回收產品。
在日本專利申請J7-7003923中描述了用蒸餾柱從烯化氧和醇生產乙二醇單烷基醚的方法。
為了獲得分子中含有1至4個碳原子的醇醚,在制備過程中,蒸餾柱底部裝有單乙二醇單烷基醚(分子中含在1至4個碳原子)或二乙二醇烷基醚(分子中含有1至4個碳原子)。然后,將醚在蒸餾柱的再沸器中加熱。當從柱頂加入環(huán)氧乙烷時,預加熱的醚同其進行逆流反應。
以連續(xù)方式從柱底收集反應產物。按照專利DD159262,以連續(xù)的方式使醇聚乙氧基化,將反應混合物通過噴嘴送入帶有盤管的反應器中。在加入反應器之前,所有原料在20-130℃和1.5-4.0MPa下進行預混合。
德國專利DT2917085描述了在磺化碳氟聚合物存在下,用環(huán)氧乙烷乙氧基化羥基化合物的方法。乙氧基化反應可以在管狀反應器中進行。
在催化劑存在下,通過甲醇與環(huán)氧乙烷的乙氧基化反應制備乙二醇甲醚的方法是,在增加溫度的條件下甲醇或甲醇、單乙二醇甲醚和二乙二醇甲醚的混合物進行乙氧基化反應,其中醇的含量是5-15%(重量),且單乙二醇甲醚和二乙二醇甲醚的質量比是1∶2至1∶4。該方法在70-110℃的溫度范圍內、催化劑存在下、以連續(xù)方式在由一個罐狀反應器和一個管狀反應器組成的系統(tǒng)中進行。在罐狀反應器中反應混合物停留時間是15-180分鐘;在管狀反應器中反應混合物的停留時間是30-120分鐘。反應器系統(tǒng)的壓力是0.2-0.5MPa,原料加入到罐狀反應器中。
反應器系統(tǒng)中的罐狀反應器,可以是一個裝有混合器和收集反應熱盤管的罐,或是一個裝有外換熱器的罐,反應混合物通過該換熱器循環(huán)。管狀反應器包括一個或一束管子,并帶有夾套。在80-150℃的溫度下,溫度穩(wěn)定劑(是水)在夾套中循環(huán)。
按照本發(fā)明制備乙二醇甲醚的方法具有以下優(yōu)點:產物組成穩(wěn)定;通過進料流量變化來快速容易地控制所述組成;環(huán)氧乙烷的轉化率很好,接近100%;每單位反應器體積的產物產量高。本發(fā)明的方法中沒有產生與乙醇乙氧基化反應有關的大量熱量收集問題,這是由于60%以上的環(huán)氧乙烷在相對大體積的罐狀反應器中轉化,剩余的氧化物在具有良好熱交換的管狀反應器中反應,不會引起反應介質溫度任何不期望的升高。所以,乙醇/環(huán)氧乙烷的質量比可以保持在1∶1-20∶1的范圍內。
所使用的反應器系統(tǒng)包括一個具有標稱容積2.5m3的罐狀反應器,裝有冷卻盤管(8m2)、夾套(4m2)和一個汽輪式混合器,以及一個帶有冷卻夾套的管狀反應器(該反應器總容積為1.2m3)。
乙醇中的催化劑(三乙胺)濃度是0.6%(重量)。