乙二醇生产工艺流程研究进展

炎俊梁，王 筠

（周口师范学院化学化工学院，河南 周口 466000）

乙二醇俗称甘醇，英文名称ethylene glycol，简称EG；分子式C2H6O2，其结构简式HO-CH2-CH2-OH，是生产聚酯涤纶，聚酯树脂、合成纤维、增塑剂、表面活性剂等有机产品的主要原料[1]。乙二醇是最简单的二元醇，具有醇的通性，可与无机酸或有机酸发生酯化反应，与多元酸发生聚合反应生成聚酯。乙二醇也可发生脱水反应，其分子内脱水生成醛，分子间脱水生成醚，和强氧化剂如KMnO4（高锰酸钾）、O3（臭氧）、K2CrO7（重铬酸钾）等还可以发生氧化反应。乙二醇分子内有两个羟基可与羰基发生缩醛反应生成缩醛，水解后又生成羰基和乙二醇，这个性质常在有机合成中使用，是很好的保护羰基的试剂。由于乙二醇的熔点非常低，在零下四十摄氏度下才开始凝固，因此还可作为抗冻剂用于发动机等机器部件。

正是基于乙二醇在工业上广泛的用途，吸引了人们的注意力，一直以来不断有文献报道生产该化合物的新方法和新路线[2-4]。本文综述了目前成熟的合成乙二醇的工业生产工艺流程，同时对比了各种工艺流程之间的优缺点，并对未来绿色工艺进行了展望。

1 石化路线

以石油化工产品乙烯（CH2=CH2）为原料，在贵金属Ag的催化作用下，CH2=CH2先氧化制成环氧乙烷 （化学式：C2H4O，简称EO），然后通过EO再直接与水反应合成乙二醇，这是石化路线中较为成熟的生产工艺[5]。其主要反应为：

第三步环氧乙烷与水反应时，反应在200℃、2.0 MPa的环境下进行，同时伴随有副反应，生成如二甘醇、三甘醇等大量副产物。为了使乙二醇的产率增加，在与水合反应时必须在很高的水和环氧乙烷比例下进行反应，生产的产品总收率约为9%左右，这就造成生成物中乙二醇浓度降低，分离精制工艺流程复杂，能耗增大。

2 煤化工路线

随着科技的不断进步，再加上世界石油危机的影响，人们普遍认识到了石油是不可再生的，开始逐渐探索研究其它生产乙二醇的方法。我国拥有十分丰富煤炭资源，因此，从原料选择的经济合理性以及我国的能源结构组成出发，采用以煤为原料的煤化工路线制备乙二醇还是较适合我国国情。以煤为原料制取乙二醇，目前主要是以煤先制取合成气（主要是CO和H2），然后再制取乙二醇。现阶段，该合成乙二醇的工艺路线一般分为直接合成法和间接合成法[6]。

2.1 直接合成法

其化学反应方程式如下：

直接合成法是一种最简单、有效的方法，但是，直接法的反应条件较苛刻，需要高温高压催化剂，而且催化剂铑非常昂贵，同时产生大量的副产物甲酸酯，反应的转化率和选择性都比较低，因此并未得到广泛的推广应用。

2.2 间接合成法

间接合成法是先用煤气化制取合成气，然后由合成气合成中间产物，中间产物进一步反应合成乙二醇[7]。第一步：原料气的制备，低压煤气化制一氧化碳和氢气。

第二步：草酸二甲酯的合成。

第三步：草酸二甲酯加氢制取乙二醇。间接合成法工艺流程长、步骤繁琐、所需设备种类复杂，而且副产物较多。由此可知，传统使用石油基乙烯或者煤合成气生产乙二醇的工艺过程，都存在一些不足。考虑到合成中会排放大量的温室气体，严重污染环境；另一方面，生产所用原料石油、煤等化石能源都是不可持续再生的，无法做到可持续性发展。

3 生物质资源路线

生物质资源作为替代石油化工产品的可再生资源，受到人们的普遍关注。在过去的十年中，许多基于生物质的多元醇，如山梨糖醇及甘油，已被证明是可用于生产二醇的原料，尤其是山梨糖醇氢解制备乙二醇的工艺，在美国能源部的筛选生物质衍生的报告中得到高度评价。

生物质路线的核心技术主要是以玉米淀粉为原料生产山梨醇，然后山梨醇通过催化加氢反应生产乙二醇[8-10]。其主要反应为：

该反应原子利用率较高、反应条件也比较温和，而且反应产物不含有污染气体，符合绿色化学的要求。催化加氢阶段使用较为廉价的Ni-MgO作为催化剂，可以有效降低成本。

该工艺目前主要障碍在于副产物的分离问题[11]。副反应有：

可以看出副产物均为多元醇，而且都与水互溶，给产物提纯分离带来一定困难。

4 结语

综上所述，近两年原油价格仍处于低位，我国乙二醇产量的增长主要还是来源于采用乙烯法生产乙二醇的生产装置。煤基原料乙二醇装置的开工率和质量受制于生产技术和设备装置的技术改革和更新。但是必须认识到以生物质资源为原料的生产工艺，不仅具有绿色生产，对环境友好的优点，而且代表了乙二醇生产的未来方向。

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[6] 张丽君.煤制乙二醇技术经济性分析研究[J].能源化工，2016，37（2）：1-6.

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