10.9.1. Получение этиленгликоля

Этиленгликоль НОСН₂СН₂ОН – бесцветная вязкая гигроскопическая жидкость с т. кип. 470,6 К. Смешивается во всех отношениях с водой, различными спиртами, ацетоном, глицерином, не растворяется в ароматических углеводородах, хлороформе, сероуглероде и др.

Этиленгликоль (около половины его мирового производства) используют для получения синтетических полиэфирных волокон и пленок. Его применяют также в производстве полиуретанов, алкидных смол, в текстильной промышленности и др. Около 40% производимого этиленгликоля применяют в произ-водстве антифризов.

Основным промышленным способом получения этиленгликоля является гидратация этиленоксида.

Гидратация этиленоксида

Гидратация этиленоксида является экзотермической реакцией:

Процесс получения этиленоксида включает следующие стадии:

- гидратация этиленоксида;

- нейтрализация кислого катализатора;

- перегонка и ректификация гликоля.

Гидратацию этиленгликоля водой проводят при 423-473 К, 1,5-2,0 МПа и соотношении вода:этиленоксид, равном 20:1. Большой ибыток воды необходим для того, чтобы минимизировать образование при гидратации нежелательных полигликолей. В табл. 10.3 приведен состав продуктов гидратации этиленоксида в зависимости от соотношения этиленоксида и воды.

Для ускорения процесса гидратации можно использовать кислый каталиатор, например серную кислоту. В этом случае после реакции ее нейтрализуют содой или щелочью. При времени пребывания реакционной смеси в усло-виях реакции в течении 1 ч достигается селективность по этиленгликолю ~90%, выход диэтиленгликоля составляет ~ 10% и триэтиленгликоля – 0,5%.

Водный раствор гликолей концентрируется в каскаде выпарных аппаратов, работающих при уменьшающемся давлении от первого к последнему ап

парату от (0,6 МПа до 0,01 МПа). Гликоли получают удалением воды в колонне, работающей под вакуумом. Далее гликоли разделяют в нескольких колоннах.

Другие методы получения этиленгликоля

Первое промышленное производство этиленгликоля основывалось на гидролизе этиленхлоргидрина водным раствором гидрокарбоната натрия:

Хлоргидрин, в свою очередь, получали взаимодействием этилена и хлор-новатистой кислоты:

Однако в настоящее время этот способ в промышленности не используется.

По другому способу гидролиз дихлорэтана проводили водным раствором соды при 473 К и 10 МПа:

В настоящее время этот способ также не применяется. Фирма "Дюпон" разработала и длительное время осуществляла промыш-ленное производство этиленгликоля карбонилированием формальдегида до гликолевой кислоты с ее последующими этерификацией и гидрированием:

Способ в настоящее время не используется, за исключением стадии получения гликолевой кислоты, которая производится в незначительных количествах.

Этиленгликоль может быть получен карбоксилированием этиленоксида диоксидом углерода при 353-373 К и 2-5 МПа в присутствии в качестве катализатора галогенидов щелочных металлов или аминов с последующей гидратацией образующегося этиленкарбоната:

Выход этиленгликоля составляет свыше 95%.

В промышленном масштабе разработан процесс ацетоксилирования этилена в диацетат гликоля в присутствии в качестве катализатора хлоридов палладия и лития, а также нитратов железа, никеля:

который далее гидролизуют до этиленгликоля с селективностью свыше 98%:

Процессы ацетоксилирования этилена разработаны фирмами "Халкон Интернейшнл", "Дюпон", "Селаниз", "АйСиАй", "Кураре". Недостаток метода – высокая коррозионность среды, трудность отделения катализатора, необходимость регенерации катализатора.

Разработан также промышленный одностадийный способ получения этиленгликоля из этилена:

В качестве катализаторов различные фирмы используют соли таллия, иодид меди, нитрат палладия.

Фирма "Юнион карбайд" разработала и реализовала процесс прямого превращения синтез-газа в этиленгликоль в присутствии комплексов карбонила родия в качестве катализатора при 403 К и давлении свыше 100 МПа.

В дальнейшем удалось значительно повысить эффективность процесса и понизить температуру реакции.