Моноэтиленгликоль (МЭГ, этиленгликоль, ЭГ) промышленно производится двумя основными способами: гидратацией оксида этилена (ЭО) (глобальное направление) и превращением угля-в-МЭГ (ДМО) (основная альтернатива в Китае).
Более 90 % мирового производства МЭГ приходится на процесс гидратации ЭО, а на технологию DMO, основанную на угле-, приходится более 40 % общих мощностей Китая.
Процесс производства моноэтиленгликоля
1. Основной путь: гидратация оксида этилена (ЭО).
Путь гидратации ЭО является основным глобальным процессом производства МЭГ.
Он начинается с этилена (из нафты, этана или МТО) и преобразует его в оксид этилена (ЭО), а затем в МЭГ путем гидратации.
Шаг 1: Окисление этилена до ЭО
Этилен (C₂H₄) реагирует с кислородом на катализаторе на основе серебра-.
Условия реакции: 150–240 градусов и 1,5–2,0 МПа.
Конверсия за проход составляет 10–15 %, селективность по ЭО – 80–85 %.
Побочные продукты включают CO₂, воду и следы альдегидов.
Шаг 2: Гидратация ЭО до сырого МЭГ
ЭО преобразуется в МЭГ посредством реакций гидратации.
Используются два коммерческих процесса:
A. Традиционная не-каталитическая гидратация (глобальный стандарт)
Условия 150–200 градусов и 2,0–2,5 МПа.
Соотношение воды-к-ЭО составляет 22–25:1 (молярное).
Селективность моноэтиленгликоля (cas 107-21-1) составляет 89–92%.
Основным продуктом является МЭГ, а на долю ДЭГ и ТЭГ приходится около 10–12% побочных продуктов.
На выходе получается 13–15%-ный водный раствор МЭГ.
Б. Каталитическая гидратация (процесс-сбережения энергии)
В этом процессе используются ионообменные смолы или катализаторы на основе солей аммония.
Условия 80–110 градусов и 1,0–1,5 МПа.
Соотношение воды-к-ЭО снижается до 1–6:1.
Конверсия ЭО больше или равна 97%, а селективность МЭГ составляет 94–98%.
Потребление пара снижается примерно на 20 % по сравнению с не-некаталитическим способом.
Шаг 3: Очистка и рафинирование
Сырой моноэтиленгликоль мег концентрируют путем 3–6-ступенчатого испарения.
Воду удаляют примерно до 85% концентрации МЭГ.
Для окончательной очистки используется вакуумная перегонка при давлении 10–20 кПа в нескольких колоннах.
Чистота конечного продукта превышает или равна 99,9% (волокно/промышленный МЭГ).
Побочные продукты включают ДЭГ (~10%), ТЭГ (~1%) и полигликоли (остаток).
2. Альтернатива Китая: уголь-в-МЭГ (маршрут DMO)
Маршрут от угля-до-МЭГ – это процесс, основанный на синтезе-синтеза, разработанный в Китае.
Он широко используется из-за структуры ресурсов Китая «богатый уголь, бедная нефть».
Шаг 1: Газификация угля в синтез-газ
Уголь преобразуется в синтез-газ (CO + H₂).
Сингаз очищается до содержания CO более или равного 99%.
Шаг 2: Карбонилирование до диметилоксалата (ДМО).
CO реагирует с метилнитритом (MN) на палладиевом катализаторе.
При этом образуется диметилоксалат (DMO, C₄H₆O₄).
NOx перерабатывается для регенерации метилнитрита.
Шаг 3: Гидрирование ДМО до сырого МЭГ
ДМО гидрируется до МЭГ с использованием катализатора на основе меди-.
Условия реакции: 180–220 градусов и 2,5–3,0 МПа.
Продукция включает МЭГ и метанол, а метанол перерабатывается.
Шаг 4: Дистилляция
Процесс очистки такой же, как и при использовании ЭО.
Конечная чистота моноэтиленгликоля (номер cas 107-21-1) достигает более или равной 99,9%.
3. Новый «зеленый маршрут»: ЭО/МЭГ на основе CO₂-
В новых промышленных процессах используется технология интеграции CO₂.
Одним из примеров является реакция ЭО с CO₂ с образованием этиленкарбоната (ЭК), который затем преобразуется в МЭГ.
Конверсия ЭО составляет примерно 100%.
Селективность по моноэтиленгликолю по мег больше или равна 99%.
Преимущества включают сокращение сточных вод на 30 % и сокращение выбросов углекислого газа на 15 %.
Ключевые производственные данные и сравнение
| Параметр | ЭО некаталитический | ЭО каталитический | Преобразование угля в МЭГ (DMO) |
|---|---|---|---|
| Соотношение вода:ЭО | 22–25:1 | 1–6:1 | N/A |
| Селективность МЭГ | 89–92% | 94–98% | 90–93% |
| Использование энергии | Высокий (высокий коэффициент содержания воды) | −20% пара | Умеренный |
| Сырье | Нафта/этан | Нафта/этан | Уголь/сингаз |
| Глобальная доля | ~70% | ~20% | ~10% |
Заключение
В промышленном производстве МЭГ преобладает гидратация ЭО (высокая степень зрелости, крупные масштабы), тогда как преобразование МЭГ из угля (ДМО) является экономически эффективной альтернативой в Китае. Каталитическая гидратация и технологии на основе CO₂ набирают обороты для снижения энергопотребления и выбросов. Конечный продукт МЭГ всегда соответствует чистоте не менее 99,9%.полиэстер, антифриз и промышленное применение.