一种乙二醇丁醚的高效制备方法

本发明涉及精细化工，具体涉及一种乙二醇丁醚的高效制备方法。

背景技术：

1、乙二醇丁醚（ethylene glycol monobutyl ether，egbe）是一种兼具亲油性醚键与亲水性羟基的精细化工溶剂，具有溶解能力强、挥发速率适中、配伍性优异的特点，广泛应用于高端涂料、电子清洗、精密油墨、有机合成萃取等领域。目前工业上主要以正丁醇和环氧乙烷为原料，通过催化开环加成反应合成乙二醇丁醚，该原料路线成熟，是行业通用的核心生产工艺。

2、现有技术中，乙二醇丁醚的制备主要采用碱性催化剂或路易斯酸催化剂。采用氢氧化钾、甲醇钠等均相碱性催化剂时，虽具有较高的催化活性，但催化过程中链式副反应严重，易于生成二乙二醇丁醚、三乙二醇丁醚等多加成副产物，导致目标产物选择性偏低；同时，由于催化剂均匀溶解于反应体系中，反应后需经中和、水洗、蒸馏等工序进行分离，工艺流程长、能耗高，且产生大量含盐有机废水。针对上述问题，本领域技术人员尝试采用固体碱催化剂，例如中国专利cn101921180b公开了一种以负载型氟化钾/氧化铝为固体碱催化剂合成乙二醇丁醚的方法，催化剂不溶于反应体系，易于过滤分离，但目标产物选择性最高仅约74%，且催化剂需经高温焙烧等复杂工序制备。

3、此外，采用三氟化硼乙醚络合物等路易斯酸催化剂时，虽单加成选择性较碱催化剂有所提升，但该类催化剂自身挥发性强、腐蚀性高，对反应设备要求严苛，且分解后引入的含氟杂质难以从产物中完全去除，影响产品纯度，同时环氧乙烷转化率偏低，难以实现完全转化。

4、可见，现有乙二醇丁醚制备方法仍存在以下不足：一方面，均相催化剂难以分离回收，后处理工序繁琐、三废产出多；另一方面，非均相固体碱催化剂虽解决了分离问题，但目标产物选择性仍不理想，且催化剂制备复杂。开发一种能够在保证环氧乙烷高转化率的同时实现目标产物高选择性，且催化剂易于分离回用的制备方法，仍是本领域亟待解决的技术问题。

5、有鉴于此，本发明提供了一种乙二醇丁醚的高效制备方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种采用卤素盐作为催化剂的乙二醇丁醚高效制备方法，该方法不仅实现了环氧乙烷近100%的高转化率，同时将目标产物乙二醇丁醚的选择性提升至96%以上，且整个工艺无需中和、水洗等后处理步骤，无三废产生，属于环境友好型工艺路径，具有良好的工业应用前景。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种乙二醇丁醚的高效制备方法，所述方法包括以下步骤：

4、将正丁醇与催化剂加入反应釜中，密闭后加入环氧乙烷，通过氮气补充系统压力至0.1~4 mpa，在120℃~150℃温度下加热搅拌反应4~24小时，反应结束后冷却至室温，卸压，得到乙二醇丁醚粗产品；

5、所述催化剂为卤素盐，选自溴化锌、氯化锌、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐和四乙基溴化铵中的一种或多种，所述催化剂的用量为原料正丁醇和环氧乙烷总质量的0.2 wt%~1.5 wt%；

6、所述正丁醇与环氧乙烷的摩尔比为1.2：1~4：1；

7、反应结束后，所述催化剂从反应体系中析出，经过滤分离后直接回用于下一批次反应。

8、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

9、（1）本发明采用卤素盐作为催化剂，其中优选溴化锌和/或氯化锌，该类催化剂能够高效催化正丁醇与环氧乙烷的开环加成反应，环氧乙烷转化率可达99%以上，目标产物乙二醇丁醚选择性可达96%以上，显著优于现有固体碱催化剂（选择性最高约74%）及杂多酸催化剂（选择性最高约75%）的催化性能，有效抑制了多加成副产物的生成。

10、（2）本发明采用的催化剂在反应后可从体系中析出，通过简单过滤即可实现催化剂与反应产物的分离，分离后的催化剂无需任何处理即可直接回用于下一批次反应。根据本发明实施例所示，催化剂重复使用5次后，环氧乙烷转化率和乙二醇丁醚选择性未见明显衰减，催化剂稳定性好，大幅降低了催化剂使用成本。

11、（3）本发明无需使用传统碱性催化剂，避免了中和、水洗、脱盐等繁琐的后处理工序，工艺流程显著缩短，设备投入少，能耗低，且整个反应过程无含盐有机废水产生，属于环境友好型绿色工艺。

12、（4）本发明采用一步法加成反应，原料正丁醇同时作为反应物和反应介质，无需额外添加有机溶剂，反应路径短，操作简单，条件温和（反应温度120℃~150℃，压力0.1~4mpa），生产安全风险低，适于工业化大规模生产。

13、（5）本发明反应结束后，通过减压精馏即可分别回收未反应的正丁醇原料和目标产物乙二醇丁醚，过量正丁醇可循环使用，原料利用率高，经济性好。

1.一种乙二醇丁醚的高效制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为溴化锌和/或氯化锌。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂的用量为原料正丁醇和环氧乙烷总质量的0.4 wt%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正丁醇与环氧乙烷的摩尔比为4：1。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应温度为140℃，所述通过氮气补充的系统压力为4 mpa，所述反应时间为20小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应在500~1000 rpm的搅拌速率下进行。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：将反应后得到的乙二醇丁醚粗产品进行过滤，分离出固体催化剂，所得催化剂不经任何处理直接回用于乙二醇丁醚的循环制备；过滤后的粗产品液体经减压精馏，分别回收未反应的正丁醇和目标产物乙二醇丁醚。